19
Календарь конференций
  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 1 – 30 ноября

    Внутривузовский этап в МГУ имени М.В. Ломоносова Всероссийского конкурса научно-исследовательских работ студентов и аспирантов "Наука будущего - наука молодых"

  • 10 – 11 ноября

    V Международная научно-практическая конференция «Инновационная экономика и менеджмент: методы и технологии»

  • 23 – 26 ноября

    Всероссийская конференция и XII научная молодежная Школа с международным участием

  • 17 – 18 декабря

    VII Международная научная конференция «Русская литература ХХ–XXI веков как единый процесс (проблемы теории и методологии изучения)»

  • 1 сентября – 31 декабря

    Форум «Гуманитарные науки и вызовы современности»

  • 8 апреля – 31 декабря

    Ежегодный Фестиваль школьных средств массовой информации на факультете журналистики МГУ

  • 2 февраля

    Международная научная конференция "Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии"

Все конференции
26/08/20

Радиохимики разгадали «головоломку» наночастиц оксида плутония

Сотрудники кафедры радиохимии химического факультета МГУ совместно с коллегами из научных институтов Германии, Франции и Швеции исследовали с помощью современных структурных методов наночастицы оксида плутония — одного из радиоактивных элементов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanoscale.

Работы о свойствах наноразмерных материалах доминируют в научных журналах в последнее десятилетие. Приближаясь к размеру 10-9 м, вещества начинают демонстрировать экзотические оптические, электронные и механические свойства, несвойственные макрообъектам. Наночастицы радиоактивных элементов обладают большой реакционной и миграционной способностью в геологической среде. Для решения вопросов радиационной безопасности необходима информация о строении и физико-химических свойствах радиоактивных элементов и их соединений, которые потенциально могут попасть в окружающую среду.

«Изучение наночастиц соединений радиоактивных элементов важно для понимания того, как они формируются, как связаны их свойства и структура. Огромные территории загрязнены радиоактивным плутонием в результате аварий или санкционированных сбросов отходов. Плутоний, альфа-излучатель с периодом полураспада более 24 тысяч лет, представляет огромную угрозу. Поэтому детальное изучение форм существования радиоактивного элемента, сорбции бактериями и в земных породах, основополагающе при расчете безопасности хранилищ радиоактивных отходов», — объяснил декан химического факультета МГУ член-корреспондент РАН Степан Калмыков.

Сотрудники кафедры радиохимии МГУ в ходе сорбционных экспериментов плутония на гематите (природный минерал) неожиданно обнаружили, что плутоний не просто сорбируется на поверхности, а образует кристаллические наночастицы оксида плутония PuO2. Затем радиохимики целенаправленно синтезировали серию частиц оксида плутония из растворов солей плутония с разными степенями окисления металла (+3, +4, +5). К удивлению ученых, вне зависимости от исходной степени окисления плутония и pH раствора, были получены практически идентичные оксидные наночастицы PuO2 размером около 3-х нанометров.

«Мы не ставили перед собой цель получить наночастицы определенного размера. Из других исследований известно, что для оксида плутония размер приблизительно 3 нм не является единственным, существуют и наночастицы больших размеров. Необычно то, что мы получили одни и те же частицы при разных условиях, что нехарактерно для других актиноидов», — прокомментировал один из авторов работы, аспирант Евгений Гербер.

Ученые МГУ провели первичные исследования наночастиц методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и электронной дифракции. Специалисты Европейского синхротронного центра ESRF (Франция) с помощью методов HERFD (High‐Energy Resolution Fluorescence Detection) и EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) получили информацию о локальной и электронной структуре частиц и расположении соседних атомов по отношению к исследуемому. Методом HEXS (High-Energy X-ray Scattering) ученые определили размеры наночастиц и доказали, что их структура соответствует диоксиду плутония PuO2.

«Для плутония и других актиноидов формулы оксидных наночастиц часто записывают как ЭO2±x, тем самым показывая, что в них присутствуют металл в нескольких степенях окисления (+3, +4, +5 и другие). Наши результаты доказывают, что в наночастицах присутствует только четырёхвалентный плутоний. Кроме того, для наночастиц многих актиноидов характерно наличие поверхностных групп, что приводит к образованию связей Э-OH, Э-H2O. Нам удалось показать, используя комбинацию методов, что на поверхности и во внутренней структуре отсутствуют такие связи», — заключил Евгений Гербер.


Картинка. За основу была взята структура кристаллического PuO2, которая была размножена большое количество раз для статистики, после чего были проведены изменения положения атомов в структуре с целью воспроизведения разупорядоченности (всего 29 миллионов изменений). В результате была получена структура, представленная на рисунке, с помощью которой был получен теоретический EXAFS-спектр, который был сравнен с экспериментальным. Белыми точками на рисунке показано распределение атомов (т.е. какие варианты были исследованы, но отброшены в пользу более энергетически выгодных положений атомов).