Att skilja olika versioner av element - isotoper - är en oerhört svår uppgift:De skiljer sig åt med bara en eller två extra neutroner, en oändlig liten skillnad i massa. Men forskare från University of Chicago meddelade den 23 oktober att de har lagt till ett helt nytt sätt att göra det.

I ett papper publicerat i Fysiska granskningsbrev , ett team som leds av prof. Steven J. Sibener beskriver ett sätt att separera isotoper av neon med hjälp av en gasstråle riktad mot en exakt mönstrad kiselskiva, som speglar de olika isotoperna i lite olika vinklar. Metoden kan en dag vara ett mindre kostsamt och mer energieffektivt sätt att separera isotoper för medicin, elektronik och andra applikationer.

De få neutronernas skillnad i en isotop kan göra en värld av skillnad i dess användbarhet. I dag, de vanligaste isotoperna av intresse är uran för kärnkraft och en konstellation av radioisotoper för medicinska behandlingar, men berikning är också allt mer intressant i elektronikvärlden. Särskilt, isotopiskt rent kisel gör mycket effektivare transistorer för chips, och har betydande löfte för kvantberäkning.

Men svårigheten med uppgiften - nuvarande kommersiella metoder involverar i allmänhet lasrar eller bombarderar ett element med elektroner tills det joniserar, och ofta flera upprepade omgångar för att få siffrorna högre - har begränsat dess vanliga användning.

Sibeners team började istället med en supersonisk neonstråle, där alla atomer har accelererats till samma höga hastighet. Strålen smäller in i en kristallin yta vars atomer är anordnade i precis rätt gitterbildning så att inkommande atomer slungas av i lite olika vinklar beroende på deras isotopiska sammansättning.

"Man kan tänka på det som att skilja ljusets olika färger till en regnbåge med ett prisma, "sa Sibener, Carl William Eisendrath Distinguished Service Professor i kemi och James Franck Institute.

Metoden kan användas för lättare element i det periodiska systemet, upp till ungefär atommassa 40, liksom små molekyler, sa doktoranden Kevin Nihill och postdoktor Jacob Graham, medförfattare på tidningen.

De noterade också att isotoperna studsar av ytan med lite olika hastigheter, vilket föreslår att metoden kan förstärkas för att ge högre nivåer av anrikning och rening med hjälp av hastighetsseparation.

"Detta är en underbar och mycket exakt demonstrationsstudie, och vi är mycket nöjda med resultatet, "Sibener sa." Det har varit en fröjd att springa ner till labbet varje dag för att se vad som har hänt. Vi ser mycket fram emot att planera nästa steg i detta projekt för att utforska andra atomer och molekyler. "