Uma abordagem promissora para estabilizar a contaminação do urânio nos solos é envolver o urânio radioativo em minerais contendo ferro, como a hematita. Mas quão bem o urânio se liga à hematita e por quanto tempo? Os cientistas discordaram sobre a estrutura química do urânio ligado à hematita, tornando difícil a previsão de longo prazo. Ao combinar a caracterização experimental precisa com a modelagem de dinâmica molecular, uma equipe de pesquisa internacional descobriu a resposta. E não é o que todos esperavam.

A contaminação do urânio se esconde nas águas subterrâneas e nos solos dos locais do Departamento de Energia dos EUA (DOE) e em muitas áreas industriais ao redor do mundo, e alguns formulários podem ser facilmente transportados. Uma abordagem para limitar a mobilidade do urânio é aumentar sua ligação com óxidos de ferro ou outros minerais. Isso também poderia permitir aos cientistas prever melhor seu comportamento a longo prazo para garantir que o urânio permaneça estabilizado por milhares de anos.

Embora os cientistas venham estudando a ligação do urânio a minerais contendo ferro por algum tempo usando a espectroscopia de raios-X, diferentes pesquisadores interpretaram dados semelhantes de maneiras drasticamente diferentes. Este tem sido um problema difícil porque o urânio, como um pino quadrado em um buraco redondo, não deve caber na estrutura cristalina da hematita, um dos minerais de ferro mais abundantes encontrados nos solos. A solução, desenvolvido por pesquisadores do Pacific Northwest National Laboratory e da University of Manchester, vira o trabalho anterior de cabeça para baixo. Com o apoio do Office of Science do DOE, Escritório de Ciências Básicas de Energia, Programa de Geociências no PNNL, e usando o supercomputador Cascade em EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, uma instalação de usuário do DOE Office of Science, a equipe calculou muitas estruturas atômicas possíveis de urânio incorporadas à estrutura deste mineral.

Eles descobriram que as lacunas criadas na estrutura atômica da hematita durante sua formação acomodam o urânio. Nem essa acomodação nem a flexibilidade mostrada pelo urânio eram esperadas. Este processo de ligação nunca foi identificado antes, mas os métodos usados ​​para fazer essa descoberta podem explicar uma série de mistérios relatados anteriormente na literatura científica. O trabalho abre portas para novos estudos sobre como outros contaminantes radioativos se ligam aos minerais do solo e levará a previsões mais precisas de como esses contaminantes se comportam no meio ambiente.