Para ilmuwan dari NUST "MISiS" dengan bantuan teknologi baru mengukur jumlah elemen jejak dalam ingot timah antik dari kapal yang tenggelam dari bangsa Romawi kuno. Ternyata timah, yang terbentang selama 1.500 tahun di bawah kolom air, mengandung sangat sedikit unsur radioaktif - uranium dan thorium sehingga dapat digunakan tanpa pemurnian tambahan di salah satu area yang paling "menuntut" - fisika nuklir - studi tentang partikel elementer. Eksperimen pada identifikasi dan penentuan elemen jejak dilakukan bekerja sama dengan rekan-rekan dari Institut Gabungan untuk Penelitian Nuklir (Dubna) dan Pusat Nasional untuk Penelitian Ilmiah (Prancis).
Perangkat modern yang lebih akurat dan produktif menjadi, semakin banyak bahan kimia murni yang diperlukan untuk pembuatannya. Ini adalah apa yang disebut "terutama zat murni" (OHS) - yang mengandung kotoran dalam jumlah yang tidak signifikan sehingga tidak mempengaruhi sifat spesifik dasar dari objek yang diteliti. Salah satu area penerapan FFA yang paling “menuntut” adalah fisika eksperimental partikel elementer. Misalnya, untuk akselerator partikel bermuatan, yang sudah dibangun di bawah tanah untuk melindungi terhadap sinar kosmik, perlindungan tambahan terhadap radiasi dari perisai khusus yang terbuat dari timbal ultrapure masih diperlukan. Salah satu contoh akselerator tersebut adalah Large Hadron Collider CERN.
Memperoleh timah yang sangat murni terjadi dalam beberapa tahap, seperti melarutkan bijih, melebur, memisahkan paduan menjadi bagian-bagian penyusunnya, membersihkan dengan alkali, dan pemisahan berurutan dari masing-masing zat pengotor. Setelah banyak tahap pemurnian, sampel timah yang sangat murni perlu dianalisis. Pengotor maksimum yang diijinkan dari unsur-unsur radioaktif tidak boleh lebih dari 0,0000000001% (satu per sepuluh miliar) dari total massa. Dengan jumlah pengotor radioaktif yang demikian dan di bawahnya, timbal dapat digunakan untuk melindungi perangkat berpresisi tinggi. Namun, bahkan metode paling modern dari analisis unsur langsung tidak memungkinkan seseorang untuk menentukan sejumlah kecil pengotor terhadap latar belakang komponen utama, timah.
Sepotong ingot timah ditemukan di kerangka kapal Romawi kuno di lepas pantai PrancisPara ilmuwan di laboratorium pemisahan dan konsentrasi dalam diagnostik kimia bahan fungsional dan objek lingkungan dari NUST "MISiS" di bawah pengawasan Dr. Sc. Peter Fedotov mengusulkan metode baru untuk memisahkan kotoran untuk analisis selanjutnya. Percobaan ini dilakukan pada sampel timah hitam antik yang berumur lebih dari 1500 tahun. Timbal ini pernah ditambang oleh orang Romawi kuno di tambang yang berlokasi di wilayah Inggris modern. Saat mengangkut bijih timah, kapal itu tenggelam, dan baru ditemukan pada akhir abad ke-20 di lepas pantai Prancis.
Pada saat percobaan, timah ini telah digunakan oleh Pusat Penelitian Ilmiah Nasional (Prancis) selama beberapa tahun sebagai zat yang sangat murni - lebih dari seribu setengah tahun, sebagian besar uranium dan torium membusuk secara alami, dan kolom air melindungi timah batangan dari “menempelkan” kotoran radioaktif baru. Uranium dan thorium tidak terdeteksi dalam timbal ini, namun, diasumsikan bahwa jumlah pengotor dapat lebih rendah dari tingkat "visibilitas" analisis instrumen langsung, yaitu di bawah 0,00000001% (seratus juta).
Kemudian para ilmuwan dari NUST "MISiS" mengusulkan metode mereka sendiri untuk memisahkan pengotor untuk analisis selanjutnya. Dengan menggunakan apa yang disebut centrifuge planet dan sistem dua cairan tak bercampur (air dan kloroform) yang mengandung pereaksi khusus, mereka pertama-tama melarutkan sampel timbal dalam asam nitrat murni, dan kemudian kotoran diisolasi dan dipekatkan.
Centrifuge planetPendekatan gabungan semacam itu, berdasarkan pemisahan dari pengotor dan penentuan selanjutnya, memungkinkan para ilmuwan dari NUST "MISiS" untuk menentukan pengotor uranium dan thorium dengan akurasi yang dibutuhkan 0,0000000001% (satu per sepuluh miliar). Namun, kandungan uranium dan thorium berada di bawah level ini. Jadi, ternyata timah antik, ditambang oleh bangsa Romawi kuno dan dibangkitkan dari laut hanya 1.500 tahun kemudian, sangat bersih sehingga bahkan dengan metode yang paling akurat untuk memisahkan dan menganalisis kotoran, mereka tidak dapat dilihat dan diukur.
Para ilmuwan dari NUST "MISiS" berencana untuk menggunakan sistem baru mereka untuk memisahkan kotoran dalam centrifuge planet di masa depan, terutama untuk analisis TFA.
"Di antara kelebihan teknologi yang kami usulkan adalah" fleksibilitas ": tergantung pada pengotor elemen mana yang perlu dipisahkan, berbagai reagen dan fase cair yang tidak larut dapat digunakan. Dengan demikian, adalah mungkin untuk memisahkan, berkonsentrasi, dan menganalisis pengotor ultra-jejak terkecil untuk menentukan "kemurnian tinggi" zat, "kata Petr Fedotov, kepala penelitian.
Selain itu, berpotensi dengan volume besar kolom pemisahan centrifuge planet, dimungkinkan untuk memurnikan zat dengan cara ini - dengan melarutkannya dan mendorongnya melalui siklus pemisahan kotoran.
Artikel diterbitkan di majalah
Talanta .
Foto oleh RIA Novosti