L'origine du magnétisme atypique de l'ion actinide Uranium (IV) enfin comprise

Les ions de terres rares et d’actinides, qui présentent des propriétés magnétiques remarquables étant données leurs structures électroniques1 , sont de bons candidats pour entrer dans la composition des aimants de nouvelle génération. Mais alors pourquoi, de manière atypique, l'uranium au degré oxydation IV n'est que faiblement magnétique, alors qu’au regard de sa structure électronique, ses propriétés devraient être comparables aux autres analogues de terres rares ou d'actinides?

En synthétisant et cristallisant pour la première fois un complexe moléculaire d’un fluorure d’actinide(IV), des chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux)2 expliquent pourquoi le magnétisme de ce système moléculaire à base d'Uranium, [UF₆]^2–, est quasi-inexistant.

Par des mesures de spectroscopie d’absorption des rayons X, ils montrent que les moments magnétiques de spin et d’orbite3 de l’uranium ont effectivement de larges valeurs en accord avec un magnétisme important. Cependant, ils montrent aussi que ces moments sont de signes opposés, ce qui induit un moment global de l'ion uranium(IV) quasiment nulle observé expérimentalement.

Plus généralement, ce travail ouvre la voie à une compréhension plus approfondie des propriétés électroniques et magnétiques des molécules et matériaux à base d'actinides.

Référence

Kasper S. Pedersen, Katie R. Meihaus, Andrei Rogalev, Fabrice Wilhelm, Daniel Aravena, Martin Amoza, Eliseo Ruiz, Jeffrey R. Long, Jesper Bendix, et Rodolphe Clérac
[UF₆]^2–: A Molecular Hexafluorido Actinide(IV) Complex with Compensating Spin and Orbital Magnetic Moments
Angewandte Chemie Int. Ed. 10 juillet 2019
https://doi.org/10.1002/anie.201905056

• 1Ce sont les ions qui peuvent présenter le plus grand nombre d’électrons dits « célibataires », à l’origine du magnétisme de certains aimants.
• 2En collaboration avec des équipes de l’European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble), de la Technical University of Denmark, de l'University of Copenhagen, de l'University of California, Berkeley, de l'Universitat de Barcelona, et de l’Universidad de Santiago de Chile.
• 3Le moment magnétique est une grandeur vectorielle qui caractérise l'intensité magnétique un atome ou d'un ion. Celui-ci est constitué de la somme de deux composantes : le moment intrinsèque de ces électrons liés à leur spin et le moment d’orbite lié à leurs trajectoires.