A maioria das pessoas está familiarizada com o urânio como combustível para usinas nucleares. E embora seja a aplicação mais comum, este elemento também é usado em muitos outros campos, como tinturas, dispositivos médicos, e armas. Cientistas do Laboratório de Microbiologia Ambiental (EML) da EPFL fizeram recentemente uma importante descoberta sobre o urânio que pode ter implicações importantes para a remediação do solo e das águas subterrâneas, bem como para o gerenciamento de resíduos radioativos. A pesquisa deles acaba de ser publicada em Nature Communications .

O urânio é um metal pesado radioativo encontrado na crosta terrestre e em pequenas concentrações na água, ar, plantas e organismos vivos - os humanos têm pequenas quantidades de urânio nos ossos. Os cientistas da EML estudaram as propriedades do urânio conforme ocorre naturalmente no meio ambiente, e fez avanços significativos na compreensão de como ele vai de um estado de oxidação para outro, transição de um composto solúvel em água para um mineral estável.

"No estado de oxidação +6, o urânio é principalmente solúvel e pode, portanto, se espalhar descontroladamente no meio ambiente, "diz Zezhen Pan, um cientista da EML e o principal autor do estudo. "Mas no estado de oxidação +4, é menos solúvel e menos móvel. Em nossa pesquisa, fomos capazes de identificar os mecanismos em nanoescala de interação entre o urânio e as partículas de magnetita, um óxido de ferro magnético, para a transição de um estado de oxidação para o outro. Mostramos a persistência do urânio no estado de oxidação +5, que geralmente é considerado metaestável. "

Uma estrutura de nanofio

Mais curiosamente, os cientistas também identificaram um fenômeno molecular que ocorre durante a transformação do estado de oxidação +6 para o +4:eles descobriram a formação de novos nanofios compostos de nanopartículas muito pequenas (~ 1-2 nm) que se agruparam espontaneamente em cadeias. Essas cadeias eventualmente entram em colapso à medida que as nanopartículas individuais ficam maiores.

Os cientistas foram capazes de visualizar os nanofios - que têm um diâmetro de apenas 2–5 nm, ou 100, 000 vezes mais fino que um cabelo humano - graças aos microscópios eletrônicos do Centro Interdisciplinar de Microscopia Eletrônica (CIME) da EPFL. A identificação da estrutura do nanofio pode melhorar a compreensão de como os compostos radioativos se espalham na subsuperfície em locais contaminados.

"Essas descobertas são muito promissoras porque fornecem uma visão sobre como os minerais em nanoescala se formam naturalmente por meio de interações na interface água-mineral, "diz Rizlan Bernier-Latmani, o chefe do EML. "Agora temos uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares que atuam nesse processo."