现在，动力缺少危机以及碳排放问题正让世界各国从头审视核电展开的重要性。但是，作为核能可持续展开的条件，怎么安全高效处理处置核燃料循环所产生的强放射性核废料，仍是没有处理的世界性难题。

  近来，苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室王殳凹教授团队联合清华大学、美国科罗拉多矿业大学、德国于利希研讨中心、上海科技大学等放射化学范畴研讨人员，从六价镅的配位化学性质动身，规划了一例可精准匹配六价镅配位构型的无机缺位多酸簇合物。该多酸簇合物经过与六价镅离子间的强络合作用构成水溶性纳米级复合物，然后首要完成了水溶液中六价镅的超长时刻安稳。研讨团队据此展开了一种依据镧锕物种尺度差异的新式超滤别离办法（图1），可潜在使用于我国乏燃料后处理、放射性污染操控、放射性同位素别离纯化、放射化学确诊剖析等系列重要任务中。该研讨成果以“Ultrafiltration separation of Am(VI)-polyoxometalate from lanthanides”为题于2023年4月20日宣布在《Nature》期刊上，论文链接：。

  研讨标明，核废料经过铀钚别离后关于环境危害最大的是次锕系元素镅，其具有多个长半衰期放射性同位素（如镅-241和镅-243）。镅是核能发电进程的副产物，也是核废料长时刻放射毒性的大多数来自。镅的别离嬗变技能是现在最受认可的处置办法和研讨热门，其中心思维是将镅进行高效别离并经过中子嬗变使其变为低毒性、短寿数的核素。此技能如能完成，将使得核能开发对人类社会带来的负面效应大幅度下降，因而对全球核电的可持续展开具有极端严重意义。

  传统的观念以为镅的化学性质与三价镧系元素十分相似，而镧系元素作为中子毒物又会显着影响镅的嬗变功率。因而，三价镧锕别离既是现在核废物处置中最具应战的科学问题之一，又是为处理核废料长时刻放射毒性问题所要战胜的一个严重技能瓶颈问题。如能将三价镅氧化到六价，使用六价镅与三价镧系在配位构型上的差异完成别离，有望从根本上处理镧锕别离难题。但是，六价镅归于镅的十分规价态，在传统萃取别离进程中仅能存在数秒时刻，极易被还原为三价，然后再次形成别离困难。此前，国际上未见可行性战略可以安稳六价镅以此来完成有用的镧锕别离。

  据悉，该放射化学联合研讨团队首要使用光谱技能研讨了六价锕系元素（铀、镎、钚、镅）和三价镧系元素铕与该多酸簇合物的作用机理（图2）。依据成果得出在酸性溶液中，因为精准匹配缺位结合位点的存在，该多酸簇合物可与六价镅产生极强的络合作用，而与三价铕之间简直不产生相互作用。此外，该多酸簇合物关于六价镅来说是一种具有“化学慵懒”和“位阻效应”的保护性基团，可以将酸性溶液中的六价镅安稳超越24小时，然后为后续的别离进程供给了条件。为了可视化六价锕系元素与多酸簇合物间的相互作用，研讨团队制备了一系列六价锕系多酸纳米复合物的单晶化合物，一起获得了国际上首例安稳的六价镅化合物的单晶结构。X射线单晶衍射剖析标明六价镅被彻底封装在预先规划的缺位结合位点中，进一步证明了缺位多酸簇合物对六价镅的精准辨认作用。

  经过高分辩电子显微镜技能，研讨团队解析了六价锕系多酸纳米复合物的单颗粒结构，与其单晶结构高度一致（图3）。最终，使用镅多酸纳米复合物与水合镧系离子之间的尺度差异并结合商用超滤技能，展开了一种全新的镧锕超滤别离办法，获得了高达780的二元镧锕单步别离因子和91%的单步镅回收率（图4）。这也是至今国际上报导的六价镅和三价镧系之间的最好别离作用。此办法具有高效、安全、环境友好、快速且低能耗等系列优势，具有十分杰出的使用远景。

  苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室副研讨员张海龙、硕士研讨生李奡以及博士后李凯为该论文作业的一起榜首作者，苏州大学王殳凹教授、王亚星教授、清华大学徐超副教授以及美国科罗拉多矿业大学Thomas E. Albrecht-Sch?nzart教授为一起通讯作者。苏州大学柴之芳院士在放射化学别离理论上给予了重要辅导，清华大学胡憾石副教授团队为该作业供给了理论核算支撑，上海科技大学曹克诚研讨员团队展开了电镜数据收集和剖析作业，德国亥姆霍兹国家研讨中心联合会尤利希研讨中心Evgeny V. Alekseev研讨员、北京布鲁克公司张振义博士在晶体结构解析方面做出了奉献。该作业得到了国家自然科学基金委、江苏省科技厅、苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室等单位的赞助。