Научная группа химического факультета МГУ совместно с Курчатовским институтом представила рентгеновский спектрометр LomonosovXAS. Технические параметры и разрешение прибора позволяют изучать характеристики новых короткоживущих и радиоактивных материалов в лабораторных условиях, что существенно облегчает процессы исследования в радиохимии и смежных отраслях. Работа поддержана грантом Минобрнауки России, результаты опубликованы в журнале Journal of Synchrotron Radiation.

Современная химия — это не только новые препараты и синтетические материалы, но и множество приборных анализов. Каждое исследование сопровождают данные по элементному составу соединения, его структуре и поведению в разных средах. Все это мы можем измерить и наблюдать с помощью физических и химических методов анализа. Один из универсальных методов — спектроскопия — основан на получении и исследовании спектра (набора характерных полос) вещества в некотором диапазоне электромагнитного излучения. Учёные различают большое количество видов спектроскопии в зависимости от объекта наблюдения и диапазона частот излучения. Рентгеновская спектроскопия поглощения (XAS) позволяет определять локальную геометрию и электронную структуру вещества. Ранее данный метод XAS реализовывался только на мегасайнс установках — синхротронах.

Однако не все материалы можно легко довезти до синхротрона, чтобы изучить их. «Сейчас многие научные группы создают новые радиоматериалы, разделяют f-элементы для замыкания ЯТЦ (ядерного топливного цикла), исследуют причины радиоактивности окружающей среды. Во всех этих работах встречаются актиниды — с высокой радиоактивностью, — поясняет автор работы, м.н.с. кафедры радиохимии МГУ Даниил Новичков. — Чтобы привезти образцы с актинидами на синхротрон, необходимы специальные меры безопасности как со стороны научной группы, так и со стороны принимающей экспериментальной станции на синхротроне».

Последние достижения в области рентгеновской оптики и детекторных систем позволили проводить эти исследования в помещении лаборатории. В рамках мегагрант-лаборатории научная группа химического факультета создала свой лабораторный рентгеновский спектрометр LomonosovXAS. Его главные преимущества — высокое разрешение и шаговая доступность. «Наш спектрометр не уступает по разрешению мегасайнс-установкам — синхротронам. Кроме того, прибор позволяет нам проводить два типа исследований в рентгеновском диапазоне — спектроскопию поглощения и эмиссионную спектроскопию. Диапазон допустимых значений радиоактивности позволит нам изучать реальные радиоактивные объекты, что не всегда осуществимо на больших синхротронах. Помимо этого, постоянный доступ к прибору существенно ускорит и удешевит исследования за счет отсутствия расходов на транспорт образцов», — рассказывает Даниил Новичков.

Спектрометр позволяет не только оперативно исследовать материалы и соединения, но и открывает путь к новым возможностям. Благодаря тому, что прибор находится на кафедре радиохимии, ученые МГУ смогут проводить реакции in situ под пучком рентгеновского излучения и следить за изменениями в течение всего процесса. Это позволит разобраться в механизмах протекания реакций и предложить эффективные решения технологических и фундаментальных проблем химии.

Источник: МГУ.