探索铀在极端条件下如何采用替代途径

但是，将这些相同的材料置于短时间内高温和快速冷却过程的极端条件下，它们的分解途径会发生巨大变化。劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)的科学家建立了一种独特的工艺来合成对空气和水极其敏感且需要特定技术的放射性化合物(铀基)。然后，该团队能够使用能够处理放射性物质的定制激光室来表征这些化合物在极端条件下的行为。

这项工作探索了热分解的新反应途径，因为反应速率如此之快且远离平衡过程。该研究出现在无机化学的封面上。

直到现在，科学家们还没有很好地了解与反应性配位化合物在极端条件下热分解相关的化学反应。

这个过程可以等同于将水放入煎锅中。如果你逐渐加热水，它会表现得很好并且会慢慢沸腾。但是，如果将水滴在热煎锅上(类似于激光)，反应就会大不相同，水会立即蒸发。

该论文的第一作者、LLNL放射化学家MarylineKerlin(Ferrier)说：“这些知识有可能应用于材料制造、库存管理，甚至废物整合、加工或储存。”“我们可以想象在稳定的配置下储存含金属的化合物，然后在激光下进行反应以获得新产品。”

含有有机配体的含金属化合物的研究通常在温和条件下的溶液中进行，因为已知这些化合物对空气、水和温度极其敏感。总的来说，使用这些化合物包括一种非常学术的方法来确定它们的结构、电子结构、化学反应性、性质等。因此，积极加热这些化合物似乎是非常规的。

但该团队想了解是否有可能绕过常规类型的反应和分解路线。

“我们想看看，如果通过使用极端环境，是否有可能创造新的途径，以便将前体化合物转化为不同的感兴趣化合物，例如铀金属或铀碳化物，”Kerlin说。“过去的工作是使用激光驱动化学进行的，但这是第一次使用的前体是含有有机配体(即对空气和水敏感)的铀基化合物。”

这些发现很重要，因为它们表明前体的行为并不像预期的那样。事实上，使用激光的热分解确实会产生不同的反应速率和途径。该团队没有像预期的那样获得金属铀，但热分解的周围配体使其在最终产品中形成碳化物和碳氧化物相。了解铀化学对于库存管理和废物处理很重要。

“生产理想陶瓷和金属的新方法和路线与铀以外的金属相关，这些知识可以与更常用的过渡金属化合物进行比较，”Kerlin说。“最终目标(即制造铀金属或陶瓷)推动了这项研究的开始，但该过程适用于我们日常生活中使用的材料。”