Von Umgebungsbedingungen bis hin zu extremen Bedingungen: Eine systematische Untersuchung der Actinidenchemie in spaltproduktbasierten Oxosalz-Systemen

• Antragsteller: Dr. Evgeny V. Alekseev
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390461079

Die Kenntnis der chemischen Eigenschaften von Actinoidelementen (An) und assoziierten Materialien ist entscheidend für Anwendungen im Rahmen der nuklearen Sicherheit und ist für die Grundlagenforschung von großem Interesse. Die Actinoiden sind 5f-Elemente und besitzen eine Fülle von einzigartigen chemischen (Multivalenz, extrem vielfältige Koordinationschemie) und physikalischen (magnetische Ordnung, supraleitende Eigenschaften) Eigenschaften. Bis heute sind mehrere chemische Aspekte der Actinoiden unklar, vor allem die Abhängigkeit ihrer Reaktivität auf die synthetischen Bedingungen und die Rolle der 5f-Elektronen bei der Bindung zwischen Actinoid-Zentren und Oxosalz-Liganden. Innerhalb des Projektes werden wir die einzigartigen Kompetenzen der deutschen und der chinesischen Arbeitsgruppen bündeln, um eine systematische Untersuchung der Interaktion von leichten Actinoiden (Th, U, Np und Pu) mit Oxosalzengruppen, die auf den Schlüsselspaltungsprodukten basieren (Se, I, Mo), durchzuführen. In dieser Studie wird eine breite Palette von synthetischen Bedingungen, von Umgebungsdruck und Raumtemperatur bis zu 2500 °C und 25 GPa abgedeckt. Wir werden die chemischen und strukturellen Eigenschaften der erhaltenen Materialien mit besonderem Augenmerk auf die elektronische Struktur und die Einbeziehung von 5f-Elektronen in die Bindung untersuchen. Die Gruppe von Prof. Alekseev (Jülich, Deutschland) konzentriert sich auf Festkörperreaktionen mit Schwerpunkt auf extreme Druck- und Temperaturbedingungen. Die Gruppe von Prof. Wang (Suzhou, China) ist verantwortlich für das Studium von Reaktionen in wässrigen Lösungen, einschließlich der Reaktion in überkritischem Wasser. Als Ergebnis des gemeinsamen chinesisch-deutschen Projektes erwarten wir einen wesentlichen wissenschaftlichen Fortschritt im Verständnis der1. Synthesechemie der Reihe der leichten Actinoiden in Bezug auf ihre Reaktivität und Phasenbildung bei verschiedenen synthetischen Bedingungen (von Umgebungsdruck und Raumtemperatur bis zu extremen Druck- und Temperaturbedingungen);2. Strukturchemie von Oxo-Materialien auf der Basis von leichten Actiniden;3. Bindungsnatur zwischen Actinoid-Zentren und verschiedenen Arten von Oxo-Liganden.Wir glauben, dass dieses DFG-NSFC-Gemeinschaftsprojekt unsere Zusammenarbeit auf ein neues, hocheffektives Leistungsniveau bringen wird und eine bedeutende Rolle bei der deutsch-chinesischen wissenschaftlichen Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Radiochemie spielen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Shuao Wang