Des complexes moléculaires aux polymères de coordination d’actinides : de la brique à la charpente, un véritable travail d’architecte

Le développement de nouvelles architectures contenant des assemblages de cations d’actinides associés à des ligands organiques connait actuellement un très fort engouement. Il vise à acquérir de nouvelles connaissances fondamentales sur les modes de connexion de cette famille d’éléments 5f dans des systèmes moléculaires ou condensés, à ouvrir de nouvelles solutions pour leur gestion de retraitement ou décontamination dans la géosphère, et à parfaire la modélisation des procédés de retraitement du combustible dans lequel ces espèces peuvent apparaitre.

Avec des exemples s’appuyant sur les éléments thorium, uranium, neptunium ou plutonium, il est possible de décrire des espèces mononucléaires bien définies et stabilisées par divers complexants (nitrate, carboxylate…), puis de suivre leur évolution par l’intermédiaire de réactions contrôlées d’hydrolyse (olation/oxolation) vers des systèmes organisés sous la forme de clusters oxo/hydroxo polynucléaires. L’emploi adéquat de molécules organiques polyfonctionnelles permet la génération de réseaux hybrides infinis de dimensions multiples (1D, 2D, 3D), élaborés par connexion de nœuds inorganiques de centres actinide.

Dans certains cas, il en résulte des charpentes mixtes actinide-organique présentant une grande porosité liée à l’existence de systèmes de cavités/tunnels. Ainsi, un travail d’architecte de la matière depuis une brique moléculaire établie jusqu’à l’établissement d’une charpente hybride, peut se réaliser pour les actinides.