Fruit d’une collaboration initiée entre chimistes théoriciens du laboratoire CEISAM (UMR CNRS 6230) à Nantes et physiciens expérimentateurs du CERN en Suisse, la détermination d’une propriété fondamentale de l’astate, son affinité électronique, s’est concrétisée 80 ans après la découverte du radioélément. Ce travail a été publié dans la revue Nature Communications (30 juillet 2020).
Gros plan sur le montage laser de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN)
Découvert et produit en 1940 par synthèse nucléaire, l’astate est l’un des éléments les plus rares à l’état naturel. On estime en effet à moins de 30 g la quantité d’astate présente dans la croûte terrestre. Les outils spectroscopiques usuels sont inadaptés à l’étude de quantités infimes. Le montage de spectroscopie laser de photodétachement du CERN a permis de contourner ce problème et d’effectuer la toute première mesure de l’affinité électronique de l’astate, autrement dit la quantité d’énergie dégagée à la suite de la capture d’un électron par l’atome. Cette propriété atomique détermine en particulier la réactivité chimique d’un élément et, indirectement, les composés qu’il forme ainsi que la stabilité de ses liaisons chimiques.
La mesure expérimentale d’affinité électronique a été validée par des calculs théoriques relativistes de mécanique quantique, réalisés au plus haut niveau de sophistication, c’est-à-dire avec un minimum d’approximations. La connaissance exacte de l’affinité électronique de l’astate doit permettre de mieux anticiper la stabilité des composés de l’astate, en particulier ceux actuellement étudiés dans les équipes de recherche nantaises pour des applications dans le traitement des cancers.
Les études de modélisation, réalisées en partie au laboratoire Chimie et Interdisciplinarité, Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM, UMR 6230 CNRS-Université de Nantes), ont été soutenues dans le cadre du Programme investissements d’avenir (Labex IRON et Equipex ArronaxPlus).
Pour en savoir plus :
The electron affinity of astatine, D. Leimbach, J. Karls, Y. Guo, R. Ahmed, J. Ballof, L. Bengtsson, F.B. Pamies, A. Borschevsky, K. Chrysalidis, E. Eliav, D. Fedorov, V. Fedosseev, O. Forstner, N. Galland, R.F. Garcia Ruiz, C. Granados, R. Heinke, K. Johnston, A. Koszorus, U. Köster, M.K. Kristiansson, Y. Liu, B. Marsh, P. Molkanov, L.F. Pasteka, J.P. Ramos, E. Renault, M. Reponen, A. Ringvall-Moberg, R.E. Rossel, D. Studer, A. Vernon, J. Warbinek, J. Welander, K. Wendt, S. Wilkins, D. Hanstorp, S. Rothe, Nat. Commun., 11, 3824 (2020)
La publication est en accès libre (open access) : https://doi.org/10.1038/s41467-020-17599-2
Contact : Nicolas Galland (CEISAM, UMR 6230 CNRS-Université de Nantes)
Point sur la recherche en chimie de l’astate :
Astatine is a chemistry puzzle that shows anticancer promise, Sam Lemonick, Chemical & Engineering News, 13 août 2020