นำเสนอในสัปดาห์นี้
พลูโตเนียมเป็นธาตุเคมีกัมมันตภาพรังสี transuranic ที่มีสัญลักษณ์ Pu และเลขอะตอม 94 เป็นโลหะแอกทิไนด์ที่มีลักษณะสีเงินเทาที่ทำให้มัวหมองเมื่อสัมผัสกับอากาศ และเคลือบผิวที่หมองคล้ำเมื่อออกซิไดซ์ โดยปกติธาตุจะแสดง allotropes หกตัวและสถานะออกซิเดชันสี่สถานะ ทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ฮาโลเจน ไนโตรเจน ซิลิคอน และไฮโดรเจน เมื่อสัมผัสกับอากาศชื้น จะก่อตัวเป็นออกไซด์และไฮไดรด์ที่ขยายตัวอย่างได้มากถึง 70% ในปริมาตร ซึ่งจะแตกเป็นผงซึ่งทำให้เกิดความร้อนได้ มันมีกัมมันตภาพรังสีและสามารถสะสมในกระดูก ซึ่งทำให้การจัดการพลูโทเนียมเป็นอันตราย [1] พลูโตเนียมในปริมาณน้อยมากเกิดขึ้นตามธรรมชาติ พลูโตเนียม-239 และพลูโตเนียม-240 ก่อตัวขึ้นในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เมื่อยูเรเนียม-238 จับนิวตรอน [2]
Fบทความกิน
มันได้นำหนึ่งในเลเซอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลกมาใช้ แต่นักวิทยาศาสตร์ได้ทำมันไปแล้ว พวกเขาได้ยืนยันการมีอยู่ของน้ำแข็งร้อน 'superionic' ซึ่งเป็นน้ำแช่แข็งที่สามารถคงสภาพเป็นของแข็งได้ที่ความร้อนหลายพันองศา น้ำแข็งรูปร่างประหลาดนี้เกิดขึ้นได้เพราะแรงกดดันมหาศาล และผลการทดลองนี้อาจชี้ให้เห็นถึงโครงสร้างภายในของดาวเคราะห์น้ำแข็งขนาดยักษ์ เช่น ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน บนพื้นผิวโลก จุดเดือดและจุดเยือกแข็งของน้ำจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย โดยทั่วไปจะเดือดเมื่อร้อนจัด และกลายเป็นน้ำแข็งเมื่ออากาศเย็น แต่การเปลี่ยนแปลงสถานะทั้งสองนี้เกิดจากแรงกดดัน (นั่นคือสาเหตุที่จุดเดือดของน้ำลดลงที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น) ในสุญญากาศของอวกาศ น้ำไม่สามารถดำรงอยู่ในรูปของเหลวได้ มันเดือดและระเหยทันทีแม้ที่อุณหภูมิ -270 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นอุณหภูมิเฉลี่ยของเอกภพ ก่อนที่จะสลายตัวกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง แต่มีการตั้งทฤษฎีว่าในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูงมาก สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น: น้ำจะแข็งตัวแม้ในอุณหภูมิที่สูงมาก นักวิทยาศาสตร์จาก Lawrence Livermore National Laboratory ได้สังเกตเห็นสิ่งนี้โดยตรงเป็นครั้งแรกเมื่อเร็วๆ นี้ โดยมีรายละเอียดในเอกสารเมื่อปีที่แล้ว พวกเขาสร้าง Ice VII ซึ่งเป็นรูปแบบผลึกของน้ำแข็งที่อยู่เหนือความดันบรรยากาศโลก 30,000 เท่า หรือ 3 จิกะปาสคาล