Una nueva técnica desarrollada por investigadores en Alemania puede medir los estados de ionización de este elemento con mayor precisión que antes, lo que tiene implicaciones para su detección y remediación en desechos radiactivos.
El elemento radiactivo neptunio es uno de los principales componentes de los residuos nucleares. La espectrometría de masas se puede utilizar para investigar su compleja estructura atómica, que es valiosa tanto por su interés intrínseco como para determinar la composición isotópica de los residuos de neptunio.
Magdalena Kaja de la Universidad Johannes Gutenberg, Mainz, Alemania, y sus compañeros de trabajo han demostrado un nuevo método de espectroscopia láser que puede analizar el potencial de ionización del neptunio con mayor precisión que los métodos anteriores. Este trabajo se publica ahora en The European Physical Journal D .
El neptunio, un metal actínido, se encuentra junto al uranio en la tabla periódica con un número atómico de 93; casi evidentemente, su nombre deriva del planeta más allá de Urano en el sistema solar, Neptuno. Tiene nada menos que 25 isótopos conocidos. La mayoría de ellos tienen una vida muy corta, pero el más estable, el neptunio-237 ( 237 Np) tiene una vida media de más de 2 millones de años. Es en gran medida este isótopo el que lo hace tan peligroso como contaminante nuclear.
Las muestras de isótopos de neptunio disponibles para este tipo de análisis son pequeñas:generalmente comprenden sólo unos pocos átomos de un isótopo. "Se ha demostrado que la ionización por resonancia de varios pasos utilizando una fuente láser es la técnica más útil para esto, ya que proporciona alta sensibilidad, especificidad y precisión", explica Kaja.
El aparato de última generación que ella y sus colegas utilizaron incorpora un sistema láser de titanio de estado sólido:zafiro, una fuente de iones láser refinada y un separador de masas de alta transmisión.
Los investigadores utilizaron esta técnica para medir la primera energía de ionización del neptunio:es decir, la energía necesaria para eliminar un primer electrón de su capa electrónica más externa, formando un ion positivo. El valor que determinaron, 6,265608(19) eV, concuerda bien con los valores informados en la literatura, pero es más de 10 veces más preciso que cualquiera de ellos.
"Ahora pretendemos ampliar nuestras investigaciones a isótopos raros de neptunio", añade Kaja. Las técnicas también se pueden utilizar para detectar y analizar trazas de neptunio en contaminantes radiactivos.
Más información: Magdalena Kaja et al, Ionización láser resonante de neptunio:investigación sobre esquemas de excitación y el primer potencial de ionización, The European Physical Journal D (2024). DOI:10.1140/epjd/s10053-024-00833-7
Información de la revista: Revista Europea de Física D
Proporcionado por SciencePOD
