Novas pesquisas mostram que um dos elementos mais pesados ​​conhecidos pode ser manipulado em maior grau do que se pensava, potencialmente abrindo caminho para novas estratanãgias de reciclagem de combusta­vel nuclear e melhor armazenamento a longo prazo de elementos radioativos.

Uma equipe internacional de pesquisadores demonstrou como o caºrio - elemento 96 na tabela peria³dica e um dos últimos que podem ser vistos a olho nu - responde a  aplicação de alta pressão criada ao espremer uma amostra entre dois diamantes.

Liderada pelo professor Thomas Albrecht-Schmitt, da Universidade Estadual da Fla³rida, e colaboradores da Universidade de Buffalo e Aachen University, a equipe descobriu que o comportamento dos elanãtrons externos do caºrio - que influenciam sua capacidade de se relacionar com outros elementos - pode ser alterado diminuindo a distância entre e a¡tomos mais leves circundantes. Os resultados são publicados na revista Nature .

"Isso não foi antecipado porque a química do caºrio o torna resistente a esses tipos de alterações", disse Albrecht-Schmitt, professor de química da Universidade Estadual da Fla³rida Gregory R. Choppin. "Em resumo, ébastante inerte."

Embora apenas certos compostos de caºrio exibissem alterações, ainda era interessante para os cientistas porque o caºrio énormalmente completamente resistente a ter suas propriedades alteradas.

Além de Albrecht-Schmitt, o estudo foi conduzido pelos professores de química da Universidade de Buffalo, Jochen Autschbach e Eva Zurek, além de Manfred Speldrich, pesquisador da Universidade de Aachen na Alemanha.

O trabalho de Albrecht-Schmitt faz parte da missão geral de seu laboratório para entender melhor os elementos mais pesados ​​ou actina­deos na parte inferior da tabela peria³dica. Em 2016, ele recebeu US $ 10 milhões do Departamento de Energia para formar o Center for Actinide Science and Technology para se concentrar em acelerar os esforços cienta­ficos para limpar o lixo nuclear.

Apesar da presença na tabela peria³dica , os elementos mais pesados ​​ainda permanecem um mistério para os cientistas, principalmente se comparados aos elementos mais leves, como oxigaªnio ou nitrogaªnio. "a‰ um experimento emocionante que mostrou que temos um controle muito maior da química desses elementos difa­ceis de controlar do que se pensava", disse Albrecht-Schmitt.

"O a­on curium (3+) que estudamos possui uma camada externa de elanãtrons pela metade, que émuito difa­cil de envolver em ligações químicas ", disse Autschbach, professor de química da Larkin na Universidade de Buffalo. "Uma abordagem experimental e tea³rica integrada mostrou que a aplicação de alta pressão a um cristal contendo caºrio (3+), juntamente com a­ons orga¢nicos de enxofre e ama´nio, faz com que a concha externa do caºrio participe de ligações químicas covalentes com enxofre. Essa descoberta pode ajudar a orientar novas maneiras de estudar o comportamento misterioso das conchas de actina­deos quimicamente resistentes ".

O grupo de Autschbach na Universidade de Buffalo realizou ca¡lculos que ajudaram a explicar o que aconteceu durante os experimentos de alta pressão, revelando detalhes sobre como o caºrio se comporta quando os compostos que contem o elemento são espremidos entre os diamantes. A equipe de Zurek estabeleceu as bases para esses ca¡lculos, determinando as estruturas cristalinas dos compostos sob alta pressão.

"Sob pressão, compostos e materiais químicos podem se comportar de maneira completamente diferente das condições atmosfanãricas, tornando as descobertas em pesquisas de alta pressão tão emocionantes", disse Zurek.

Uma maior compreensão dos elementos mais pesados ​​abre as portas para estratanãgias adicionais para controlar a separação química usada na reciclagem nuclear e no design de materiais resilientes para armazenamento a longo prazo de elementos radioativos, disse Albrecht-Schmitt. A equipe de pesquisa acredita que os resultados alcana§ados relacionados ao caºrio também se traduzira£o em outros elementos pesados.

A equipe planeja seguir esse trabalho projetando experimentos semelhantes para elementos mais pesados , como o californio e o einsteinio, onde os efeitos da pressão podem ser ainda maiores do que os encontrados para o curium.