Plutonium maakt al lang deel uit van de kernenergiestrategieën van veel landen, maar wetenschappers ontrafelen nog steeds de mysteries achter dit gecompliceerde element en zien hoe ze zwaardere, nucleaire elementen om nucleair afval op te ruimen.

Nutsvoorzieningen, nieuw onderzoek door professor Thomas Albrecht-Schmitt van de Florida State University toont aan dat plutonium niet precies werkt zoals wetenschappers dachten dat het deed. De bevindingen zullen bijdragen aan de inspanningen van zijn team om technologieën te ontwikkelen om nucleair afval op te ruimen.

Het werk is vandaag gepubliceerd in Natuurchemie .

Albrecht-Schmitt en een team van onderzoekers bestuderen al bijna twee decennia plutonium-Pu op het periodiek systeem der elementen om te begrijpen hoe het zich chemisch gedraagt, en hoe het verschilt van lichtere elementen zoals ijzer of nikkel. Tot verbazing van Albrecht-Schmitt, een plutonium-organische hybride verbinding die zijn team in het laboratorium verzamelde, gedroeg zich net als verbindingen gemaakt met lichtere elementen.

"Wat deze ontdekking zo interessant maakt, is dat het materiaal - in plaats van echt ingewikkeld en echt exotisch te zijn - echt, heel eenvoudig, " zei Albrecht-Schmitt. "Je fantasie gaat op hol, en je denkt 'wauw, Ik zou die klasse compound kunnen maken met veel andere soorten zware elementen.' Ik zou andere zware elementen kunnen gebruiken, zoals uranium of misschien zelfs berkelium."

Het team merkte op dat elektronen heen en weer pendelden tussen twee verschillende plutoniumionen.

De beweging van elektronen tussen twee positieve ionen is een actie die typisch plaatsvindt tussen ionen van lichtere elementen zoals ijzer, daarom worden in de biologie vaak lichtere elementen gebruikt om chemische reacties tot stand te brengen.

Albrecht-Schmitt zei dat zijn team zich onmiddellijk realiseerde dat er iets unieks was aan de verbinding die ze in het laboratorium hadden ontwikkeld, simpelweg vanwege de kleur.

"Plutonium maakt wild, levendige kleuren, "Zei Albrecht-Schmitt. "Het kan paars zijn, het kunnen deze mooie roze tinten zijn. Het kan zo super donker zwart-blauw zijn. Deze verbinding was bruin, als een mooie bruine chocoladereep. Toen we die kleur zagen, we wisten dat er iets elektronisch ongewoons aan was."

Het werk van Albrecht-Schmitt maakt deel uit van de algemene missie van zijn laboratorium om de zwaardere elementen helemaal onderaan het periodiek systeem beter te begrijpen. Vorig jaar, hij ontving 10 miljoen dollar van het ministerie van Energie om een ​​nieuw Energy Frontier Research Center te vormen dat zich zal concentreren op het versnellen van wetenschappelijke inspanningen om kernafval op te ruimen.

"Om materialen te ontwikkelen die zeggen dat plutonium valt, je moet eerst op het meest basale niveau begrijpen, de elektronische eigenschappen van plutonium, "Zei Albrecht-Schmitt. "Dus dat betekent heel eenvoudige verbindingen maken, door ze tot in de kleinste details te karakteriseren en zowel experimenteel als theoretisch alle eigenschappen die je waarneemt te begrijpen."

Albrecht-Schmitt en zijn onderzoeksteam hebben vergelijkbaar werk gedaan aan de elementen californium en berkelium.