一种可扩展更安全且可能更便宜的分离有价值同位素的方法

由 哥伦比亚工程学院材料科学副教授 杨远和拉蒙特-多尔蒂地球观测站的合作者领导的《科学进展》上发表的新研究展示了一种分离同位素的新技术。

高风险

氧气是肿瘤学家用来寻找肿瘤的正电子发射断层扫描 (PET) 扫描的关键组成部分。但并不是任何氧气都能起作用。虽然大多数氧原子有 8 个中子，但大约 500 个原子中就有 1 个有 10 个中子。这些额外的中子是 PET 成像扫描发挥作用所必需的。

挑战

分离稍重的氧原子非常昂贵。从水龙头获取一立方米普通水 (H2O) 的成本不到 2 美元。当较轻的氧原子(和氢)被去除后，剩下的较重的氧原子的价值接近 30,000 美元。

突破

哥伦比亚大学的研究人员找到了如何分离较重或较轻的原子(称为同位素)的方法，方法是将目标元素和盐溶解在水中，然后在离心机中旋转该溶液。它比目前最先进的技术更有效、更便宜、更容易扩展，目前最先进的技术还使用新方法不需要的有毒化学物质。

更广泛的应用

纯同位素非常有用，而且非常有价值。每年，世界各地都有数以千万计的人接受医学检查，这些检查需要一种难以提取的同位素，即 100-钼。钙同位素 Ca-48 非常稀有且广受欢迎，目前一克的售价为 250,000 美元。如果核聚变成为一种可行的能源，将需要数千吨锂同位素才能满足世界能源需求。

展望未来

自从与 哥伦比亚科技风险投资公司合作 获得新技术专利以来，研究人员一直与几家公司保持联系，讨论构建原型和开发工厂以开始分离同位素。他们使用计算建模发现了几种进一步提高方法效率的创新方法。

深入研究

7 月 12 日发表在Science Advances上的一篇论文描述了这项研究。

杨实验室解决 了可持续技术和清洁材料领域的一系列问题。虽然重点是利用现代电化学工程和纳米科学开发下一代锂基电池，但最近的其他方向包括开发分离重要同位素的方法，这些同位素在核聚变和放射医学领域具有广泛的应用。