分子晶体可以解决核废料的问题

在这样一个世界越来越关心环境和地缘政治的影响化石燃料的使用,核能已重新作为一门学科的兴趣。大规模发电的能力没有温室气体排放将承诺作为一种可持续发展的清洁能源,可以桥社会远离化石燃料过渡到零的未来。然而,核能发电会产生放射性废物。核废料的安全管理仍是一个必须解决的关键挑战来获得公众的信心在这个变革力量的解决方案。

现在,休斯顿大学的一个研究小组提出了一个创新的解决方案核废料管理:基于分子晶体cyclotetrabenzil腙。这些晶体,这是基于一个突破性的发现所作的团队在2015年,能够捕捉碘-最常见的一种放射性裂变产物在水溶液和有机的解决方案,以及两者之间的接口。

“最后一点尤为突出,因为碘捕捉接口可以防止碘达到和破坏性的专业油漆涂料用于核反应堆和浪费安全壳,”说Ognjen Miljanic化学和教授论文的通讯作者详细的突破细胞物理科学报告。这项工作是由美国国家科学基金会。

这些晶体表现出惊人的碘吸收能力,可以与多孔金属有机框架的的(mof)和共价有机框架(咖啡),以前被认为是碘的顶峰捕捉材料。

亚历山德拉罗伯斯,这项研究的第一作者,前博士生论文基于这项研究,正与晶体Miljanic的实验室当她发现了这个现象。她的兴趣找到解决核废料导致罗伯斯调查用晶体捕捉碘。

”她最终获取碘有机和水之间的界面层,这是一群缺乏研究的现象,“Miljanic说,他补充说,这种特殊特性提供了一个重要的优势。“当材料沉积在有机和水层之间,它基本上停止碘的转移从一层到另一个。”

这个过程不仅保护涂料,提高反应堆密封的完整性,但捕获的碘也可能从一个领域转移到另一个。“这里的想法是,你捕捉它很难管理的地方,然后释放它在的地方很容易管理,“Miljanic说。

国技术的另一个好处是,晶体可以重用。“如果污染物只是坚持摄政,整件事情必须扔掉,”他说。”,增加浪费和经济损失。”

当然,所有这些伟大的潜力仍然需要被测试在实际应用程序中,Miljanic考虑接下来的步骤。

分子、晶体、章鱼、噢我的天!

Miljanic的团队创造了这些小有机分子只含有碳、氢和氧的原子使用商用的化学物质。

每个水晶是一个环形结构与线性八块来自它,这导致了研究小组,给它取名为“章鱼”。

“他们非常容易,可以在大规模生产的相对廉价的材料没有任何特殊的保护气氛,“Miljanic说。

他估计他现在可以生产这些晶体的成本1美元每克在学术实验室。在工业环境中,Miljanic相信成本将大幅下降。

这些饥饿的小水晶用途广泛,可以捕获超过碘。Miljanic和他的团队使用其中一些捕获二氧化碳,这将是另一个伟大的一步一个更清洁、更可持续的世界。此外,“章鱼”分子是密切相关的那些材料用于生产锂离子电池,打开了门,其他能源的机会。

“这是一种简单的分子,可以做各种不同的事情取决于我们如何将它与其他任何系统,“Miljanic说。“所以,我们追求所有这些应用程序。”

他是兴奋的许多潜在的提供的水晶和期待探索实际应用。他的下一个目标是要找到一个伴侣将帮助科学家探索不同的商业方面。

在此之前,研究人员正计划进一步探索晶体结构的动力学和行为让他们更好。

参考:罗伯斯,Alrayyani M,王X, MiljanićOŠ。Cyclobenzil腙与高碘捕获能力在解决方案和接口。细胞物理科学报告。2023:101509。doi:10.1016 / j.xcrp.2023.101509

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。