Ar žinote kelią į Berkeley, į Kaliforniją? Mokslininkai kartoja nepažymėtus kelius su sunkiaisiais elementais

„Berkeley Lab“ pirmtakas, UC radiacijos laboratorijos mokslininkai, berkelį atrado 1949 m., O Kalifornijoje – 1950 m. Šiandien „Berkeley Lab“ mokslininkai naudoja pažangiausius „Molecular Foundry“ įrankius, kad geriau suprastų aktinidus, tokius kaip berkelis ir Kalifornija, kurie paspartina naujas medicinos, energetikos ir saugos sritis. Kreditas: „Shutterstock“ / „konstantinks“

Sunkūs elementai ir tikrai galingas mikroskopas padeda mokslininkams nustatyti nepažįstamus naujų medžiagų ir vėžio gydymo būdus.

Sunkieji elementai, vadinami aktinidais, yra svarbios medžiagos medicinai, energetikai ir krašto apsaugai. Tačiau nors Berkeley laboratorijos mokslininkai pirmuosius aktinidus atrado prieš 50 metų, mes vis dar daug nežinome apie jų chemines savybes, nes kiekvienais metais susidaro tik nedidelis kiekis labai radioaktyvių elementų (arba izotopų); jie brangūs; o jų radioaktyvumas tampa iššūkiu saugiam tvarkymui ir saugojimui.

Tačiau šios didžiulės kliūtys aktinidų tyrimams gali būti vienkartinės. Mokslininkai iš Lawrence Berkeley nacionalinės laboratorijos (Berkeley Lab) ir UC Berkeley iš JAV Energetikos departamento parodė, kaip moderniausias elektroninis mikroskopas gali pavaizduoti mažus aktinido mėginius kaip vieną nanogramą (viena milijonoji gramo) . mažesnio dydžio tvarka, reikalinga įprastiems metodams.

Apie jų išvadas buvo pranešta tais metais Gamtos komunikacijos, ir yra ypač reikšmingi pagrindinei rašytojai Rebecca Abergel. Darbas prie sargybos bokštų (metalus surišančių molekulių) paskatino naujus vėžio gydymo būdus, medicininius vaizdus ir medicinines priemones, skirtas kovoti su branduolinėmis grėsmėmis. Abergelis yra fakulteto mokslininkas, vadovaujantis „Heavyen“ elementinės chemijos programai Berklio laboratorijos chemijos mokslų skyriuje ir UC Berkeley branduolinės inžinerijos docentas.

Californium vaizdai

Aukščiau: (kairėje) Kalifornijos tirpalo tirpalas perdavimo elektronų mikroskopijos (TEM) tinkle; (dešinėje) Individualus nanodalelių vaizdas su nuskaitymo elektronų mikroskopija (SEM) Kalifornijoje. Apačia: nuskaitymo perdavimo elektroninės mikroskopijos (STEM) vaizdai iš Cf2O3 (kairėje) kristalų struktūrų – Kalifornijos kolonų mėlynos kolonos; ir (dešinėje) BkO2 – mėlyna diagrama rodo berkelio tinklelį. Autoriai: Andy Minor ir Rebecca Abergel / Berkeley Lab

“Vis dar yra neatsakytų klausimų apie aktinidų serijų cheminį sujungimą. Naudodami šią pažangiausią priemonę, mes galiausiai galime išbandyti elektroninę aktinidų junginių struktūrą, tobulindami įvairių sistemų molekulinės konstrukcijos principus, pritaikydami juos medicinoje, energetikoje. ir saugumas. “, – sakė Abergelis.

„Mes įrodėme, kad galite dirbti su mažiau medžiagų (viena nanograma) ir, jei gausite geresnių duomenų, nereikės investuoti į specialius radioaktyviųjų medžiagų įrankius“, – sakė Nacionalinio elektronų centro įrenginio direktorius Andy Minoras. Mikroskopija Berkeley laboratorijos molekulinėje liejykloje ir UC Berkeley medžiagų mokslo ir inžinerijos profesorius.

Leisdami tyrėjams dirbti tik su nanogramu aktinido mėginio, sumažės didelės eksperimentų, atliktų naudojant ankstesnius metodus, išlaidos. Pavyzdžiui, vienas gramas aktinido berkelio gali kainuoti 27 milijonus dolerių. Nepilnametis pridūrė, kad aktinido mėginys, kuris yra tik nanogramas, sumažina radiacijos poveikio ir užteršimo riziką.

