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이번 주 특집
플루토늄은 기호 Pu와 원자 번호 94를 갖는 초 우라 닉 방사성 화학 원소입니다. 은회색 외관의 악티늄 족 금속으로 공기에 노출되면 변색되고 산화되면 무딘 코팅을 형성합니다. 원소는 일반적으로 70 개의 동소체와 1 개의 산화 상태를 나타냅니다. 탄소, 할로겐, 질소, 실리콘 및 수소와 반응합니다. 습한 공기에 노출되면 산화물과 수 소화물이 형성되어 샘플 부피가 최대 239 %까지 확장되고, 이는 다시 발화성 분말로 벗겨집니다. 방사성이며 뼈에 축적되어 플루토늄 취급이 위험합니다. [240] 아주 적은 양의 플루토늄이 자연적으로 발생합니다. 플루토늄 -238와 플루토늄 -2은 우라늄 -XNUMX이 중성자를 포획 할 때 원자력 발전소에서 형성됩니다. [XNUMX]
F먹은 Articles
그것은 지구상에서 가장 강력한 레이저 중 하나를 사용했지만 과학자들은 그것을했습니다. 그들은 수천 도의 열에서도 고체 상태를 유지할 수 있는 '슈퍼이온' 뜨거운 얼음, 즉 얼어붙은 물의 존재를 확인했습니다. 이 기괴한 형태의 얼음은 엄청난 압력 때문에 가능하며, 실험 결과는 천왕성과 해왕성과 같은 거대한 얼음 행성의 내부 구조를 밝힐 수 있습니다. 지구 표면에서 물의 끓는점과 어는점은 약간만 다릅니다. 일반적으로 매우 뜨거울 때 끓고, 추울 때 어는 점입니다. 그러나 이 두 상태 변화는 모두 압력에 따라 달라집니다(이것이 높은 고도에서 물의 끓는점이 더 낮은 이유입니다). 진공 상태의 우주에서는 물이 액체 형태로 존재할 수 없습니다. 우주 평균 온도인 -270도에서도 즉시 끓고 증발한 뒤 얼음 결정으로 변합니다. 그러나 극도로 높은 압력의 환경에서는 반대 현상이 발생한다는 이론이 있습니다. 즉 극도로 높은 온도에서도 물이 응고됩니다. 로렌스 리버모어 국립 연구소의 과학자들은 최근에 처음으로 이것을 직접 관찰했으며 작년 한 논문에 자세히 설명되어 있습니다. 그들은 지구 대기압의 30,000배, 즉 3기가파스칼 이상의 얼음 결정 형태인 아이스 VII를 만들어 레이저로 폭발시켰습니다. 생성된 얼음은 전자가 아닌 이온의 전도성 흐름을 갖고 있어 초이온성 얼음이라고 불립니다. 이제 그들은 후속 실험을 통해 이를 확인했습니다. 그들은 새로운 형태를 Ice XVIII로 명명 할 것을 제안했습니다. 이전 실험에서 팀은 에너지 및 온도와 같은 일반적인 특성 만 관찰 할 수있었습니다. 내부 구조의 미세한 세부 사항은 파악하기 어렵습니다. 그래서 그들은 얼음의 결정 구조를 밝히기 위해 레이저 펄스와 X선 회절을 사용하는 실험을 설계했습니다. LLNL의 물리학자 페데리카 코파리(Federica Coppari)는 “우리는 초이온수의 원자 구조를 결정하고 싶었다”고 말했다. "그러나 이 파악하기 힘든 물질 상태가 안정적일 것으로 예상되는 극한 조건에서 물을 그러한 압력과 온도로 압축하는 동시에 원자 구조의 스냅샷을 찍는 것은 매우 어려운 작업이었으며 혁신적인 실험 설계가 필요했습니다." 여기 그 디자인이 있습니다. 먼저 두 개의 다이아몬드 모루 사이에 얇은 물 층을 놓습니다. 그런 다음 100개의 거대 레이저를 사용하여 점진적으로 증가하는 강도로 일련의 충격파를 생성하여 최대 400~1기가파스칼, 즉 지구 대기압의 4~XNUMX만 배에 달하는 압력으로 물을 압축합니다. 동시에 그들은 섭씨 1,650도에서 2,760도 사이의 온도를 생성합니다 (태양 표면은 섭씨 5,505도). 이 실험은 압축되면 물이 얼도록 설계되었지만 압력과 온도 조건은 몇 분의 XNUMX 초 동안 만 유지 될 수 있었기 때문에 물리학 자들은 얼음 결정이 형성되고 성장할 것이라고 확신하지 못했습니다. 그래서 그들은 레이저를 사용하여 16 개의 추가 펄스로 작은 철 호일 조각을 폭파하여 정확한 시간에 X- 선 플래시를 생성하는 플라즈마 파동을 생성했습니다. 이 섬광은 내부의 결정에서 회절되어 압축 된 물이 실제로 얼고 안정적임을 보여줍니다. "우리가 측정한 X선 회절 패턴은 초고속 충격파 압축 중에 형성되는 조밀한 얼음 결정에 대한 명확한 특징으로, 액체 물에서 고체 얼음의 핵 생성이 나노초 단위의 실험에서 관찰될 만큼 충분히 빠르다는 것을 보여줍니다."라고 Coppari는 말했습니다. 이 X-선은 이전에는 볼 수 없었던 구조, 즉 각 모서리에 산소 원자가 있고 각 면의 중앙에 산소 원자가 있는 입방체 결정을 보여주었습니다. LLNL의 물리학자인 마리우스 밀로(Marius Millot)는 “산소 결정 격자의 존재에 대한 직접적인 증거를 찾는 것은 초이온성 얼음의 존재에 관한 수수께끼의 마지막 누락된 조각을 제공하는 것”이라고 말했습니다. "이것은 우리가 작년에 수집한 초이온 얼음의 존재에 대한 증거에 추가적인 힘을 제공합니다." 