และทำลายมันด้วยเลเซอร์ น้ำแข็งที่เกิดขึ้นมีการไหลของไอออนมากกว่าอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเรียกว่าน้ำแข็งซุปเปอร์ไอออน ตอนนี้พวกเขาได้รับการยืนยันด้วยการทดลองติดตามผล พวกเขาเสนอแบบฟอร์มใหม่ให้ชื่อว่า Ice XVIII ในการทดลองก่อนหน้านี้ ทีมงานทำได้เพียงสังเกตคุณสมบัติทั่วไป เช่น พลังงานและอุณหภูมิ รายละเอียดปลีกย่อยของโครงสร้างภายในยังคงเข้าใจยาก ดังนั้น พวกเขาจึงออกแบบการทดลองโดยใช้พัลส์เลเซอร์และการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เพื่อเปิดเผยโครงสร้างผลึกของน้ำแข็ง นักฟิสิกส์ Federica Coppari จาก LLNL กล่าวว่า "เราต้องการทราบโครงสร้างอะตอมของน้ำที่มีประจุไฟฟ้าเหนือไอออน “แต่ด้วยสภาวะสุดขั้วที่คาดการณ์ว่าสถานะของสสารที่เข้าใจยากนี้จะมีความเสถียร การอัดน้ำให้มีความดันและอุณหภูมิดังกล่าว และการถ่ายภาพสแนปช็อตของโครงสร้างอะตอมพร้อมกันนั้นเป็นงานที่ยากอย่างยิ่ง ซึ่งจำเป็นต้องมีการออกแบบการทดลองที่เป็นนวัตกรรมใหม่” นี่คือการออกแบบนั้น ขั้นแรก วางน้ำบางๆ ระหว่างทั่งเพชรสองอัน จากนั้นเลเซอร์ขนาดยักษ์ 100 ตัวจะถูกใช้เพื่อสร้างคลื่นกระแทกชุดหนึ่งที่มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพื่อบีบอัดน้ำที่ความดันสูงถึง 400-1 กิกะปาสคาล หรือ 4 ถึง XNUMX ล้านเท่าของความดันบรรยากาศโลก ในขณะเดียวกันก็สร้างอุณหภูมิระหว่าง 1,650 ถึง 2,760 องศาเซลเซียส (พื้นผิวของดวงอาทิตย์คือ 5,505 องศาเซลเซียส) การทดลองนี้ได้รับการออกแบบเพื่อให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็งเมื่อถูกบีบอัด แต่เนื่องจากสภาวะความดันและอุณหภูมิสามารถคงอยู่ได้เพียงเสี้ยววินาที นักฟิสิกส์จึงไม่แน่ใจว่าผลึกน้ำแข็งจะก่อตัวและเติบโต ดังนั้น พวกเขาจึงใช้เลเซอร์เพื่อระเบิดแผ่นเหล็กแผ่นเล็กๆ ด้วยพัลส์เพิ่มเติมอีก 16 จังหวะ ทำให้เกิดคลื่นพลาสมาที่สร้างแสงวาบจากรังสีเอกซ์ในเวลาที่เหมาะสม แสงวาบเหล่านี้กระจายออกจากผลึกภายใน แสดงให้เห็นว่าน้ำที่ถูกบีบอัดนั้นแข็งและคงตัวอย่างแท้จริง Coppari กล่าวว่า "รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ที่เราวัดได้นั้นเป็นลายเซ็นที่ชัดเจนสำหรับผลึกน้ำแข็งหนาแน่นที่ก่อตัวขึ้นระหว่างการบีบอัดด้วยคลื่นกระแทกที่เร็วเป็นพิเศษ ซึ่งแสดงให้เห็นว่านิวเคลียสของน้ำแข็งแข็งจากน้ำของเหลวนั้นเร็วพอที่จะสังเกตได้ในช่วงเวลานาโนวินาทีของการทดลอง" Coppari กล่าว รังสีเอกซ์เหล่านี้แสดงให้เห็นโครงสร้างที่ไม่เคยเห็นมาก่อน - ผลึกลูกบาศก์ที่มีอะตอมของออกซิเจนอยู่ที่แต่ละมุม และอะตอมของออกซิเจนอยู่ตรงกลางของใบหน้าแต่ละด้าน “การค้นพบหลักฐานโดยตรงสำหรับการมีอยู่ของตาข่ายผลึกของออกซิเจนทำให้ชิ้นส่วนสุดท้ายที่ขาดหายไปไปสู่ปริศนาเกี่ยวกับการมีอยู่ของน้ำแข็งในน้ำที่มีประจุเหนือไอออน” มาริอุส มิลลอต นักฟิสิกส์จาก LLNL กล่าว “สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับหลักฐานการมีอยู่ของน้ำแข็งเหนือชั้นที่เราเก็บได้เมื่อปีที่แล้ว” ผลลัพธ์เผยให้เห็นเงื่อนงำว่ายักษ์น้ำแข็งเช่นเนปจูนและยูเรนัสอาจมีสนามแม่เหล็กประหลาดเช่นนี้ เอียงในมุมที่แปลกประหลาด และมีเส้นศูนย์สูตรที่ไม่หมุนรอบโลกได้อย่างไร ก่อนหน้านี้ เชื่อกันว่าดาวเคราะห์เหล่านี้มีมหาสมุทรของเหลวที่มีน้ำไอออนิกและแอมโมเนียแทนที่ชั้นเนื้อโลก แต่การวิจัยของทีมแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์เหล่านี้อาจมีเนื้อโลกที่แข็งเหมือนโลก แต่ทำจากน้ำแข็งซุปเปอร์ไอออนที่ร้อนจัดแทนที่จะเป็นหินร้อน เนื่องจากน้ำแข็งซุปเปอร์ไอออนนั้นนำไฟฟ้าได้สูง นี่อาจส่งผลต่อสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ “เนื่องจากน้ำแข็งที่อยู่ภายในดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนมีลักษณะเป็นโครงผลึก เราจึงโต้แย้งว่าน้ำแข็งเหนือไอออนไม่ควรไหลเหมือนของเหลว เช่น แกนเหลวที่เป็นเหล็กชั้นนอกของโลก ค่อนข้างจะดีกว่าหากนึกภาพว่าน้ำแข็งเหนือชั้นจะไหลคล้ายกับชั้นแมนเทิลของโลก ซึ่งทำจากหินแข็ง แต่ยังคงไหลและรองรับการเคลื่อนที่แบบพาความร้อนขนาดใหญ่ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ยาวนานมาก” มิลลอตกล่าว
http://www.sciencealert.com.au
นักวิจัยได้พัฒนาวิธีการที่ใช้เคมีไฟฟ้าในการตรวจจับสารลดแรงตึงผิว โดยเฉพาะเพอร์ฟลูออโรออกเทนซัลโฟเนต (PFOS) และกรดเปอร์ฟลูออโรออกทาโนอิก (PFOA) ด้วยความไวและความจำเพาะสูง (Anal. Chem 2019 ดอย: 10.1021/acs.analchem.9b01060) สารลดแรงตึงผิวแบบเพอร์ฟลูออริเนตมีความเสถียรสูงเนื่องจากเพอร์ฟลูออโรอัลคิลมอยอิตี และพบได้ทั่วไปในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น สารเคลือบกันติดและโฟมดับเพลิง การได้รับสารเพอร์ฟลูออโรอัลคิล XNUMX ชนิดอย่างเรื้อรัง ได้แก่ PFOS และ PFOA มีความเชื่อมโยงกับปัญหาสุขภาพในมนุษย์ แม้ว่าสารเคมีทั้งสองชนิดนี้จะเลิกใช้ในอุตสาหกรรมแล้ว แต่สารเคมีเหล่านี้ยังคงอยู่ในสิ่งแวดล้อมและสามารถปนเปื้อนในน้ำดื่มได้ Long Luo นักเคมีเชิงวิเคราะห์ที่ Wayne State University เริ่มค้นหาวิธีการใหม่ในการตรวจหาสารเคมีที่เป็นอันตรายเหล่านี้หลังจากเหตุการณ์การปนเปื้อนของ PFOS/PFOA ดังกล่าวในเมืองมิชิแกนในช่วงฤดูร้อนปี 2018 