Κινέζοι επιστήμονες δημιουργούν υλικό «αρπακτικό» που κυνηγά ουράνιο

Κίνα – Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με έδρα τη χώρα ανέπτυξε ένα μικροσκοπικό υλικό που λειτουργεί σαν «αρπακτικό», κινούμενο αυτόνομα μέσα στο νερό για να εντοπίζει και να δεσμεύει ιόντα ουρανίου. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τόσο την παραγωγή πυρηνικού καυσίμου όσο και τη διαδικασία καθαρισμού ραδιενεργών αποβλήτων.

Ένας μικροκινητήρας που «κυνηγά»

Το νέο υλικό, ένας μικροκινητήρας βασισμένος σε μεταλλο-οργανικό πλαίσιο (MOF) που ενεργοποιείται από το φως, δημιουργήθηκε στο Ινστιτούτο Αλυκών Qinghai της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών. Η σχετική έρευνα δημοσιεύθηκε στις 24 Μαρτίου στο περιοδικό Nano Research.

Τα σφουγγαρώδη σωματίδια έχουν διάμετρο μόλις 2 μικρόμετρα – πολύ λεπτότερα από μια ανθρώπινη τρίχα – και είναι σχεδιασμένα ώστε να παραμένουν σταθερά μέσα στο νερό για μεγάλα χρονικά διαστήματα.

Όταν εκτίθενται σε μικρές ποσότητες υπεροξειδίου του υδρογόνου, τα σωματίδια παράγουν ώθηση και κινούνται με ταχύτητα περίπου 7 μικρόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Η έκθεση στο φως σχεδόν διπλασιάζει την ταχύτητα, προσφέροντας στους μικροκινητήρες μια επιπλέον «ηλιακή» ενίσχυση. Σε εργαστηριακές δοκιμές, το υλικό απορρόφησε έως και 406 χιλιοστόγραμμα ουρανίου ανά γραμμάριο, μετατρέποντάς το σε σταθερή, ανοργανοποιημένη μορφή για ευκολότερη αποθήκευση.

«Τροφοδοτούμενο από φως, μπορεί να κινείται μόνο του, προσφέροντας μια πιο ενεργειακά αποδοτική και φιλική προς το περιβάλλον προσέγγιση σε σύγκριση με τα παραδοσιακά, σταθερά υλικά», δήλωσε ο επικεφαλής επιστήμονας Yongquan Zhou στη South China Morning Post.

Δυναμική θηρευτή-θηράματος σε μικροκλίμακα

Κατά τη διάρκεια πειραμάτων, οι ερευνητές παρατήρησαν συμπεριφορές που θυμίζουν βιολογικά συστήματα θηρευτή-θηράματος. Όταν τα ενεργά μικροκινητήρια συνδυάστηκαν με παθητικά κολλοειδή σωματίδια, το σύστημα παρουσίασε μοτίβα που παρέπεμπαν σε «κυνήγι» ή «διαφυγή», καθώς και συντονισμένες κινήσεις σμήνους, οι οποίες μεταβάλλονταν ανάλογα με τη συγκέντρωση του καυσίμου. Σημαντικό μέρος των πειραμάτων διεξήχθη από τον ερευνητή Ikram Muhammad.

Σύμφωνα με τον Zhou, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και για την ανάκτηση άλλων πολύτιμων στοιχείων, όπως το ρουβίδιο και το καίσιο.

Στρατηγικό πλαίσιο και προκλήσεις

Η έρευνα πραγματοποιείται ενώ η Κίνα επεκτείνει ταχύτατα το δίκτυο των πυρηνικών της σταθμών, παραμένοντας ωστόσο εξαρτημένη από εισαγωγές ουρανίου. Αν και οι ωκεανοί περιέχουν περίπου 4,5 δισεκατομμύρια τόνους διαλυμένου ουρανίου, η χαμηλή συγκέντρωσή του –περίπου 0,003 μέρη ανά εκατομμύριο– καθιστούσε έως τώρα την εξόρυξή του ασύμφορη.

Νωρίτερα φέτος, κινεζικοί κρατικοί φορείς ανακοίνωσαν την επιτυχή εξαγωγή ουρανίου σε κλίμακα χιλιογράμμων από θαλασσινό νερό, μέσω υπεράκτιας πλατφόρμας στη Νότια Σινική Θάλασσα. Η εξέλιξη αυτή εντάσσεται στη γενικότερη στρατηγική της χώρας για αξιοποίηση των ωκεανών ως πηγής πυρηνικών καυσίμων.

Ο Zhou υπογράμμισε ότι η τεχνολογία των μικροκινητήρων βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο. Περιβάλλοντα με υψηλή αλατότητα, όπως οι αλμυρές λίμνες, περιορίζουν προς το παρόν την αποτελεσματικότητά τους, ενώ η μετάβαση σε πρακτικές εφαρμογές απαιτεί περαιτέρω τεχνική εξέλιξη.