Separare le diverse versioni degli elementi, gli isotopi, è un compito atrocemente difficile:differiscono solo per uno o due neutroni in più, una differenza infinitesimale di massa. Ma i ricercatori dell'Università di Chicago hanno annunciato il 23 ottobre di aver aggiunto un modo completamente nuovo per farlo.

In un articolo pubblicato su Lettere di revisione fisica , un team guidato dal Prof. Steven J. Sibener descrive un modo per separare gli isotopi del neon usando un raggio di gas puntato su un wafer di silicio modellato con precisione, che riflette i diversi isotopi ad angoli leggermente diversi. Il metodo potrebbe un giorno essere un modo meno costoso e più efficiente dal punto di vista energetico per separare gli isotopi per la medicina, elettronica e altre applicazioni.

La differenza di pochi neutroni in un isotopo può fare un'enorme differenza per la sua utilità. Oggi, gli isotopi di interesse più comuni sono l'uranio per l'energia nucleare e una costellazione di radioisotopi per le cure mediche, ma l'arricchimento interessa sempre più anche il mondo dell'elettronica. In particolare, il silicio isotopico puro rende i transistor molto più efficienti per i chip, e mantiene una promessa significativa per il calcolo quantistico.

Ma la difficoltà del compito:gli attuali metodi commerciali generalmente coinvolgono i laser o il bombardamento di un elemento con elettroni finché non si ionizza, e spesso più round ripetuti per aumentare i numeri, ha limitato il suo uso comune.

La squadra di Sibener invece è partita con un raggio supersonico di neon, in cui tutti gli atomi sono stati accelerati alla stessa alta velocità. Il raggio colpisce una superficie cristallina i cui atomi sono disposti nella giusta formazione reticolare in modo che gli atomi in arrivo vengano espulsi con angoli leggermente diversi a seconda della loro composizione isotopica.

"Si può pensare come separare i vari colori della luce in un arcobaleno usando un prisma, " disse Sibener, il Carl William Eisendrath Distinguished Service Professor di Chimica e il James Franck Institute.

Il metodo potrebbe essere utilizzato per elementi più leggeri sulla tavola periodica, fino a circa 40 di massa atomica, così come piccole molecole, ha detto lo studente laureato Kevin Nihill e lo studioso post-dottorato Jacob Graham, co-primi autori dell'articolo.

Hanno anche notato che gli isotopi rimbalzano sulla superficie a velocità leggermente diverse, il che suggerisce che il metodo potrebbe essere aumentato per ottenere livelli più elevati di arricchimento e purificazione utilizzando la separazione della velocità.

"Questo è uno studio dimostrativo meraviglioso e molto preciso, e siamo molto soddisfatti dei risultati, " Ha detto Sibener. "È stato un piacere correre ogni giorno al laboratorio per vedere cosa è successo. Non vediamo l'ora di pianificare i prossimi passi di questo progetto per esplorare altri atomi e molecole".