Por primera vez, los científicos han logrado revelar las propiedades esenciales de una misteriosa sustancia radiactiva llamada prometio, casi ocho décadas después de su descubrimiento. Este elemento de tierra rara, descubierto en 1945, forma parte de un grupo de elementos particularmente importantes en las tecnologías modernas.
¿Qué es el prometio?
El Prometeo es uno de los quince elementos lantánidos ubicados en la parte inferior de la tabla periódica. Los lantánidos, también conocidos como tierras raras, tienen propiedades únicas como un fuerte magnetismo y características ópticas especiales.
Las tierras raras se utilizan en muchos campos tecnológicos debido a sus propiedades excepcionales. Desempeñan un papel crucial en el funcionamiento de los láseres, las pantallas de los teléfonos inteligentes e incluso los imanes muy potentes que se encuentran en las turbinas eólicas y los vehículos eléctricos. Sin embargo, tenga en cuenta que, a pesar de su nombre, algunos de ellos no son tan raros. Por otra parte, su extracción y separación suelen ser complejo y costoso.
Un estudio revolucionario
El estudio del prometio ha sido problemático durante mucho tiempo, principalmente debido a su naturaleza radiactiva. Esto se debe a que, a diferencia de otros elementos, el prometio no tiene un isótopo estable, lo que significa que se descompone en otros elementos con el tiempo. Esto dificulta la obtención de muestras adecuadas para el estudio. Este elemento raro se produce generalmente mediante un proceso de fisión en reactores nucleares.
El Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) de Estados Unidos es el único productor estadounidense de prometio-147un isótopo que tiene una vida media de 2,6 años. Utilizando un método desarrollado recientemente, los investigadores del establecimiento lograron separar este isótopo de los residuos de reactores nucleares para obtener la muestra más pura posible.
Luego, los científicos combinaron la muestra de prometio con una molécula llamada ligando, diseñada para atrapar átomos de metal y así formar un complejo estable en agua. Esta molécula de coordinación, conocida como PyDGA, creó nueve enlaces entre el prometio y el oxígeno, lo que brindó a los científicos una oportunidad única para analizar las propiedades de enlace de este elemento.
Espectroscopia de absorción de rayos X.
Para analizar las propiedades del prometio, los investigadores utilizaron una técnica muy avanzada y especializada llamada espectroscopia de absorción de rayos x Basado en el sincrotrón. Este método utiliza fotones de alta energía, que son partículas de luz generadas por un acelerador de partículas, una máquina compleja que acelera partículas a velocidades extremadamente altas.
Específicamente, la espectroscopia de absorción de rayos X funciona midiendo cómo los átomos de la muestra absorben los fotones. Cuando los fotones chocan contra los átomos de prometio, excitan los electrones de esos átomos, provocando que salten a niveles de energía más altos. Al analizar el patrón de absorción de rayos X, los científicos pueden determinar la posición precisa de los átomos en la muestra y medir la longitud de los enlaces entre los átomos de prometio y otros átomos, como el oxígeno, en el complejo formado. .
En otras palabras, este método permite distinguir enlaces de prometio específicos, incluso en presencia de otros elementos que podrían contaminar la muestra. En este caso, el samario, el elemento adyacente al prometio en la tabla periódica, podría interferir. Sin embargo, gracias a la alta precisión de la espectroscopia de absorción de rayos X, los científicos pudieron descartar cualquier contaminación por samario, asegurando que Los datos recopilados provienen exclusivamente de prometio..
Descubrimientos y sus implicaciones.
Los datos obtenidos de estos análisis permitieron a los científicos comparar las propiedades del prometio con las de otros elementos de la serie de los lantánidos. Al comprender cómo se une el prometio con otros átomos, en particular el oxígeno, los investigadores pueden compararlo con otros lantánidos en términos de longitud de enlace, fuerza de enlace y comportamiento químico.
Esta comparación es crucial, porque las tierras raras a menudo comparten propiedades similares, pero diferencias sutiles pueden influir en su uso en diversas aplicaciones tecnológicas. Por ejemplo, las diferencias en la forma en que se unen los elementos pueden afectar sus propiedades ópticas y magnéticas o su capacidad para catalizar reacciones químicas. Al completar la tabla de propiedades químicas de los lantánidos, los científicos pueden comprender mejor las tendencias y variaciones periódicas entre estos elementos.
Comprender estas propiedades de enlace y coordinación ayudará Desarrollar nuevos métodos para separar estos elementos. valioso de una manera más eficiente. La separación de tierras raras, que a menudo se encuentran juntas en minerales, suele ser costosa y compleja. La información obtenida de este estudio podría conducir así a tecnologías de separación más eficientes que reducirán los costes y mejorarán su eficiencia de extracción.
Los descubrimientos realizados en este no se limitan a la separación de tierras raras. También podrían allanar el camino para Nuevas aplicaciones del prometio y otros lantánidos.. Por ejemplo, una mejor comprensión de la química del prometio podría permitir su uso en nuevas tecnologías o mejorar sus aplicaciones existentes en baterías atómicas y diagnóstico médico.
Además, estos avances podrían despiertan un mayor interés en el estudio del prometio y elementos similaresalentar a más investigadores a explorar estas áreas. Esto podría conducir a descubrimientos aún más importantes que enriquecerán nuestra comprensión de la química de las tierras raras y sus posibles aplicaciones.
En conclusión, capturar una imagen clara de átomos individuales comportándose como ondas representa un avance histórico en el campo de la física cuántica. Este espectacular logro ofrece una demostración visual de la dualidad onda-partícula, un concepto fundamental en el corazón de la mecánica cuántica. Utilizando una innovadora técnica de imágenes, los investigadores lograron observar directamente la transición entre los estados de partículas y ondas de los átomos, allanando el camino para una comprensión más profunda de las propiedades cuánticas de la materia.
Un mejor conocimiento de las propiedades del prometio también podría tener importantes repercusiones en el ámbito de las energías renovables. Como elemento radiactivo, el prometio-147 ya se utiliza en algunas aplicaciones, como las baterías nucleares, proporcionando una fuente de energía estable y sostenible. Sin embargo, una mayor investigación sobre sus características químicas y físicas podría permitir explotar este material de manera más eficiente y sostenible. Optimizando los procesos de producción y uso del prometio, sería posible desarrollar nuevas tecnologías energéticas más respetuosas con el medio ambiente, reforzando así la importancia estratégica de las tierras raras en la transición hacia fuentes de energía limpias.
