Séparer différentes versions d'éléments (isotopes) est une tâche extrêmement difficile :ils diffèrent par un ou deux neutrons supplémentaires, une différence de masse infinitésimale. Mais des chercheurs de l'Université de Chicago ont annoncé le 23 octobre qu'ils avaient ajouté une toute nouvelle façon de le faire.

Dans un article publié en Lettres d'examen physique , une équipe dirigée par le professeur Steven J. Sibener décrit un moyen de séparer les isotopes du néon à l'aide d'un faisceau de gaz visant une plaquette de silicium à motifs précis, qui reflète les différents isotopes à des angles légèrement différents. La méthode pourrait un jour être un moyen moins coûteux et plus économe en énergie de séparer les isotopes pour la médecine, électronique et autres applications.

La différence de quelques neutrons dans un isotope peut faire toute la différence quant à son utilité. Aujourd'hui, les isotopes d'intérêt les plus courants sont l'uranium pour l'énergie nucléaire et une constellation de radio-isotopes pour les traitements médicaux, mais l'enrichissement intéresse aussi de plus en plus le monde de l'électronique. En particulier, le silicium isotopiquement pur fait des transistors beaucoup plus efficaces pour les puces, et est très prometteur pour l'informatique quantique.

Mais la difficulté de la tâche - les méthodes commerciales actuelles impliquent généralement des lasers ou le bombardement d'un élément avec des électrons jusqu'à ce qu'il s'ionise, et souvent plusieurs tours répétés pour obtenir des chiffres plus élevés - a limité son utilisation courante.

L'équipe de Sibener a plutôt commencé avec un faisceau de néon supersonique, dans lequel tous les atomes ont été accélérés à la même vitesse élevée. Le faisceau heurte une surface cristalline dont les atomes sont disposés dans la bonne formation de réseau de sorte que les atomes entrants sont projetés à des angles légèrement différents en fonction de leur composition isotopique.

"On peut y penser comme séparer les différentes couleurs de la lumière en un arc-en-ciel à l'aide d'un prisme, " dit Sibener, le professeur de chimie Carl William Eisendrath Distinguished Service et l'Institut James Franck.

La méthode pourrait être utilisée pour les éléments plus légers du tableau périodique, jusqu'à environ la masse atomique 40, ainsi que de petites molécules, a déclaré l'étudiant diplômé Kevin Nihill et le chercheur postdoctoral Jacob Graham, co-premiers auteurs de l'article.

Ils ont également noté que les isotopes rebondissent sur la surface à des vitesses légèrement différentes, ce qui suggère que la méthode pourrait être augmentée pour produire des niveaux plus élevés d'enrichissement et de purification en utilisant la séparation par vitesse.

"C'est une étude de démonstration merveilleuse et très précise, et nous sommes très satisfaits des résultats, " a déclaré Sibener. " Ce fut un plaisir de courir au laboratoire tous les jours pour voir ce qui s'est passé. Nous sommes très impatients de planifier les prochaines étapes de ce projet pour explorer d'autres atomes et molécules. »