gh РАЗДЕЛИТЬ ИЗОТОПЫ СМОЖЕТ НАНОРЕАКТОР

Московские химики – сотрудники МГУ им. М.В. Ломоносова впервые обнаружили так называемый магнитный изотопный эффект на ядрах ртути. В конечном итоге это явление позволяет фракционировать ртуть по изотопам, причем делать это методически довольно просто, без использования сложного дорогостоящего оборудования. Исследования ученых поддержал Российский фонд фундаментальных исследований.

Исследователи выяснили, что, если взять обычную природную ртуть и синтезировать некое соединение (точнее – ди(п-трифторметилбензил) ртуть, в которой ртуть как бы «держит за руки» два одинаковых органических фрагмента), а потом облучить его раствор светом ртутной лампы определенных длин волн, то различные изотопы ртути, точнее – ртуть-200 и ртуть-199, неравномерно распределятся в реакционной смеси. Соединение это как бы развалится на соединенные между собой органические части и ртуть-200, а то, что не развалится, будет обогащено вторым изотопом – ртутью-199. Почему же это происходит? Что заставляет более тяжелую ртуть “уходить” из соединения, а легкую – в нем оставаться?

Ответ – в образовании промежуточного вещества, которое и действует как нанореактор, отправляя “мальчиков – налево, девочек – направо”, то есть более тяжелую ртуть – в металлический осадок, а более легкую – в исходное соединение, которое с течением времени обогащается этим изотопом. Причем происходит весь этот процесс не самопроизвольно, а под действием УФ-излучения – такой распад молекул называется фотолиз.

Механизм этой реакции, по мнению авторов, таков – разумеется, в самом упрощенном изложении. При облучении молекулы исходного соединения переходят в возбужденное состояние и распадаются на радикалы. Так вот, дальнейшая судьба этих радикалов будет зависеть от того, какой именно изотоп ртути – магнитный или немагнитный, с «лишним» нейтроном в ядре атома, входит в их состав. Если в них есть магнитная ртуть – ртуть-199, то эти радикалы могут объединиться вновь. Если же в радикалах есть немагнитный изотоп ртуть-200, то они не могут создать исходную молекулу - потому что их реакции «запрещены по спину», то есть по угловому моменту. Это явление (запрета по спину) хорошо известно и физикам, и химикам.

В результате возбужденная УФ-светом молекула работает как селективный нанореактор, сортирующий изотопы ртути. В принципе эту методику можно использовать и «напрямую» - для выделения из природной ртути того или иного изотопа. Однако уже сейчас ясно, что этот эффект (магнитный изотопный эффект ртути) может иметь огромное значение для решения экологических проблем. Известно, что ртуть – один из самых опасных биотоксикантов. А этот эффект позволяет прослеживать судьбу соединений ртути в природе – потому что в биохимических реакциях тоже происходит подобная изотопная селекция при движении продуктов в пищевой цепи (растение-животное-человек). Наконец, обнаруженное явление имеет и фундаментальное значение, поскольку позволяет людям больше узнать о том, как устроен мир вокруг нас. Так или иначе, явление обнаружено, а уж как его использовать – время подскажет.

***