En dentifrice, Téflon, LED et médicaments, le fluor élémentaire montre sa valeur, mais c'est très toxique. Les tentatives pour déterminer la structure cristalline du fluor solide à l'aide de rayons X se sont soldées par des explosions il y a 50 ans. Une équipe de recherche a maintenant clarifié la structure réelle du fluor à l'aide de neutrons de la source de neutrons de recherche Heinz Maier Leibnitz (FRM II).

Lors de la première tentative de détermination des distances atomiques du fluor solide en 1968, une équipe de recherche aux États-Unis a utilisé des rayons X. Une tâche difficile, car le fluor ne devient solide qu'à environ moins 220 °C. Et le refroidissement de l'élément agressif a entraîné des explosions. Le lauréat du prix Nobel Linus Pauling était sceptique quant aux résultats, et en 1970, ont proposé un modèle structurel alternatif sans en livrer la preuve expérimentale. Depuis 50 ans, aucun autre chimiste n'a osé assumer la tâche délicate.

En utilisant les neutrons de la source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz à Garching, scientifiques de l'Université de Marburg, l'Université technique de Munich (TUM) et l'Université Aalto en Finlande ont enfin élucidé la structure.

Les neutrons, les sondes idéales

Les neutrons sont particulièrement bien adaptés pour localiser les atomes de fluor avec une grande précision. Puisqu'ils peuvent pénétrer même dans des conteneurs d'échantillons à parois épaisses, les neutrons ont fourni la méthode de choix pour le professeur Florian Kraus et son équipe à Marburg. Ils ont utilisé le diffractomètre à poudre SPODI du FRM II avec le scientifique du TUM, le Dr Markus Hölzel et ses collègues.

Pour leurs enquêtes, les chercheurs ont mis en place un dispositif de mesure spécial pour étudier le fluor à très basse température. À cette fin, ils ont déployé des matériaux particulièrement résistants au fluor et garantissant une manipulation sûre.

« Des mesures extrêmement précises avec des neutrons sont importantes pour faciliter les calculs pour une grande variété d'applications, " précise Florian Kraus. " Pour les autres éléments, des structures cristallines de haute précision sont disponibles depuis des années. La structure cristalline de l'oxygène, par exemple, a été étudié 35 fois et le carbone 108 fois."

Mais le fluor est aussi un élément essentiel de la vie quotidienne. Entre autres, les fluorures sont utilisés comme additifs au dentifrice. Ils sont utilisés dans les ampoules LED pour transformer la lumière LED froide en un blanc chaud. Des composés fluorés sont également ajoutés à de nombreux produits pharmaceutiques pour augmenter leur efficacité.

Des mesures neutroniques confirment les soupçons du prix Nobel

Même si les résultats des mesures des années 1960 n'étaient pas précis, Florian Kraus est néanmoins assez surpris par la grande différence :« À l'aide de mesures neutroniques, nous avons pu résoudre la distance atomique 70 % plus précisément, " dit le chimiste. " Et la structure cristalline montre que le lauréat du prix Nobel Linus Pauling était juste avec ses doutes. "