En un nuevo método para separar isótopos, los átomos dirigidos a una red atómica especialmente diseñada rebotan en diferentes ángulos en función de sus diferentes longitudes de onda cuánticas. (La pista roja representa un isótopo más ligero, la pista azul es más pesada.) Crédito:Arin R. Greenwood, Federico Giberti, y Kevin J. Nihill
Separar diferentes versiones de elementos (isótopos) es una tarea insoportablemente difícil:se diferencian por uno o dos neutrones adicionales, una diferencia infinitesimal en masa. Pero los investigadores de la Universidad de Chicago anunciaron el 23 de octubre que agregaron una forma completamente nueva de hacerlo.
En un artículo publicado en Cartas de revisión física , un equipo dirigido por el profesor Steven J. Sibener describe una forma de separar isótopos de neón utilizando un haz de gas dirigido a una oblea de silicio con un patrón preciso, que refleja los diferentes isótopos en ángulos ligeramente diferentes. El método podría algún día ser una forma menos costosa y más eficiente energéticamente de separar isótopos para medicamentos. electrónica y otras aplicaciones.
La diferencia de pocos neutrones en un isótopo puede marcar una gran diferencia en su utilidad. Hoy dia, los isótopos de interés más comunes son el uranio para la energía nuclear y una constelación de radioisótopos para tratamientos médicos, pero el enriquecimiento también es cada vez más interesante en el mundo de la electrónica. En particular, El silicio isotópicamente puro hace transistores mucho más eficientes para chips, y es una promesa significativa para la computación cuántica.
Pero la dificultad de la tarea:los métodos comerciales actuales generalmente involucran láseres o bombardear un elemento con electrones hasta que se ioniza, ya menudo varias rondas repetidas para aumentar los números, ha limitado su uso común.
En cambio, el equipo de Sibener comenzó con un rayo supersónico de neón, en el que todos los átomos se han acelerado a la misma velocidad. El rayo choca contra una superficie cristalina cuyos átomos están dispuestos en la correcta formación de celosía, de modo que los átomos entrantes son arrojados en ángulos ligeramente diferentes dependiendo de su composición isotópica.
"Uno puede pensar en ello como separar los distintos colores de la luz en un arco iris usando un prisma, "dijo Sibener, el Profesor de Química de Servicio Distinguido Carl William Eisendrath y el Instituto James Franck.
El método podría usarse para elementos más ligeros en la tabla periódica, hasta aproximadamente 40 masa atómica, así como pequeñas moléculas, dijeron el estudiante de posgrado Kevin Nihill y el erudito posdoctoral Jacob Graham, co-primeros autores del artículo.
También notaron que los isótopos rebotan en la superficie a velocidades ligeramente diferentes, lo que sugiere que el método podría aumentarse para producir niveles más altos de enriquecimiento y purificación mediante la separación por velocidad.
"Este es un estudio de demostración maravilloso y muy preciso, y estamos muy satisfechos con los resultados, "Dijo Sibener." Ha sido un placer ir al laboratorio todos los días para ver qué sucedió. Estamos ansiosos por planificar los próximos pasos en este proyecto para explorar otros átomos y moléculas ".
