Một trong những thách thức của năng lượng hạt nhân là thanh nhiên liệu qua sử dụng thải ra những loại khí phóng xạ cực kỳ nguy hiểm.

Ví dụ như thảm họa hạt nhân tại Fukushima số 1 ở Nhật Bản vào tháng 3/2011 khiến các nước trong khu vực lo ngại về số lượng khí phóng xạ tuôn vào khí quyển đe dọa sức khỏe người dân.

Không những độc hại với con người, những loại khí này còn khiến việc lưu trữ và tái chế càng thêm khó khăn hơn.

Mô hình MOF trong phòng thí nghiệm - (Ảnh: Sandia Laboratories)

Nay các nhà hóa học của Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia (Mỹ) đã tìm được phương pháp cô lập khí thải iodine từ những phân tử khác trong nhiên liệu hạt nhân bằng cách "nhốt" khí độc hại vào một dạng lồng phân tử.

Khung kim loại sinh học, gọi là MOF, là một loại vật chất ở dạng tinh thể và có bề mặt lỗ chỗ như tổ ong.

Nhóm chuyên gia Mỹ đã nghĩ ra ý tưởng tạo thành MOF từ zeolite, một vật liệu thường sử dụng trong công nghiệp để làm chất hút nước. Zeolite được làm từ những khoáng chất có cấu tạo tổ ong, cho phép nó hút các phân tử khác một cách dễ dàng.

Ban đầu, các chuyên gia nghĩ ra dạng khung làm từ nguyên tử bạc cũng có thể nhốt được khí idodine khá tốt, vì bạc và iodine hợp lại thành silver iodide (AgI). Tuy nhiên, bạc không khả thi vì giá thành cao.

Do đó, họ chuyển sang các vật liệu khác. Nghiên cứu cho thấy nếu đặt kẽm vào bên trong khung làm từ các phân tử sinh học thì chúng có kích thước cỡ bằng phân tử iodine. Điều này cho phép chúng hút khí iodine và giữ luôn khí này bên trong MOF.

Kế đến các chuyên gia chỉ cần chuyển khối phân tử thành dạng thủy tinh và tồn trữ chúng an toàn.

Một lợi thế lớn của phương pháp này là có thể chuyển khung thành dạng viên hoặc bột, thuận lợi cho việc thu dọn trong trường hợp xảy ra sự cố hạt nhân.

Đây cũng là lần đầu tiên con người sử dụng một vật chất giống như zeolite để làm nên MOF, đồng nghĩa rằng những phân tử khác cũng có thể dùng để hấp thu những hóa chất độc hại trong tương lai.