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Grâce à une approche innovante, des scientifiques sont parvenus à étudier en détail les propriétés chimiques du prométhium, élément radioactif aussi instable que rare.
Un élément (très) rare
Le prométhium n’existe à l’état naturel qu’en quantités infimes : on estime que la croûte terrestre en contient à peine 600 grammes. Produit en laboratoire pour la première fois en 1945, dans le cadre du célèbre programme nucléaire américain Manhattan, celui-ci a été nommé d’après le titan grec Prométhée, ayant dérobé le feu sacré de l’Olympe pour en faire don aux humains.
Si cet élément appartenant à la famille des terres rares constitue un sous-produit de la fission de l’uranium, sa nature extrêmement radioactive signifie qu’il est intrinsèquement instable. Pour ne rien arranger, les structures cristallines au sein desquelles il se forme compliquent l’étude de sa chimie fondamentale, notamment la nature et la longueur de ses liaisons atomiques.
Récemment, Alexander Ivanov, de l’Oak Ridge National Laboratory, et ses collègues sont parvenus à produire un composé en contenant dans une solution aqueuse. Contribuant à atténuer certains des effets néfastes de la radioactivité, celle-ci a permis d’établir pour la première fois ses propriétés chimiques.
Sonder les propriétés chimiques du prométhium
Les auteurs de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature, ont dans un premier temps produit une petite quantité de l’isotope 147 du prométhium, qui a été lié aux molécules organiques, connues sous le nom de « ligands diglycolamide », contenues dans la solution. Le composé rose vif obtenu a ensuite été bombardé de rayons X et les fréquences qu’il absorbait mesurées, révélant ainsi ses secrets.
Il s’est notamment avéré que la longueur de la liaison chimique du prométhium avec les atomes voisins était d’environ un quart de nanomètre, ce qui correspondait aux prédictions, basées sur des simulations informatiques antérieures.
Selon Ivanov, ces découvertes fondamentales permettront d’améliorer les processus de production d’échantillons plus importants et purs de prométhium à partir de déchets radioactifs, et ouvrent également la voie à la production de nouveaux composés, pour l’imagerie radioactive ou le traitement du cancer.