Научная группа химического факультета МГУ в партнерстве с Курчатовским институтом представила рентгеновский спектрометр LomonosovXAS. Технические характеристики и разрешение этого прибора позволяют исследовать новые короткоживущие и радиоактивные материалы в лабораторных условиях, что значительно облегчает процессы исследования в радиохимии и смежных областях.
Современная химия включает в себя не только новые препараты и синтетические материалы, но также множество приборных анализов. Каждое исследование сопровождается данными о элементном составе соединения, его структуре и поведении в различных средах. Все это можно измерить и наблюдать с использованием физических и химических методов анализа. Спектроскопия является одним из универсальных методов и основана на получении и анализе спектра (набор характерных полос) вещества в определенном диапазоне электромагнитного излучения. Ученые различают множество видов спектроскопии в зависимости от объекта наблюдения и частотного диапазона излучения.
Рентгеновская спектроскопия поглощения (XAS) позволяет определить локальную геометрию и электронную структуру вещества. Ранее данный метод XAS использовался исключительно на мегасайнс-установках, таких как синхротроны. Однако не все материалы можно легко доставить на синхротрон для изучения.
По словам автора работы, младшего научного сотрудника кафедры радиохимии МГУ Даниила Новичкова, в настоящее время множество научных групп занимаются созданием новых радиоматериалов, разделением f-элементов для замыкания ядерного топливного цикла и изучением причин радиоактивности окружающей среды.
Специалист также добавил, что для доставки образцов с актинидами на синхротрон требуются особые меры безопасности как со стороны научной группы, так и со стороны экспериментальной станции на синхротроне.
Благодаря последним достижениям в области рентгеновской оптики и детекторных систем стало возможным проводить данные исследования в условиях лаборатории. В рамках мегагрант-лаборатории научная группа химического факультета создала свой собственный лабораторный рентгеновский спектрометр LomonosovXAS. Основные преимущества прибора заключаются в высоком разрешении и доступности.
По мнению Новичкова, разработанный ими спектрометр не уступает по разрешению мегасайнс-установкам, таким как синхротроны. Кроме того он отметил, что данный прибор позволяет проводить два типа исследований в рентгеновском диапазоне: спектроскопию поглощения и спектроскопию испускания.
«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», - заключил автор разработки.
Спектрометр позволяет не только оперативно исследовать материалы и соединения, но и открывает новые возможности. Благодаря его размещению на кафедре радиохимии ученым МГУ станет доступно проведение в режиме in situ реакций под воздействием пучка рентгеновского излучения и отслеживание изменений на протяжении всего процесса. Это позволит понять механизмы протекания реакций и предложить эффективные решения технологических и фундаментальных задач в химии.