A peça final do quebra-cabeça de Jigsaw de como os actinídeos se ligam aos ligantes através de ligações PHI foi identificada, com seu controle por meio de estados de oxidação, abrindo caminho para avanços na catálise do Block F e na computação quântica.
A série Actinide inclui os elementos mais pesados que ocorrem naturalmente na Terra, e como eles se relacionam com os ligantes é essencial para entender, tanto em termos de química fundamental quanto na solução de problemas na indústria nuclear. No entanto, sua radioatividade e a complexidade de trabalhar com esses elementos dificultam a confirmação de previsões teóricas.
O tamanho gigantesco desses átomos também significa que eles se comportam de maneira diferente. Os títulos são descritos com base na simetria de seus orbitais atômicos; Os títulos sigma não têm ‘planos nodais’, os títulos PI têm um e os títulos delta, encontrados nos metais de transição, têm dois. Os orbitais F, como os encontrados nos actinídeos, têm três planos nodais, formando laços raros e ainda misteriosos.
Para ajudar a expandir nossa compreensão do extremo da tabela periódica, um grupo de pesquisadores liderados por Pang No Laboratório Nacional de Los Alamos, os EUA usaram modelagem teórica para prever como esses títulos de Phi se comportam. Com base no trabalho anterior e no conhecimento das estruturas de actinídeo, a equipe analisou a ligação de Actinide-Ligante em toda a série e três estados diferentes de oxidação, para ver como essas interações com PHI ocorreram. Os resultados da equipe mostraram que, simplesmente variando o estado de oxidação do actinídeo, eles poderiam mudar a força da interação ‘frente a frente’ de Phi Bonding: essencialmente fornecendo uma maneira fácil de ajustar como o actinídeo se comporta.
Essa descoberta pode permitir que os pesquisadores ajustem a ligação do actinídeo, com implicações potencialmente enormes para todo o Block F, explica Yang. “Esse controle permite o design racional de ligantes com seletividade aprimorada para actinídeos sobre os lantanídeos, particularmente desafiadores para actinídeos menores como Americium e Curium, oferecendo uma estratégia poderosa para melhorar a eficiência da separação na reciclagem de combustíveis nucleares”.
As descobertas do grupo também podem informar o design de melhores catalisadores redox-ativos e até o controle dos estados eletrônicos, permitindo que os elementos de bloqueio F e seu alto momento angular sejam usados na computação quântica, ela sugere.
Conrad Goodwinum pesquisador actinida da Universidade de Manchester, Reino Unido, elogiou o trabalho como “um tesouro de dados, que tenho certeza de que será extremamente valioso para a comunidade”, comparando -o às contribuições feitas pelo ex -presidente da American Chemical Society, Bruce Bursten, em termos de impacto potencial. “É uma bela peça de ciência teórica de actinídeo fundamental”, acrescenta. “Esse tipo de investigação teórica é extremamente importante, pois fornece alvos experimentais reais e testáveis para a comunidade sintética explorar”.