唧唧堂名校科研介绍2014-07-23 3:20 PM

用更廉价的方法来丰富超级昂贵的同位素

化学元素往往以被称为同位素的不同形态混合存在于自然界。如果想要它能被用在大多数应用中,则单种同位素需被丰富或从其他物质中被分离出来。现在科学家已经发现了更便宜环保的方法来丰富稳定的同位素,这些稳定同位素被应用于医疗成像和核电上—这是世界上最昂贵化学品之一。各种综合因素造成了一些稳定同位素迫在眉睫的短缺。去年政府负责办公室所公布的报告对锂7,即许多核电反应堆的重要成分,即将面临的短缺进行了警示。由于环境原因,锂-7被禁止在美国生产。目前还不清楚在中国和俄罗斯发现的当前可用资源是否能继续满足全球需求。 

2千倍于黄金的价格 

molybdenum-99,即每年数以千万计的心脏,肾脏和乳腺基本医疗成像程序的重要组成,主要来源于加拿大一个衰变核反应堆,该反应堆预期将于2016年停止运行。其他有用的同位素则由在俄罗斯运行的被称为calutrons的冷战时代机器所生产。他们的高度衰退,高运营成本和区域集中化进一步威胁着全球供应。得克萨斯大学奥斯汀分校物理学教授兼研究作者Mark Raizen表示,同位素是地球上最昂贵的商品。 分离一盎司稳定同位素所需的calutron将耗资 300万美元,这约为金价的2千倍。价格的昂贵已经阻碍了某些药物治疗。

MAGIS:新方法 

与需要巨大能源来维持电磁铁磁场的calutron不同,被称为MAGIS的能获得丰富稳定同位素的新方法(磁激活和引导同位素分离)由于使用低功率激光器和永久磁铁则只需很少的能量。 发表于《Nature Physics》杂志的研究中所描述这种新方法比生产lithium-7的化学过程造成的汞污染相关的环境影响更小。研究人员表示,核医学尤其能从这种新方法中获益。许多稳定同位素是应用于医学成像,癌症治疗和营养诊断中的短寿命放射性同位素的初级粒子。这种新方法还具有提升国家安全的潜力。研究人员使用这种方法来丰富在核反应堆运行中至关重要的lithium-7。美国依赖于来自俄罗斯和中国的lithium-7供应,供应中断将可能导致反应堆停止。其他同位素则可用于检测到达美国港口的危险核材料。 

Raizen当前的首要目标是将这项技术推向世界。该MAGIS发明申请了美国专利。Raizen计划建立非营利基金会来为规范该技术许可。他表示从某种方面来说这项对他而言充满激情的独一无二的项目将改变世界。当前仍有许多潜在的同位素用途未被人所知。但往往由于成本昂贵或无法随手可得而未得到开发。

德克萨斯大学奥斯汀分校资助了该项研究。

英文报道: 
A CHEAPER WAY TO ENRICH SUPER PRICEY ISOTOPES
http://www.jijitang.com/note/5363

论文原文: 
《 磁力激活和引导同位素分离的示范》, 2014年6月29日发表于《Nature Physics》 
http://www.jijitang.com/note/5361

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