p Alguns vêm para Idaho para viajar pelas estradas que levam aos Tetons, para Yellowstone, para pequenas cidades e grandes aventuras. A pesquisadora do Laboratório Nacional de Idaho, Isabella van Rooyen, veio, desde a África do Sul, procurando uma peça de prata 500, 000 vezes menor que uma semente de papoula. p A prata estava em algum lugar dentro de partículas de combustível isotópicas tristructural irradiadas (TRISO) - um mais seguro, mais eficiente, combustível nuclear de próxima geração - a "semente de papoula" em questão. Quebre uma partícula de combustível TRISO e ela se parecerá com um quebra-mandíbula por dentro. Uma camada externa de carbono reveste uma camada de carboneto de silício, que reveste o centro de urânio onde ocorre a fissão de liberação de energia. Essas camadas devem conter os produtos radioativos da fissão, que inclui pequenos pedaços de prata. A contenção do material radioativo é embutida no próprio combustível.

p Mas nem sempre funciona perfeitamente. Ocasionalmente, em apenas uma ou duas de 100 partículas, a prata escapa do centro. Ele se move em torno da partícula, e potencialmente sai. Desde a década de 1970, os cientistas têm se perguntado exatamente como isso acontece.

p "Eu acho isso absolutamente fascinante, "disse Van Rooyen. Ela tem estudado o problema da TRISO-prata desde 2006." Tenho uma tendência natural para saber o que está acontecendo [dentro do combustível]. "

p E é preciso um sexto sentido científico:a prata parece pular a camada de carboneto de silício como num passe de mágica. Não há um ponto de saída óbvio, ou buraco forçado em forma de prata, a ser encontrado. O mecanismo de transporte que o traz de dentro para fora é um mistério que se estende por décadas. É uma ruga no plano de tornar o TRISO o mais eficiente, e potencialmente o mais seguro, combustível do futuro.

p Na África do Sul, Van Rooyen trabalhou em várias hipóteses para o problema TRISO. Por exemplo, ele pegou carona na partícula de combustível TRISO presa a outro elemento? Haveria nanotubos quase minúsculos para ver se formando na camada de carboneto de silício?

p Uma possibilidade parecia mais provável para Van Rooyen. Mas para testar, para começar a ver se estava correto, ela precisava ser capaz de olhar mais de perto. E ela precisava de combustível TRISO irradiado.

p Estradas menos percorridas

p Existem estradas em Idaho que o levarão em longas viagens a lagos e montanhas. Mas era um tipo diferente de estrada que Van Rooyen veio aqui para viajar. Nanoroads descrevem as redes onde cada camada da partícula TRISO encontra a próxima e onde os grãos que constituem as próprias camadas se alinham. Estas são as estradas que Van Rooyen veio viajar.

p Seriam as nano-cargas o caminho do precipitado de prata para fora da partícula de combustível TRISO? Eles oferecem um caminho de menor resistência, um ponto de fraqueza potencial no carboneto de silício. O primeiro passo seria ver se prata poderia ser encontrada ao longo dessas estradas.

p O método de investigação de Van Rooyen foi um Microscópio Eletrônico de Transmissão de Varredura operado por Yaqio Wu, um professor associado de pesquisa da Boise State University e líder de instrumentos do Materials and Characterization Suite no Center for Advanced Energy Studies. Em algum lugar ao longo de um dos limites de grão de nanoarga, Van Rooyen e Wu, junto com o engenheiro de materiais Tom Lillo, pode ser capaz de detectar o precipitado de prata.

p "Éramos realmente como investigadores particulares, "Van Rooyen disse. A presença da prata nas nanoargas - se é onde ela estava - seria uma pista fundamental no mistério.

p Após um ano de paciência e trabalho administrativo, ela finalmente colocou as mãos na realidade, amostras irradiadas.

p Momento eureca

p Em um briefing de pesquisa na manhã, a equipe recebeu as amostras, eles discutiram o fato de que estavam procurando uma agulha em um palheiro. Para um, os pedaços de prata eram tão pequenos. E nem todas as partículas TRISO emitem prata. Haveria prata na amostra específica que eles estavam olhando?

p Mas o que aconteceu naquela tarde foi um dos raros momentos de eureka - uma descoberta que parece surgir em um instante.

p Depois de anos explorando e descartando várias hipóteses sobre a localização da prata, Van Rooyen e sua equipe colocaram a partícula TRISO irradiada sob o microscópio eletrônico. Este seria o mais próximo, mais cuidadoso olhar para as nano-cargas em TRISO irradiado de todos os tempos.

p Naquela mesma tarde, O operador do microscópio Wu deu um zoom e encontrou o precipitado de prata. Foi encaixado na interseção de duas camadas de revestimento TRISO, at the nanoroads between grains.

p It was "an absolute wow moment, " said Van Rooyen. "We made such a commotion that people from other labs were coming to have a look."

p The journey is far from over. Próximo, Van Rooyen and her team will observe the silver to see how far it moves through the silicon carbide and try to determine exactly how it is able to get out. Time and hard work will tell if the nanoroads hypothesis is correct.

p For Van Rooyen, the search for the silver is just the beginning. This new section of the problem is the next adventure. "This is where the fun starts, " ela disse.