به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، این ماده نور-محرک، یک میکروموتور مبتنی بر چارچوب فلزی-آلی (MOF) است که توسط پژوهشگران مؤسسه دریاچههای نمکی چینگهای وابسته به آکادمی علوم چین ساخته شده و قادر است ضمن حرکت خودکار در آب، یونهای اورانیوم را جذب کند.
اورانیوم سوخت اصلی راکتورهای هستهای است. اگرچه آب دریا حدود ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم در خود دارد، غلظت آن بسیار پایین است و همین موضوع استخراج را هم از نظر فنی دشوار و هم از نظر اقتصادی بسیار پرهزینه میکند.
برای چین که بهسرعت در حال گسترش ناوگان نیروگاههای هستهای خود است، این چالش اهمیت راهبردی بالایی دارد، زیرا این کشور همچنان وابستگی زیادی به واردات اورانیوم دارد.
پژوهشگران خارجی پیشتر روی میکروموتورهای نور-محرک کار کردهاند، اما تعداد کمی بهطور خاص از آنها برای استخراج اورانیوم استفاده کردهاند.
پژوهشگران ذراتی اسفنجمانند با ابعاد تنها ۲ میکرومتر – بسیار نازکتر از موی انسان – طراحی و ساختار شیمیایی داخلی آنها را بهگونهای اصلاح کردند که در مدت طولانی در آب پایدار بمانند.
این میکروموتورها با دریافت مقادیر اندکی سوخت پراکسید هیدروژن، با سرعتی حدود ۷ میکرومتر در ثانیه حرکت میکنند. تحت تابش نور، سرعت آنها تقریباً دو برابر میشود و به گفته پژوهشگران، نوعی تقویت خورشیدی پیدا میکنند.
در آزمایشهای آزمایشگاهی، این ذرات متحرک با کارایی بالا اورانیوم را از آب استخراج کردند و توانستند تا ۴۰۶ میلیگرم اورانیوم در هر گرم جذب کنند. پس از جذب، اورانیوم در قالبی معدنی و پایدار تثبیت میشود که جداسازی و ذخیرهسازی ایمن آن را آسانتر میکند.
برخلاف جاذبهای متداول که بهصورت ثابت باقی میمانند و منتظر عبور یونهای اورانیوم هستند، این سامانه جدید بهطور فعال در آب حرکت میکند تا هدف خود را پیدا کند.
این سیستم میتواند خودش کار کند. جاذبهای سنتی در همان نقطهای که قرار میگیرند باقی میمانند، اما این میکروموتور بهطور خودکار حرکت میکند و چون با نور کار میکند، نسبتاً سبز محسوب میشود.
این تیم همچنین رفتارهای جمعی مشابه سامانههای زیستی شکارچی-شکار را مشاهده کرد. در آزمایشهایی که میکروموتورهای فعال با ذرات کلوئیدی غیرفعال ترکیب شدند، این ساختارهای میکروسکوپی الگوهایی شبیه «شکار»، «فرار» و حرکت گروهی هماهنگ را با تغییر غلظت سوخت نشان دادند.
مفهوم این پژوهش در آینده میتواند برای بازیابی عناصر راهبردی دیگر، از جمله روبیدیوم و سزیم، نیز تطبیق داده شود.
با وجود نتایج امیدوارکننده، این فناوری هنوز در مراحل اولیه قرار دارد و پیش از استفاده در مقیاس بزرگ با چالشهای عملی عمدهای روبهرو است. در دریاچههای نمکی، شوری بیش از حد بالا میرود و سیستم دیگر قادر به کار نیست.
دریاچههای نمکی چین در حال حاضر عمدتاً برای تولید پتاسیم و لیتیوم بهرهبرداری میشوند، در حالی که بسیاری از عناصر کممقدار به دلیل دشواری جداسازی اقتصادی، عملاً بدون استفاده باقی میمانند.
منبع: scmp
