Descrizione del progetto
Osservare più da vicino gli attinidi effimeri ed enigmatici
Prima della Seconda guerra mondiale, gran parte degli elementi della serie degli attinidi era sconosciuta. Negli anni sessanta, alcuni scienziati avevano «creato» sinteticamente tutti i 15 elementi, dall’attinio al laurenzio. Ogni isotopo di attinio è radioattivo e piuttosto raro, quindi caratterizzarne le proprietà non si è rivelato un compito semplice. Il riaffiorare dell’interesse nell’energia nucleare per contribuire alla mitigazione delle emissioni di gas a effetto serra è ampiamente responsabile di tale rinascimento quando si tratta di questi elementi. Il progetto THE ACTINIDE BOND, finanziato dall’UE, adotterà alcuni metodi sperimentali e di calcolo all’avanguardia per migliorare la comprensione dei legami degli attinidi allo stato gassoso, liquido e solido. Il progetto non sosterrà unicamente la chimica degli attinidi, ma farà anche progredire i metodi teorici della chimica quantistica.
Obiettivo
Understanding the electronic structure and chemical bonding properties of the early actinide (An) elements (Th-Cm) poses a great challenge and frontier in fundamental chemistry and physics. I aim to clarify the link between covalency and strength of the chemical bond of the early An elements from Th to Cm in gas, liquid and solid state materials - combining innovative high challenge experimental setups, advanced synchrotron based spectroscopy methods and state-of-the-art quantum chemical computations. In-situ structural studies of radioactive/radiotoxic gaseous and liquid An materials, combining soft and hard X-ray scattering and absorption methods (RIXS/HR-XANES) to probe An metal centres and their ligands, have not yet been performed at any synchrotron light source in the world. The RIXS and HR-XANES methods probe the occupied and unoccupied parts of the valence band with extraordinary energy resolution and, when combined for the metal and the ligand, unique information on the chemical bond can be obtained. I will gain a deep understanding of the An bond formation mechanisms and will develop spectroscopy methodologies with high potential for a breakthrough in efforts, e.g. to select ligands and An materials with specific characteristics. Ligands and materials with tailored properties are needed for separation of An elements from chemically similar lanthanides or for developing advanced pharmaceutical compounds for targeted cancer treatment. A deep insight into the An electronic structures is also essential for developing innovative spent nuclear fuel matrices and to understand actinide environmental behaviour e.g. in contaminated sites. The new spectroscopy approaches are also expected to boost the advances of quantum chemical theoretical methods. Those are most challenged by the An atoms due to their large number of valence electrons and prevailing influence of relativistic effects in their electronic structure behaviour.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-COG - Consolidator GrantIstituzione ospitante
76131 Karlsruhe
Germania