La variabilité remarquable des structures électroniques du tétrafluorure d’actinide


La variabilité remarquable des structures électroniques du tétrafluorure d'actinide

Les poudres de tétrafluorure d’actinide de thorium, d’uranium, de neptunium et de plutonium présentent une gamme de couleurs qui indiquent la de leurs structures électroniques. Les échantillons de couleurs présentés ici sont étiquetés à l’aide du système Munsell. Crédit photo : Stephanie King, Laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest

Les scientifiques ont synthétisé de la poudre de tétrafluorure à partir de quatre éléments radioactifs : le thorium, l’uranium, le neptunium et le plutonium. Ces quatre éléments sont actinides, une série d’éléments lourds et radioactifs. Les poudres de tétrafluorure sont simplement des poudres avec quatre atomes de fluorure par d’actinide. Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont examiné les champs magnétiques de ces poudres. Cela a montré des variations remarquables dans la structure électronique des poudres, bien qu’elles aient des structures cristallines presque identiques. Ces études montrent la transition des électrons de valence de l’errance à un comportement localisé à travers la série des actinides du tableau périodique ; c’est-à-dire que dans le cas d’atomes d’éléments plus légers de la série, les électrons de l’enveloppe externe peuvent être partagés avec des voisins, tandis que dans le cas d’éléments plus lourds, les électrons sont confinés à l’atome. Cette recherche fournit une base pour les études futures des configurations électroniques dans d’autres matériaux avec des structures cristallines similaires.

Les éléments actinides sont essentiels à la fabrication de combustible nucléaire et d’autres technologies énergétiques. Les scientifiques ont donc besoin de descriptions précises des structures électroniques de ces éléments. Cela aidera les chercheurs à développer de futurs combustibles nucléaires, supraconducteurs et autres matériaux. Cette étude présente une nouvelle façon de cartographier l’évolution caractéristique de la structure électronique dans les éléments actinides. Les études futures chercheront des descriptions théoriques qui relient les observations expérimentales aux structures sous-jacentes.

Les éléments actinides tels que l’uranium et le plutonium jouent un rôle de premier plan dans les technologies de l’énergie et de la défense. Cependant, les avancées scientifiques nécessaires pour réaliser le plein potentiel de ces technologies se heurtent à des problèmes théoriques complexes lors de l’analyse d’éléments lourds. L’utilisation de ces technologies de pointe se heurte également à des difficultés pratiques dues aux mesures particulières nécessaires pour faire face au risque radioactif. Dans cette étude, les chercheurs ont synthétisé une série de poudres de tétrafluorure d’actinide radioactif. Ces éléments (thorium, uranium, neptunium et plutonium) relient les extrémités lourde et légère de la série des actinides du tableau périodique et présentent des structures cristallines identiques pour la forme tétrafluorure. Les scientifiques ont ensuite examiné les structures électroniques du tétrafluorure d’actinide en cartographiant les champs locaux à l’aide de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN). Des expériences spectroscopiques ont été menées à l’installation de résonance magnétique nucléaire radiologique du Laboratoire de traitement radiologique, qui abrite des instruments conçus pour l’analyse d’échantillons radioactifs, notamment deux spectromètres RMN et un spectromètre de résonance quadripolaire nucléaire à large bande. Ce travail peut être utilisé comme guide pour les futures études de corrélation électronique des éléments du bloc f.


Les éléments très lourds produisent plus d’électrons


Plus d’information:
Eric D. Walter et al., Mesure des champs magnétiques locaux dans les tétrafluorures d’actinides, La revue de physique chimique (2021). DOI : 10.1063 / 5.0052323

Fourni par le Pacific Northwest National Laboratory

Citation: La variabilité remarquable des structures électroniques de l’actinide tétrafluorure (2021, 8 octobre), consulté le 9 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-remarkable-variability-actinide-tetrafluoride-electronic.html

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