Kernenergie is goed voor ongeveer 19 procent van de Amerikaanse elektriciteitsvoorziening. Het afval bevat materialen die moeilijk te verwijderen zijn. Wetenschappers ontwikkelden vier klassen moleculen, chelatoren genoemd, om selectief specifieke ionen te vangen. Deze moleculen gebruiken een combinatie van chemische binding, attracties tussen tegengestelde ladingen, en/of het wikkelen van de ionen in complementaire bindingszakken.

Recycling van kernbrandstof is essentieel voor duurzame kernenergie. Strategisch ontworpen ionenchelatoren zullen de veilige productie van energie uit nucleaire bronnen enorm ten goede komen. Ook, chelatoren zullen helpen bij het garanderen van veilige voorraden van belangrijke materialen. Radioactief afval is rijk aan ionen. De chelatoren die in dit onderzoek worden gegenereerd, zullen worden gebruikt om op verzoek selectief specifieke ionen te scheiden, waardoor een efficiëntere verwerking en veilige verwijdering van het afval mogelijk wordt. De kerntechnologie kan ook toepassing vinden in de zuivering van water. Verder, het kan helpen bij het verzamelen van andere belangrijke elementen, zoals lithium, die essentieel zijn voor duurzame energieonafhankelijkheid.

De verschillende klassen van chelatoren die in de loop van dit fundamentele onderzoek zijn ontdekt en ontwikkeld, dienen als instrumenten die werken, op moleculaire schaal, om specifieke ionen te vangen en selectief te scheiden van geconcentreerde mengsels van andere ionen. Het gebruik van chelatormoleculen om deze ionen te scheiden, werkt bovenop traditionele fysieke scheidingsmethoden. De belangrijkste vooruitgang op dit gebied is de ontwikkeling van een cesiumextractietechnologie die een revolutie teweeg zal brengen in de scheiding ervan wanneer deze in 2018 wordt gebruikt voor het opruimen van oud afval op de Savannah River Site. Door cesium selectief uit zoutafval te verwijderen, zullen raffinageprocessen voor kernafval veel efficiënter worden. Andere fundamentele ontdekkingen zouden de sleutel kunnen zijn tot een meer selectieve extractie van zouten.

Bijvoorbeeld, in gemengde waterige oplossingen kunnen chelaten die verschillende ureumgroepen bevatten zich om sulfaat wikkelen, een ion dat uiterst schadelijk is voor de opwerking en opslag van nucleair afval. Aanvullend, nieuwe chelaten die zijn ontworpen met twee verschillende bindingsplaatsen kunnen worden gebruikt voor het binden van zowel anionen als metaalionen. Een zeer recente uitvoering van dit idee is de ontwikkeling van ionenpaarreceptoren die de selectieve extractie van lithiumzouten mogelijk maken. Lithium is het cruciale onderdeel van veel nieuwe technologieën, variërend van batterijen tot industriële smeermiddelen tot depressiemedicatie. Een andere belangrijke ontdekking is de creatie van chelatoren die zich rond ionen kunnen opvouwen, Folders genoemd.

Met behulp van een benadering geïnspireerd door de eiwitten van de natuur, deze foldamers kunnen ionen op de ene locatie verzamelen en ze op een andere locatie vrijgeven met behulp van zonlicht als trigger.