Открытие новых структурных особенностей урана поможет в дальнейшем улучшить представления об этом веществе

Антон Тальский – 14 августа 2020

Уран является радиоактивным тяжелым металлом, который можно обнаружить в земной коре и в крошечных концентрациях в воде, воздухе, растениях и живых организмах. Даже в костях людей содержится небольшое количество урана. Ученые EML изучили свойства урана, встречающегося в естественных условиях окружающей среды, и сделали значительный прорыв в понимании того, как он переходит из одного состояния окисления в другое.

Большинство людей знакомы с ураном как топливом для атомных электростанций. И хотя это наиболее распространенное применение, этот элемент также используется во многих других областях, в таких как производство красителей, медицинского оборудования и оружия. Ученые лаборатории экологической микробиологии (EML) EPFL недавно сделали важное открытие об уране, которое может иметь серьезные последствия для восстановления почвы и грунтовых вод, а также для обращения с радиоактивными отходами. Их исследование было опубликовано в Nature Communications.

По словам ученых, при степени окисления +6 уран в основном растворим и поэтому может бесконтрольно распространяться в окружающей среде. Но при степени окисления +4 он менее растворим и менее подвижен. В данном исследовании команда смогла точно определить наноразмерные механизмы взаимодействия между ураном и частицами магнетита, магнитного оксида железа, для перехода от одного состояния окисления к другому. Исследователи утверждают, что они смогли показать стойкость урана в степени окисления +5, которая обычно считалась метастабильной.

Самое интересное, что ученые также определили молекулярное явление, которое происходит во время трансформации из состояния окисления +6 в состояние +4: они обнаружили образование новых нанопроволок, состоящих из наночастиц (~ 1-2 нм), которые спонтанно собираются в цепочки. Эти цепочки в конечном итоге разрушаются по мере роста отдельных наночастиц.

фото: EPFL/EML