美獲得有望成為未來核燃料的鈾氮合成物

美國洛斯阿拉莫斯實驗室的科學(xué)家12日表示，他們利用光能首次成功獲得一種罕見的鈾氮（U-N）分子合成物，該合成物帶有獨立的鈾氮結(jié)構(gòu)末端，末端上氮原子僅與一個鈾原子結(jié)合。在過去完成的研究中，氮原子總是同兩個或更多的鈾原子相連。   
　　為獲得鈾氮分子合成物，科學(xué)家對疊氮化鈾（包含有1個鈾原子和3個氮原子的分子）進(jìn)行了光解作用處理：將分子暴露在紫外光下，用單光子能量從疊氮化鈾分解出1個氮分子，從而留下了單鈾單氮合成物。科學(xué)家說，他們獲得的新突破十分重要，因為高密度、高穩(wěn)定性和高熱導(dǎo)性鈾氮物質(zhì)有希望成為未來先進(jìn)的反應(yīng)堆所需核燃料。相關(guān)研究刊登在新出版的《自然·化學(xué)》月刊上。
　　鈾氮合成物是一種陶瓷化合物，其包含有眾多重復(fù)的鈾氮結(jié)構(gòu)單元。新獲得的鈾氮分子僅包含單鈾單氮，它是陶瓷固體中能夠被觀察到的最小結(jié)構(gòu)單元，有利于人們研究其物理和化學(xué)特性，幫助解答鈾化學(xué)和材料科學(xué)中長期困擾人們的問題。
　　洛斯阿拉莫斯實驗室材料物理和應(yīng)用部科學(xué)家賈奎林·吉普林格表示，錒系元素氮化物是未來核燃料的候選物質(zhì)，能滿足未來核反應(yīng)堆的需求以及太空旅行動力的需求。此次新獲得的鈾氮分子能夠幫助人們更好地認(rèn)識單鈾單氮結(jié)構(gòu)單元的功能特性、電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)性，為鈾化學(xué)揭開新的篇章。
　　研究發(fā)現(xiàn)，新獲得的分子反應(yīng)能力強，能破壞結(jié)合力強的碳?xì)滏I從而形成新的氮氫鍵和氮碳鍵。該發(fā)現(xiàn)顯示鈾氮結(jié)構(gòu)不是惰性物質(zhì)，能夠與強鍵分子發(fā)生反應(yīng)。這種單鈾單氮化合物具有很強的化學(xué)反應(yīng)能力，能夠以與天然酶細(xì)胞色素P-450類似的方式激活碳?xì)滏I，與碳?xì)浠衔锇l(fā)生氧化反應(yīng)。這一特性為該分子在今后用作核燃料時找到了安全的儲存方式，也為鈾燃料使用后的廢物處理提供了途徑。