그 결과는 해왕성과 천왕성과 같은 얼음 거인들이 어떻게 기괴한 각도로 기울어져 있고 행성을 돌지 않는 적도를 갖는 이상한 자기장을 가질 수 있는지에 대한 단서를 보여줍니다. 이전에는이 행성들이 맨틀 대신에 이온수와 암모니아의 유동적 인 바다를 가지고 있다고 생각했습니다. 그러나 연구팀의 연구에 따르면 이 행성들은 지구처럼 단단한 맨틀을 가질 수 있지만 뜨거운 암석 대신 뜨거운 초이온 얼음으로 만들어졌을 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 초이온 얼음은 전도성이 높기 때문에 행성의 자기장에 영향을 미칠 수 있습니다. "천왕성과 해왕성의 내부 조건에 있는 얼음은 결정 격자를 가지고 있기 때문에 우리는 초이온 얼음이 지구의 외핵 유동 철과 같은 액체처럼 흘러서는 안 된다고 주장합니다. 오히려 초이온성 얼음이 단단한 암석으로 이루어진 지구의 맨틀과 유사하게 흐르면서 매우 긴 지질학적 시간 규모에서 대규모 대류 운동을 흐르고 지원한다는 것을 상상하는 것이 더 나을 것입니다."라고 Millot는 말했습니다. "이것은 얼음 거대 행성뿐만 아니라 수많은 외계 사촌들의 내부 구조와 진화에 대한 우리의 이해에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다."
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연구자들은 높은 감도와 특이 도로 계면 활성제, 특히 퍼플 루오로 옥탄 설포 네이트 (PFOS) 및 퍼플 루오로 옥 탄산 (PFOA)을 검출하는 전기 화학 기반 방법을 개발했습니다 (Anal. 화학. 2019, DOI : 10.1021 / acs.analchem.9b01060). 퍼 플루오르 화 계면 활성제는 퍼플 루오로 알킬 모이어 티로 인해 매우 안정적이며 비 점착 코팅 및 방화 폼과 같은 제품에서 일반적입니다. 이러한 두 가지 퍼플 루오로 알킬 물질 인 PFOS 및 PFOA에 대한 만성 노출은 인간의 건강 문제와 관련이 있습니다. 이 두 가지 화학 물질은 더 이상 산업에서 사용되지 않지만 환경에 남아있어 식수를 오염시킬 수 있습니다. Wayne State University의 분석 화학자 인 Long Luo는 2018 년 여름에 미시간 타운에서 PFOS / PFOA 오염 사건이 발생한 후 이러한 유해 화학 물질을 감지하는 새로운 방법을 찾기 시작했습니다. 가장 일반적으로 사용되는 검출 방법은 탠덤 질량 분석법 (HPLC-MS / MS)과 함께 고성능 액체 크로마토 그래피를 사용하며, 복잡한 기기가 필요하고 샘플 당 최대 300 달러의 비용이들 수 있다고 Luo는 말합니다. 더 간단하고 저렴한 방법을 개발하기 위해 팀은 전기 화학으로 전환했습니다. 그들의 방법은 전기 화학적 기포 핵 형성으로 알려진 현상을 기반으로합니다. 수용액에서 전극에 전위를 가하면 물이 수소 가스와 산소로 분리됩니다. 전류를 높이고 기포가 형성 될 때까지 전극 근처의 가스 농도를 증가시켜 전극 표면을 차단하고 전류를 떨어 뜨립니다. 계면 활성제는 표면 장력을 줄이고 이러한 기포가 쉽게 형성되도록합니다. 즉, 기포를 형성하는 데 필요한 전류의 양은 계면 활성제 농도와 반비례합니다. 그들의 방법을 테스트하기 위해 Luo와 그의 동료들은 직경이 100nm 미만인 작은 백금 전극을 제작했습니다 (작은 전극은 더 민감합니다). 팀은 각각 80 µg / L 및 30 µg / L의 낮은 PFOS 및 PFOA 농도를 감지 할 수있었습니다. 고체상 추출을 사용하여 샘플을 사전 농축하면 검출 한계가 70ng / L (미국에서 설정 한 식수에 대한 건강 권고 수준) 아래로 이동했습니다. 환경 보호국. 이 방법은 또한 PFOS와 유사한 분자량을 가진 비 계면 활성제 분자 인 폴리 (에틸렌 글리콜) 농도가 1,000 배 더 높은 경우에도 계면 활성제 검출에 민감하고 선택적이었습니다. Clarkson University의 환경 엔지니어 인 Michelle Crimi는“일반적으로 전기 화학적 방법은 복잡한 매트릭스에서 매우 낮은 농도의 오염 물질을 측정 할 수있는 큰 가능성을 가지고 있습니다. “현장 오염 된 물 샘플에서의 검증을 포함하여이 기술의 미래에 대해 더 많이 듣기를 기대합니다.” 식수뿐만 아니라 하천 및 기타 현장에서 물을 테스트하기위한 휴대용 장치를 만드는 것이 궁극적 인 목표라고 Luo는 말합니다. 이 공정에서 중요한 단계는 소듐 도데 실 설페이트와 같이 전극에서 기포 형성을 촉진하는 다른 계면 활성제를 제거하기위한 전처리 단계를 개발하는 것입니다.
