Un approccio promettente per stabilizzare la contaminazione da uranio nel suolo è avvolgere l'uranio radioattivo in minerali contenenti ferro come l'ematite. Ma quanto bene si lega l'uranio con l'ematite e per quanto tempo? Gli scienziati non sono d'accordo sulla struttura chimica dell'uranio legato all'ematite, rendere difficile la previsione a lungo termine. Combinando una precisa caratterizzazione sperimentale con la modellazione della dinamica molecolare, un team di ricerca internazionale ha scoperto la risposta. E non è quello che ci si aspettava.

La contaminazione da uranio si annida nelle acque sotterranee e nei suoli nei siti del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) e in molte aree industriali in tutto il mondo, e alcune forme possono essere facilmente trasportate. Un approccio per limitare la mobilità dell'uranio è migliorare il suo legame con gli ossidi di ferro o altri minerali. Ciò potrebbe anche consentire agli scienziati di prevedere meglio il suo comportamento a lungo termine per garantire che l'uranio rimanga stabilizzato per migliaia di anni.

Mentre gli scienziati studiavano da tempo il legame dell'uranio ai minerali contenenti ferro usando la spettroscopia a raggi X, diversi ricercatori hanno interpretato dati simili in modi drasticamente diversi. Questo è stato un problema difficile perché l'uranio, come un piolo quadrato in un buco rotondo, non dovrebbe adattarsi alla struttura cristallina dell'ematite, uno dei minerali di ferro più abbondanti presenti nei suoli. La soluzione, sviluppato dai ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory e dell'Università di Manchester, capovolge il lavoro precedente. Con il supporto dell'Office of Science del DOE, Ufficio di Scienze Energetiche di Base, Programma di geoscienze al PNNL, e utilizzando il supercomputer Cascade all'EMSL, il Laboratorio di Scienze Molecolari Ambientali, una struttura utente DOE Office of Science, il team ha calcolato molte possibili strutture atomiche dell'uranio incorporato nella struttura di questo minerale.

Hanno scoperto che i posti vacanti creati nella struttura atomica dell'ematite durante la sua formazione ospitano l'uranio. Non ci si aspettava né questo accomodamento né la flessibilità mostrata dall'uranio. Questo processo vincolante non era mai stato identificato prima, ma i metodi utilizzati per realizzare questa scoperta potrebbero spiegare una serie di misteri precedentemente riportati nella letteratura scientifica. Il lavoro apre le porte a nuovi studi su come altri contaminanti radioattivi si legano ai minerali del suolo e porterà a previsioni più accurate di come questi contaminanti si comportano nell'ambiente.