Предложен новый способ отделения медицинских изотопов

Источник: wikimedia.org/

Отделение атомов какого-либо химического элемента друг от друга — задача не простая. Большинство методов сепарации веществ основываются на различиях в их химических и физических свойствах. А атомы одного элемента практически идентичны друг другу. Но среди массы одинаковых атомов встречаются «другие» атомы — изотопы. Их отличие состоит в количестве нейтронов в ядре атома. К примеру, в образце углерода могут присутствовать углерод-12, углерод-13 и углерод-14. Они обладают соответственно 6, 7 и 8 нейтронами (при этом число протонов одинаково для всех изотопов углерода — 6). Изотопы широко используются в ядерной энергетике и медицине, поэтому ученые давно бьются над задачей их изоляции. Поэтому довольно остро стоит вопрос о выделении из ряда атомов необходимых изотопов.

Еще в 1930 году Эрнст Лоуренс разработал установку под названием калютрон. В настоящее время калютроны успешно используются в России, с их помощью производится разделение на изотопы большинства элементов периодической таблицы. Но в правительстве США полагают, что мир стоит перед лицом дефицита поставок изотопов, и российские калютроны не в состоянии справиться с его преодолением. Команда специалистов Университета Техаса в Остине под руководством профессора физики Марка Райзена предложила новый вариант выделения изотопов. Методика включает три довольно простых этапа. Во-первых, создается поток атомов того или иного элемента. Во-вторых, этот поток облучается простым и маломощным лазером с определенной поляризацией.

Поглощение лазерных фотонов (оптическая накачка) приводит атомы в особое состояние. В зависимости от поляризации лазера, атомы начинают отталкиваться или притягиваться магнитным полем. Третий этап — прохождение потока атомов через несколько специально подобранных магнитных ловушек. Ненужные изотопы отделяются от потока магнитами, а целевые атомы свободно проходят весь путь и собираются на выходе установки. Компьютерное моделирование системы на примере изотопа литий-7 показало, что эффективность методики составляет 99,96%. Литий-7 не используется в медицине — но применяется в водяных системах охлаждения АЭС. Существующий способ его получения связан с использованием ртути и опасен для окружающей среды. Остается надеяться, что реальные лазерные установки по выделению изотопов будут работать также успешно, как и компьютерная модель.