Une petite équipe de chercheurs de l'Université de Californie, Laboratoire national Lawrence Berkeley et LPCNO, Université de Toulouse, a développé un moyen de synthétiser un complexe thorium-aluminium avec un élément actinide pour donner des électrons lors de la liaison avec un métal. Dans leur article publié dans la revue Sciences chimiques, le groupe explique comment ils ont réalisé le premier exploit du genre.

Le thorium (Th) est un élément métallique radioactif de couleur argent. Comme les autres métaux, c'est relativement dur, mais pliable. Il a également un point de fusion élevé et est très réactif lorsqu'il est exposé à l'air, il réagit et devient noir. Il est également considéré comme instable. Il est actuellement utilisé dans certaines applications de soudage et est envisagé comme matériau de remplacement de l'uranium dans certains réacteurs nucléaires.

Comme le notent les chercheurs, la position du thorium sur le tableau périodique est unique en raison de la réticence de ses orbitales 5f à s'engager dans la liaison, comme cela se produit avec d'autres actinides. Mais il est aussi chimiquement différent des autres métaux de transitions acides de Lewis. Dans ce nouvel effort, l'équipe s'est attachée à mieux comprendre la structure électronique du thorium en s'intéressant spécifiquement aux complexes bimétalliques avec des liaisons métal-métal. Dans le cadre de cet effort, ils ont développé un moyen de synthétiser des bimétalliques Th-Al en utilisant des réactions entre différents matériaux. Les complexes résultants sont uniques car les atomes de thorium se sont enroulés dans un état d'oxydation +3. Notamment, seulement 10 complexes Th(III) ont été synthétisés.

Pour synthétiser le nouveau Th(III), les chercheurs ont induit des réactions entre le di-tert-butylcyclopentadiényle, supporté par un dihalogénure de Th(IV), avec un sel d'hydrure d'aluminium anionique. Le matériau résultant a ensuite été réduit, produisant le nouveau Th (III). Pour stabiliser le nouveau matériau, les chercheurs l'ont couplé avec un ligand alanate.

Pour prouver que ce nouveau matériau était en fait un Th(III), les chercheurs l'ont étudié par spectroscopie EPR, qui a révélé les électrons partagés entre les deux atomes. Ils ont également effectué des calculs DFT pour montrer que le thorium avait vraiment fait don d'une élection à l'aluminium. L'équipe suggère que leurs travaux pourraient être utiles à d'autres chimistes cherchant à utiliser les actinides comme donneurs. Ils notent également que leurs résultats expérimentaux pourraient s'avérer utiles à l'avenir comme moyen de fabriquer d'autres actinides tels que le plutonium, réduisant le besoin d'autres stabilisateurs.

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