Работа группы под руководством Картера Абни, научного сотрудника Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США, показывает, что полимерные адсорбирующие материалы, связывающие уран, ведут себя совсем не так, как предполагали ученые. Результаты, полученные в сотрудничестве с Чикагским университетом, подробно описаны в статье, опубликованной в Energy. Наука об окружающей среде, выделите данные, которые стали возможными благодаря спектроскопии тонкой структуры поглощения рентгеновских лучей, выполненной в Advanced Photon Source. APS — это исследовательский центр Министерства энергетики США в Аргоннской национальной лаборатории.
«Несмотря на низкую концентрацию урана и присутствие многих других металлов, извлекаемых из морской воды, мы смогли исследовать локальную атомную среду вокруг урана и лучше понять, как он связывается полимерными волокнами», — сказал Эбни.Удивительно, но спектр полимерных волокон, контактирующих с морской водой, явно отличался от того, что ожидалось на основе малых молекул и компьютерных исследований.
Исследователи пришли к выводу, что для этой системы подход к изучению структур малых молекул и предположение, что они точно представляют то, что происходит в массивном материале, просто не работает.По словам Эбни, необходимо рассмотреть крупномасштабное поведение, чтобы получить полную картину, подчеркивающую необходимость развития больших вычислительных возможностей.«Это ставит под сомнение устоявшееся предположение о правомерности использования простых молекулярных подходов для определения того, как эти сложные адсорбенты связывают металлы», — сказал Эбни. «Вместо того, чтобы взаимодействовать только с одним амидоксимом, мы определили, что несколько амидоксимов должны взаимодействовать, чтобы связать каждую молекулу урана, и что второй металл, который не является ураном, также участвует в образовании этого сайта связывания».Амидоксим — это химическая группа, прикрепленная к полимерному волокну, отвечающая за связывание урана.
Эбни и его коллеги планируют использовать эти знания для разработки адсорбентов, которые могут использовать огромные запасы урана, растворенного в морской воде. Выплата обещает быть значительной.«Ожидается, что производство ядерной энергии будет увеличиваться с ростом населения мира, но по оценкам, запасы урана в земных рудах будут запасаться всего за 100 лет», — сказал Эбни. «В океане растворено примерно в 1000 раз больше, что удовлетворяет мировые потребности в обозримом будущем».Другими авторами статьи под названием «XAFS-исследование связанного с полиамидоксимом уранила оспаривает парадигму исследований малых молекул», являются Ричард Мэйс, Вячеслав Брянцев, Габриэль Вейт и Шенг Дай из ORNL и Марек Пехович, Зекай Линь и Венбин Линь из университета.
Чикаго.