Raffinage du platine, plutonium, ou certains autres métaux dépend souvent de la façon dont le métal se comporte aux interfaces liquides. Le défi? Les scientifiques disposent de moyens limités pour analyser les détails des interfaces liquides. Maintenant, les chercheurs ont décrit en détail comment les molécules d'eau entourent un ion à base de platine. Leur description comprend une structure étonnamment complexe qui se forme à la surface du liquide. L'équipe a remarqué pas moins de trois formes différentes d'eau s'enroulant autour de l'ion. La structure complexe de l'eau est inattendue et crée des comportements inhabituels par rapport à ceux observés autour d'ions plus petits et plus légers dans des conditions similaires.

Le raffinage du platine et d'autres métaux précieux consiste à déplacer le métal souhaité d'un liquide à un autre. Mais on sait peu de choses sur le fonctionnement de ce transfert à l'échelle moléculaire. Ce travail aide à expliquer comment le platine et d'autres métaux lourds se déplacent et réagissent à travers les liquides.

Extraction par solvant, la technologie de référence pour le retraitement des déchets nucléaires ou le raffinage des terres rares et des métaux précieux, implique le transfert préférentiel d'une espèce chimique ciblée entre deux phases non miscibles à travers une interface liquide-liquide. Relativement peu d'informations à l'échelle moléculaire sont connues sur le ou les mécanismes de ce transfert à travers une interface. Pourquoi? En grande partie, le manque de connaissances est dû au fait que la plupart des sondes expérimentales ne peuvent pas interroger directement les interfaces liquides. Même les meilleures sondes sensibles à la surface ne sont sensibles qu'à des composants limités de la structure interfaciale.

Pour fournir une description à l'échelle moléculaire du poids lourd, complexes anioniques, tels que PtCl62-, avec des molécules extractantes chargées positivement à l'interface air/eau, les chercheurs ont combiné des expériences de rayons X synchrotron, spectroscopie de génération de fréquence de somme (SFG) sensible à la surface, et des simulations de dynamique moléculaire. Les rayons X fournis par la source avancée de photons ont sondé les caractéristiques structurelles des ions métalliques situés en surface. Une combinaison de mesures de diffusion et de fluorescence a révélé un processus d'adsorption en deux étapes qui dépend de la concentration de métal en solution. La spectroscopie SFG a révélé une structure de l'eau unique liée à cette adsorption. Une nouvelle analyse de sous-ensemble de simulations de dynamique moléculaire a clarifié davantage les détails de la structure interfaciale de l'eau résultant des complexes anioniques fortement hydratés. La recherche a montré qu'après adsorption, le PtCl 6 ^2- les complexes conservent partiellement leurs première et deuxième sphères d'hydratation. Il est possible d'identifier trois types de molécules d'eau autour des ions, différenciés par leur orientation et leurs motifs de liaison hydrogène. Les résultats ont des implications majeures pour la modélisation prédictive des ions chargés aux interfaces air/eau.