Plutonium voor het eerst opgesloten in moleculaire 'kooi': doorbraak voor de wetenschap

In dit artikel:

Onderzoekers van Lawrence Livermore National Laboratory, Sandia National Laboratories en Oregon State University hebben voor het eerst een plutoniumatoom succesvol opgesloten binnen een moleculaire ‘kooi’ van Keggin‑polyoxometalaten, zo meldt een recent onderzoek in Inorganic Chemistry. Met minder dan zes microgram plutonium—minder dan een rijstkorrel—is het ion geïsoleerd tussen twee Keggin‑cages en karakteriseerd met röntgendiffractie, optische spectroscopie, NMR en röntgenschittering, wat de stabiliteit en de structuur van het complex bevestigt.

Keggin‑ionen zijn grote zuurstofrijke clusters (wolfraam/zuurstof rond een centraal fosforatoom) die metalen kunnen opnemen; hoewel ze eerder andere metalen vingen, was plutonium nog nooit op deze manier vastgelegd. Vorige koppelingen tussen plutonium en polyoxometalaten zijn zeer zeldzaam—slechts een handvol was bekend—waardoor deze nieuwe vondst een duidelijke uitbreiding van dat corpus vormt.

Een opvallende uitkomst is dat de plutoniumionen in het complex loodrecht op elkaar georiënteerd zijn, in tegenstelling tot analoge POM‑complexen met metalen als cerium, hafnium of thorium, waar de ionen parallel liggen. Dit ongebruikelijke patroon illustreert waarom plutonium vaak afwijkt van standaard chemische modellen en moeilijk voorspelbaar blijft.

De doorbraak is primair fundamenteel: het biedt een gecontroleerde manier om de chemie van plutonium en aanverwante zware actiniden te onderzoeken. Mogelijke consequenties zijn een dieper begrip van actinidegedrag, nieuwe experimentele routes om zeldzame of radioactieve elementen te isoleren, en op termijn raakvlakken met toepassingen in nucleaire technologie, energieopslag of ruimtevaartmaterialen. Hoewel geen directe praktische toepassing is gepresenteerd, onderstreept het resultaat dat nanoschaal‑experimenten cruciaal blijven om de regels van de zwaarste elementen bloot te leggen.