Separar diferentes versões de elementos - isótopos - é uma tarefa terrivelmente difícil:eles diferem por apenas um ou dois nêutrons extras, uma diferença infinitesimal de massa. Mas pesquisadores da Universidade de Chicago anunciaram em 23 de outubro que acrescentaram uma maneira inteiramente nova de fazer isso.

Em um artigo publicado em Cartas de revisão física , uma equipe liderada pelo Prof. Steven J. Sibener descreve uma maneira de separar os isótopos de néon usando um feixe de gás direcionado a um wafer de silício precisamente padronizado, que reflete os diferentes isótopos em ângulos ligeiramente diferentes. O método pode um dia ser uma forma menos dispendiosa e mais eficiente em termos de energia para separar isótopos para a medicina, eletrônicos e outras aplicações.

A diferença de poucos nêutrons em um isótopo pode fazer uma grande diferença em sua utilidade. Hoje, os isótopos de interesse mais comuns são o urânio para energia nuclear e uma constelação de radioisótopos para tratamentos médicos, mas o enriquecimento também é cada vez mais interessante no mundo da eletrônica. Em particular, o silício isotopicamente puro torna os transistores para chips muito mais eficientes, e é uma promessa significativa para a computação quântica.

Mas a dificuldade da tarefa - os métodos comerciais atuais geralmente envolvem lasers ou bombardear um elemento com elétrons até que ele se ionize, e muitas vezes várias rodadas repetidas para aumentar os números - limitou seu uso comum.

A equipe de Sibener, em vez disso, começou com um feixe supersônico de neon, em que todos os átomos foram acelerados à mesma alta velocidade. O feixe bate em uma superfície cristalina cujos átomos estão dispostos na formação de rede correta, de modo que os átomos que chegam são lançados em ângulos ligeiramente diferentes, dependendo de sua composição isotópica.

"Pode-se pensar nisso como separar as várias cores da luz em um arco-íris usando um prisma, "disse Sibener, o Carl William Eisendrath Distinguished Service Professor of Chemistry e o James Franck Institute.

O método pode ser usado para elementos mais leves na tabela periódica, até cerca de massa atômica 40, bem como pequenas moléculas, disse o estudante de graduação Kevin Nihill e o bolsista de pós-doutorado Jacob Graham, co-primeiros autores no artigo.

Eles também notaram que os isótopos ricocheteiam na superfície em velocidades ligeiramente diferentes, o que sugere que o método pode ser aumentado para produzir níveis mais elevados de enriquecimento e purificação usando a separação por velocidade.

"Este é um estudo de demonstração maravilhoso e muito preciso, e estamos muito satisfeitos com os resultados, "Sibener disse." Foi um prazer correr até o laboratório todos os dias para ver o que aconteceu. Estamos muito ansiosos para planejar as próximas etapas deste projeto para explorar outros átomos e moléculas. "