วิธีการตรวจจับที่ใช้บ่อยที่สุดนั้นใช้โครมาโตกราฟีของเหลวที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมแมสสเปกโตรเมทรีแบบตีคู่ (HPLC-MS/MS) ซึ่งต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนและมีราคาสูงถึง 300 ดอลลาร์ต่อตัวอย่าง Luo กล่าว โดยหวังว่าจะพัฒนาวิธีการที่ง่ายกว่าและราคาไม่แพง ทีมงานจึงหันไปหาเคมีไฟฟ้า วิธีการของพวกเขาขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่เรียกว่านิวเคลียสฟองสบู่เคมีไฟฟ้า การใช้ศักย์ไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดในสารละลายที่เป็นน้ำจะแยกน้ำออกเป็นก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจน การเพิ่มกระแส เพิ่มความเข้มข้นของก๊าซใกล้อิเล็กโทรดจนเกิดฟอง ปิดกั้นพื้นผิวอิเล็กโทรดและทำให้กระแสลดลง สารลดแรงตึงผิวช่วยลดแรงตึงผิวและทำให้ฟองดังกล่าวก่อตัวได้ง่ายขึ้น หมายความว่าปริมาณของกระแสที่ต้องใช้ในการก่อตัวของฟองเหล่านี้จะแปรผกผันกับความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว เพื่อทดสอบวิธีการของพวกเขา Luo และผู้ร่วมงานของเขาประดิษฐ์อิเล็กโทรดแพลทินัมขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 100 นาโนเมตร (อิเล็กโทรดที่เล็กกว่ามีความไวมากกว่า) ทีมสามารถตรวจจับความเข้มข้นของ PFOS และ PFOA ได้ต่ำถึง 80 µg/L และ 30 µg/L ตามลำดับ ตัวอย่างที่มีความเข้มข้นล่วงหน้าโดยใช้การสกัดด้วยเฟสของแข็งทำให้ขีดจำกัดการตรวจจับต่ำกว่า 70 ng/L ซึ่งเป็นระดับคำแนะนำด้านสุขภาพสำหรับน้ำดื่มที่กำหนดโดยสหรัฐอเมริกา หน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม. วิธีการนี้ยังคงมีความไวและคัดเลือกสำหรับการตรวจจับสารลดแรงตึงผิว แม้ว่าจะมีโพลี (เอทิลีนไกลคอล) ที่มีความเข้มข้นมากกว่า 1,000 เท่า ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ไม่ใช่สารลดแรงตึงผิวที่มีน้ำหนักโมเลกุลใกล้เคียงกับของ PFOS Michelle Crimi วิศวกรสิ่งแวดล้อมแห่งมหาวิทยาลัยคลาร์กสันกล่าวว่า "วิธีการทางเคมีไฟฟ้าโดยทั่วไปมีความหวังที่ดีในการตรวจวัดสารปนเปื้อนที่มีความเข้มข้นต่ำมากในเมทริกซ์เชิงซ้อน" “ฉันหวังว่าจะได้ยินเพิ่มเติมเกี่ยวกับอนาคตของเทคโนโลยีนี้ รวมถึงการตรวจสอบความถูกต้องของตัวอย่างน้ำที่ปนเปื้อนภาคสนาม” การสร้างอุปกรณ์พกพาสำหรับทดสอบน้ำในลำธารและไซต์ภาคสนามอื่นๆ ไม่ใช่แค่น้ำดื่มเท่านั้นคือเป้าหมายสูงสุด Luo กล่าว ขั้นตอนสำคัญในกระบวนการดังกล่าวคือการพัฒนาขั้นตอนก่อนการบำบัดเพื่อกำจัดสารลดแรงตึงผิวอื่นๆ ที่ส่งเสริมการเกิดฟองที่อิเล็กโทรด เช่น โซเดียมโดเดซิลซัลเฟต
