伯克利實驗室是世界上少數(shù)幾個研究最重元素的核和化學(xué)特性的機構(gòu)之一

act系元素 - 元素周期表底行的那些化學(xué)元素 - 用于從醫(yī)學(xué)治療到太空探索到核能生產(chǎn)的各種應(yīng)用。但是，通過分離污染物和其他元素來凈化目標(biāo)元素以便可以使用，這可能是困難且耗時的。

現(xiàn)在能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(伯克利實驗室)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的分離方法，它比傳統(tǒng)工藝更有效率，為更快地發(fā)現(xiàn)新元素，更容易核燃料再加工以及最誘人的，一種更好的方法來獲得actinium-225，一種用于癌癥治療的有希望的治療同位素。

研究“戰(zhàn)略Act系元素的超選擇性配體驅(qū)動分離”已發(fā)表在Nature Communications雜志上。作者是Berkeley Lab化學(xué)科學(xué)部的Gauthier Deblonde，Abel Ricano和Rebecca Abergel。“提出的方法為戰(zhàn)略要素的制作提供了范式轉(zhuǎn)換，”作者寫道。

“我們提出的工藝似乎比現(xiàn)有工藝更有效，步驟更少，可以在水性環(huán)境中完成，因此不需要刺激性化學(xué)品，”伯克利實驗室重元素化學(xué)組負責(zé)人Abergel說。“我認(rèn)為這非常重要，對許多應(yīng)用程序都很有用。”

伯克利實驗室是世界上少數(shù)幾個研究最重元素的核和化學(xué)特性的機構(gòu)之一。事實上，他們中的大多數(shù)都是在上個世紀(jì)的伯克利實驗室發(fā)現(xiàn)的。Abergel的小組之前已經(jīng)發(fā)表了關(guān)于berkelium和钚以及放射性污染治療的發(fā)現(xiàn)。

Abergel指出，新的分離方法實現(xiàn)的分離因子比目前最先進的方法高出許多個數(shù)量級。分離因子是元素與混合物分離的程度的量度。“分離因子越高，污染物越少，”她說。“通常，當(dāng)您凈化一種元素時，您將經(jīng)歷多次循環(huán)以減少污染物。”

具有更高的分離系數(shù)，需要更少的步驟和更少的溶劑，使得該過程更快且更具成本效益。例如，科學(xué)家們證明了三種系統(tǒng)中的一種，它們可以將過程從25步減少到僅僅兩步。

伯克利實驗室的研究人員首先在act-225上展示了他們的方法，act-225是一種同位素，具有非常有前途的放射治療應(yīng)用。它通過靶向遞送殺死癌細胞但不殺死健康細胞。

美國能源部的同位素計劃正在積極致力于在整個國家實驗室加速器的復(fù)合體中增加act-225的生產(chǎn)。這種新的分離方法可以替代目前正在開發(fā)的化學(xué)過程。“任何生產(chǎn)過程都需要凈化最終的同位素，”Abergel說。“我們的方法可以在生產(chǎn)之后立即使用，然后再分發(fā)。”

在該研究中純化的另外兩種act系元素是钚和berkelium。钚的同位素钚-238用于發(fā)送探測火星的機器人發(fā)電。钚同位素也存在于核電廠產(chǎn)生的廢物中，在那里它們必須從鈾中分離出來才能回收鈾。

最后，berkelium對基礎(chǔ)科學(xué)研究很重要。其中一個用途是作為發(fā)現(xiàn)新元素的目標(biāo)。

該方法依賴于合成配體(結(jié)合金屬原子的小分子)的前所未有的能力，基于金屬的尺寸和電荷，其與金屬陽離子(正離子)的結(jié)合具有高選擇性。

Abergel說，下一步是探索在其他醫(yī)用同位素上使用該過程。“基于我們所看到的，這種新方法可以真正推廣，只要我們對要分離的金屬收取不同的費用，”她說。“提供良好的純化工藝可以使后期制作加工和可用性變得更加容易。”