Los científicos han sintetizado polvos de tetrafluoruro de cuatro elementos radiactivos:torio, uranio, neptunio, y plutonio. Estos cuatro elementos son actínidos, una serie de elementos pesados ​​y radiactivos. Los polvos de tetrafluoruro son simplemente polvos con cuatro átomos de fluoruro por átomo de actínido. En este nuevo estudio, los científicos probaron los campos magnéticos de estos polvos. Esto reveló variaciones notables en las estructuras electrónicas de los polvos a pesar de que tienen estructuras cristalinas casi idénticas. Estos estudios revelan la transición de los electrones de valencia del comportamiento itinerante al localizado a través de la fila de actínidos de la tabla periódica; es decir, para los átomos de los elementos más ligeros de la fila, los electrones de la capa exterior se pueden compartir con los vecinos, mientras que para los elementos más pesados, los electrones están confinados al átomo. Esta investigación proporciona una base para futuros estudios de configuraciones electrónicas en otros materiales con estructuras cristalinas similares.

Los elementos actínidos son clave para la producción de combustibles nucleares y otras tecnologías energéticas. Por tanto, los científicos necesitan descripciones precisas de las estructuras electrónicas de estos elementos. Esto ayudará a los investigadores a desarrollar futuros combustibles nucleares, superconductores, y otros materiales. Este estudio presenta una nueva forma de mapear la evolución distintiva de la estructura electrónica en elementos actínidos. Los estudios futuros buscarán descripciones teóricas que relacionen las observaciones experimentales con las estructuras subyacentes.

Los elementos actínidos como el uranio y el plutonio desempeñan un papel de liderazgo en las tecnologías de energía y defensa. Sin embargo, Los avances científicos necesarios para aprovechar todo el potencial de estas tecnologías se enfrentan a problemas teóricos complejos en el análisis de elementos pesados. El uso de estas tecnologías avanzadas también se enfrenta a dificultades prácticas debido a las medidas especiales necesarias para gestionar el peligro de radiactividad. En este estudio, Los investigadores sintetizaron una serie de polvos de tetrafluoruro de actínidos radiactivos. Estos elementos (torio, uranio, neptunio, y plutonio) unen el extremo pesado y liviano de la fila de actínidos de la tabla periódica y muestran estructuras cristalinas idénticas para la forma de tetrafluoruro. Luego, los científicos probaron las estructuras electrónicas de tetrafluoruro de actínidos mapeando los campos locales usando espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN). Se realizaron experimentos espectroscópicos en el Laboratorio de Procesamiento Radioquímico Instalación de Resonancia Magnética Nuclear Radiológica, que alberga instrumentación personalizada para el análisis de muestras radiactivas, incluyendo dos espectrómetros de RMN y un espectrómetro de resonancia de cuadrupolo nuclear de banda ancha. Este trabajo se puede utilizar como guía para futuros estudios de correlación electrónica de elementos del bloque f.