Российские ученые из РХТУ имени Д.И. Менделеева вместе с коллегами из МИФИ, ИФХЭ РАН​, Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» нашли простой и дешевый метод синтеза технеция — дорогого и очень востребованного металла, который практически не встречается в природе. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Electroanalytical Chemistry. 

Технеций — это радиоактивный элемент, который в большом количестве содержится в отработанном ядерном топливе. Его широко применяют в ядерной медицине как контрастную метку для диагностики внутренних органов и опухолей, но из-за сложного процесса получения он остается очень дорогим.

При этом для визуализации тканей нужен не простой технеций, а его особый, метастабильный изотоп с периодом полураспада всего шесть часов. Поэтому его получают прямо в клиниках с помощью портативных ядерных генераторов, в которых потоком нейтронов бомбардируются молибденовые мишени.

Российские химики предложили извлекать металл из отработанного ядерного топлива при помощи электрического тока, пропускаемого через растворы технеция.

"У технеция есть множество степеней окисления, и в смеси, получающейся после облучения молибденовой мишени, он преимущественно находится в своей высшей степени окисления +7. А выделять его лучше всего уже в виде металла со степенью окисления 0 — так с ним дальше можно будет делать что угодно", — приводятся в пресс-релизе РХТУ слова первого автора работы, профессора Виталия Кузнецова.

Прежде всего исследователям нужно было установить, возможно ли в принципе электроосаждение металлического технеция. Для этого они взяли пертехнетат калия — соль KTcO4, в которой технеций имеет степень окисления +7, и опустили в ее раствор платиновые электроды, на которые подавали напряжение до 1,6 вольт.

Из обычного водного раствора получить металлический технеций невозможно: во время электролиза на поверхности электродов образуется пленка оксидов технеция, которая не проводит электрический ток и блокирует его дальнейшее восстановление до металла. Поэтому ученые подобрали другой электролит — вместо чистой воды использовали концентрированные растворы ацетатов, в которых поддерживался постоянный рН и нежелательные процессы были минимизированы.

В такой среде авторы смогли восстановить технеций до степени окисления 0 и осадить его в виде пленок на электроды. Правда рентгеновская спектроскопия показала, что технеций в этих пленках находится не в металлическом, а аморфном состоянии.

"Химия и тем более электрохимия технеция исследована еще очень плохо и было важно показать, что вообще существует принципиальная возможность получения полного электровосстановления технеция, пускай и с осаждением частично аморфного, а не полностью металлического покрытия", — комментирует Виталий Кузнецов.

Ученые отмечают, что пока они работали не с реальным источником технеция — отработанным ядерным топливом, а с модельным составом KTcO4, в котором технеций присутствует в той же самой степени окисления +7. Ту же степень окисления имеет и метастабильный изотоп 99Тс для ядерной медицины, получаемый после облучения молибденовой мишени.

Сейчас ученые отрабатывают новые составы сред для проведения электроосаждения с получением более качественных металлических покрытий технеция.

Кстати у металлического технеция есть еще одно очень интересное применение. Посредством ядерных реакций из него можно синтезировать рутений — драгоценный металл платиновой группы, который все активней используют в электронике, в то время как его запасы в земной коре чрезвычайно ограничены.

Фото: Изображения головного мозга при болезни Альцгеймера, полученные с помощью изотопа технеция

Похожие новости

  • 01/02/2021

    ИК СО РАН запустил еженедельный онлайн-семинар для будущих пользователей ЦКП «СКИФ»

    Лаборатория перспективных синхротронных методов исследования (ЛПСМИ) Института катализа СО РАН провела первую серию семинаров для объединения потенциальных отечественных пользователей ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов» и обмена опытом по использованию синхротронного излучения (СИ) в различных областях науки.
    1127
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    2846
  • 30/07/2020

    Победители экологического конкурса РУСАЛа получат гранты

    ​РУСАЛ подвел итоги грантового конкурса, победители которого получат поддержку в размере от 2 до 7 млн руб. от компании для реализации новых проектов в области экологии. Общий объем средств, который получат от РУСАЛа победители на доработку идей, составит 16,5 млн руб.
    1177
  • 04/09/2016

    IV Молодёжная школа «Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике»

    ​С 4 по 8 сентября 2016 г. в новосибирском Академгородке пройдет IV Молодежная школа с международным участием "Магнитный резонанс и магнитные явления в химической и биологической физике".
    4915
  • 09/02/2021

    Наука для экономики. Чем живёт сфера открытий в Омске

    Омский научный центр создан в регионе чуть больше 30 лет назад. Появление центра стало промежуточным этапом развития омской академической науки. Разработки  омских учёных стартовали много раньше: сначала появились лаборатории и филиалы институтов Новосибирского академгородка.
    576
  • 07/07/2021

    Новые горизонты научного сотрудничества в области синтеза и исследования материалов

    Состоялась встреча руководства Ивановского государственного химико-технологического университета с директором Федерального исследовательского центра «Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» академиком РАН Валерием Ивановичем Бухтияровым.
    285
  • 30/08/2021

    СКИФ станет важным звеном развития зеленых технологий, биологической безопасности и материаловедения

    ​Одним из ключевых мероприятий VIII Международного форума технологического развития «Технопром-2021» стало обсуждение перспектив новых исследований на базе строящегося в настоящее время ЦКП «Сибирский кольцевой источник фотонов».
    495
  • 20/02/2021

    В России может появиться федеральный центр развития технологий для водородной энергетики

    ​​​Такое предложение было озвучено на выездном совещание президента РАН Александра Сергеева и председателя Совета директоров ПАО АФК «Система» Владимира Евтушенкова в Институте проблем химической физики РАН.
    1200
  • 08/02/2021

    В России завершены доклинические испытания лекарства от COVID-19 на основе антител

    Российские ученые завершили доклинические испытания и готовятся начать эксперименты в рамках ограниченных клинических испытаний препаратов от коронавирусной инфекции на основе антител, нейтрализующих вирус.
    409
  • 13/10/2016

    Новосибирские ученые удостоены премии за выдающиеся работы в области катализа

    Премиями имени выдающихся ученых академия наук поощряет научные труды, открытия и изобретения, имеющие большое значение для науки и практики. ​Премия А.А. Баландина учреждена Российской академией наук и присуждается отечественным ученым  за выдающиеся работы в области катализа.
    3382