Les éléments les plus lourds connus sont les éléments dits "superlourds", ceux dont le numéro atomique est supérieur à 103. Ces éléments ne se trouvent que dans les laboratoires, où ils sont fabriqués en fusionnant deux éléments plus légers. Il est peu probable que ce processus se produise, donc les scientifiques n'ont que de petites quantités (quelques atomes) pour les expériences, et les chimistes s'intéressent aux propriétés chimiques de ces éléments. Cependant, les petites quantités de matériaux disponibles obligent les chimistes à utiliser des techniques spéciales pour les étudier. De nouvelles recherches ont mis au point un moyen d'étudier la chimie des éléments métalliques avec des concentrations extrêmement faibles de matériau. Ces techniques utilisent des liquides ioniques, des sels à l'état liquide.

Cette nouvelle technique d'extraction peut aider à sonder la chimie des éléments superlourds. Par exemple, les scientifiques ne savent presque rien de l'élément superlourd nihonium. En savoir plus sur le nihonium peut aider les scientifiques à étudier des éléments comme l'indium et le thallium. Ces deux éléments ne font pas partie des éléments superlourds, mais les scientifiques pensent qu'ils sont des homologues (éléments chimiquement similaires) du nihonium. Cette compréhension peut conduire à de meilleures méthodes de récupération de l'iridium, un élément essentiel à la sécurité nationale et à l'économie. Étant donné que l'iridium n'est actuellement pas exploité aux États-Unis, l'amélioration des méthodes de récupération est un avantage potentiel pour le pays.

Les liquides ioniques sont des solvants organiques entièrement constitués d'ions, et ils sont très différents des solvants organiques traditionnels. Dans cette recherche, les scientifiques ont étudié le bétaïnium liquide ionique bis(trifluorométhylsulfonyl)imide pour sa capacité à extraire l'indium et le thallium des solutions d'acide chlorhydrique. Dans une première étude, les scientifiques ont examiné l'interaction du liquide ionique avec l'eau pour une gamme de concentrations d'acide chlorhydrique et de bétaïne. Ils ont déterminé la concentration de chaque espèce en utilisant une résonance magnétique nucléaire quantitative et des titrages combinés à un modèle mathématique. Les chercheurs ont observé que la dissolution du bétaïnium bis(trifluorométhylsulfonyl)imide dans la phase aqueuse initiait des réactions chimiques clés. Dans une seconde étude, les chercheurs ont ajouté des isotopes radioactifs et non radioactifs indium et thallium à la phase aqueuse, puis mesuré leurs concentrations après extraction par spectrométrie gamma et spectrométrie de masse. Les chercheurs ont développé un nouveau modèle mathématique pour décrire les données.

Cette recherche offre une meilleure compréhension du processus d'extraction des éléments lourds en pointant vers une méthode potentielle pour récupérer l'indium, un métal stratégiquement important. Cette recherche identifie également une méthode potentielle pour étudier les propriétés chimiques de l'élément superlourd nihonium.