Les scientifiques de NUST «MISiS», à l'aide d'une nouvelle technologie, ont mesuré la quantité d'oligo-éléments dans les lingots de plomb antique d'un navire coulé des anciens Romains. Il s'est avéré que le plomb, couché pendant 1 500 ans sous la colonne d'eau, contient si peu d'éléments radioactifs - l'uranium et le thorium qu'il peut être utilisé sans aucune purification supplémentaire dans l'un des domaines les plus "exigeants" - la physique nucléaire - l'étude des particules élémentaires. Une expérience sur l'identification et la détermination des oligo-éléments a été réalisée en collaboration avec des collègues de l'Institut commun de recherche nucléaire (Dubna) et du Centre national de la recherche scientifique (France).
Plus les appareils modernes deviennent précis et productifs, plus les produits chimiques purs sont nécessaires à leur fabrication. Ce sont les soi-disant «substances particulièrement pures» (OHS) - qui contiennent des impuretés en quantité si insignifiante qu'elles n'affectent pas les propriétés spécifiques de base des objets étudiés. L'un des domaines d'application les plus «exigeants» du FFA est la physique expérimentale des particules élémentaires. Par exemple, pour les accélérateurs de particules chargées, qui sont déjà construits sous terre pour protéger contre les rayons cosmiques, une protection supplémentaire contre le rayonnement de boucliers spéciaux en plomb ultra-pur est toujours nécessaire. Un exemple de tels accélérateurs est le Grand collisionneur de hadrons CERN.
L'obtention de plomb très pur se déroule en plusieurs étapes, telles que la dissolution du minerai, la fusion, la séparation de l'alliage en ses composants, le nettoyage à l'alcali et la séparation séquentielle de chaque impureté. Après de nombreuses étapes de purification, un échantillon de plomb très pur doit être analysé. L'impureté maximale admissible des éléments radioactifs ne doit pas dépasser 0,000000000001% (un dix milliardième) de la masse totale. Avec une telle quantité d'impuretés radioactives et en dessous, le plomb peut être utilisé pour protéger les appareils de haute précision. Cependant, même les méthodes les plus modernes d'analyse élémentaire directe ne permettent pas de déterminer de si petites quantités d'impuretés dans le contexte du composant principal, le plomb.
Un fragment d'un lingot de plomb trouvé dans le squelette d'un ancien navire romain au large des côtes de la FranceDes scientifiques du laboratoire de séparation et de concentration dans le diagnostic chimique des matériaux fonctionnels et des objets environnementaux de NUST «MISiS» sous la supervision du Dr Sc. Peter Fedotov a proposé une nouvelle méthode de séparation des impuretés pour leur analyse ultérieure. L 'expérience a été menée sur des échantillons de lingots de plomb anciens de plus de 1500 ans. Ce plomb était autrefois extrait par les anciens Romains dans des mines situées sur le territoire de l'Angleterre moderne. Lors du transport de minerai de plomb, le navire a coulé et n'a été découvert qu'à la fin du 20e siècle au large des côtes françaises.
Au moment de l'expérience, ce plomb était utilisé par le Centre national de la recherche scientifique (France) depuis plusieurs années comme substance très pure - plus de mille ans et demi, une partie substantielle de l'uranium et du thorium se décomposaient naturellement, et la colonne d'eau protégeait les lingots de plomb des `` collages '' de nouvelles impuretés radioactives. L'uranium et le thorium n'ont pas été détectés dans ce plomb, cependant, on a supposé que la quantité d'impuretés pouvait simplement être inférieure au niveau de «visibilité» de l'analyse instrumentale directe, c'est-à-dire inférieure à 0,00000001% (cent millionième).
Ensuite, les scientifiques de NUST «MISiS» ont proposé leur propre méthode de séparation des impuretés pour une analyse ultérieure. À l'aide d'une centrifugeuse dite planétaire et d'un système de deux liquides non miscibles (eau et chloroforme) contenant des réactifs spéciaux, ils ont d'abord dissous l'échantillon de plomb dans de l'acide nitrique particulièrement pur, puis les impuretés ont été isolées et concentrées.
Centrifugeuse planétaireCette approche combinée, basée sur la séparation des impuretés et leur détermination ultérieure, a permis aux scientifiques de NUST «MISiS» de déterminer les impuretés de l'uranium et du thorium avec la précision requise - 0,000000000001% (un dix milliardième). Cependant, la teneur en uranium et en thorium était inférieure à ce niveau. Ainsi, il s'avère que le plomb antique, extrait par les anciens Romains et soulevé de la mer seulement 1500 ans plus tard, est si propre que même avec les méthodes les plus précises pour séparer et analyser les impuretés, ils ne peuvent pas être vus et mesurés.
Les scientifiques de NUST «MISiS» prévoient d'utiliser leur nouveau système de séparation des impuretés dans une centrifugeuse planétaire à l'avenir, principalement pour l'analyse du TFA.
«L'un des avantages de la technologie que nous avons proposée est sa« flexibilité »: en fonction des impuretés dont les éléments doivent être séparés, une variété de réactifs et de phases liquides non miscibles peuvent être utilisés. Ainsi, il est possible de séparer, de concentrer et d'analyser les plus petites impuretés ultra-traces pour déterminer la «haute pureté» des substances », explique Petr Fedotov, responsable de l'étude.
De plus, potentiellement avec des volumes importants de la colonne de séparation de la centrifugeuse planétaire, il est possible de purifier les substances de cette manière - en les dissolvant et en les entraînant dans le cycle de séparation des impuretés.
Article publié dans le magazine
Talanta .
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