TEAM 0.5 (Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope) eksperimentų rinkinyje atominės raiškos elektroniniu mikroskopu – „Molecular Foundry“ – mokslininkai įsivaizdavo pavienius berkelio ir kalifornio atomus savo požiūriu, kad parodytų, jog reikia mažiau aktinidų.

Kituose eksperimentų rinkiniuose, naudojant EELS (elektronų energijos nuostolių spektroskopiją), siekiant patikrinti elektroninę medžiagos struktūrą, mokslininkai nustebo pamatę, kaip silpna „sukimosi-orbitos jungtis“ berkelyje gali paveikti reiškinį. atomas jis jungiasi prie molekulių. “Apie tai niekada nebuvo pranešta”, – sakė autorius Peteris Ercius, molekulinės liejyklos mokslininkas, prižiūrintis TEAM 0.5 mikroskopą. „Tai tarsi surasti adatą, kai žolė kaupiasi. Nuostabu, ką galėjome pamatyti “.

Pagrindinis autorius Aleksandras Mülleris priskiria Berkeley Lab tarpdisciplininį „komandinio mokslo“ požiūrį į geriausių pasaulio elektronų mikroskopijos, sunkiųjų elementų chemijos, branduolinės inžinerijos ir medžiagų mokslo ekspertus.

„Kadangi„ Berkeley Lab “pritraukia nuostabių tyrėjų iš visų mokslo sričių, tarpdisciplininis bendradarbiavimas čia vyksta savaime“, – sakė jis. “Man asmeniškai pasirodė, kad šis projektas yra labai naudingas šiam projektui. Ir dabar, kai įgyvendinome šį požiūrį, galime sekti daug naujų aktinidų tyrimų krypčių.” Tyrimo metu Mülleris buvo Berkeley laboratorijos molekulinės liejyklos ir UC Berkeley medžiagų mokslo ir inžinerijos katedros doktorantas. Šiuo metu jis yra tarptautinės vadybos konsultavimo firmos „Kearney“ biure Miunchene, Vokietijoje, partneris.

Tyrimo saugos protokolai buvo mėginių paruošimas tam skirtose laboratorijose ir kruopštus darbo vietų tyrimas. Tyrėjai teigė, kad mėginiai buvo paruošti naudojant nedidelį kiekvieno izotopo kiekį (1–10 nanogramų), todėl taip pat buvo sumažinta įrangos užteršimo rizika.

Tyrėjai tikisi pritaikyti savo veiklą kitų aktinidų, įskaitant aktiniumą, einšteiną ir fermiumą, tyrimams.

“Kuo daugiau informacijos gausime iš šių mažesnių radioaktyviosios informacijos kiekių, tuo geriau mes tobulinsime naujas medžiagas radiaciniam vėžiui gydyti ir naujas medžiagas kitoms naudingoms programoms”, – sakė Minoras.

Nuoroda: „Berkelio ir Kalifornijos elektronų struktūros testavimas nanometriniu metodu atliekant elektroninę mikroskopiją“, autorius Aleksandras Mülleris, Gauthieras J.-P. Deblonde, Peter Ercius, Steven E. Zeltmann, Rebecca J. Abergel ir Andrew M. Minor, 2021 m. Vasario 11 d., Gamtos komunikacijos.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21189-1

Straipsnio autoriai yra Gauthier Deblonde, buvęs Berkeley laboratorijos gydytojas (bendraautorius), dabar Lawrence Livermore nacionalinės laboratorijos mokslininkas, ir Stevenas Zeltmannas, baigęs UC Berkeley medžiagų mokslo ir inžinerijos katedrą.

Molekulinė liejykla yra įrenginys, skirtas naudoti Berkeley laboratorijos DOE mokslo biure.

Berkelio-249 ir ​​kalifornio-249 chlorido pradines medžiagas tiekė Mokslo biuro izotopų programa.

Šį darbą parėmė JAV Energetikos departamento biuras. Nacionalinio mokslo fondo STROBE mokslo ir technologijų centras skyrė papildomą finansavimą.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.