actiniden, een reeks van 15 radioactieve elementen, zijn essentieel voor de geneeskunde, energie, en landsverdediging. Wetenschappers onderzochten twee uiterst zeldzame actiniden, berkelium en californium. Deze elementen bevinden zich aan het uiterste einde van wat mogelijk is om in meer dan atoomhoeveelheden te synthetiseren voor chemisch onderzoek. Deze elementen zijn slechts in de kleinste hoeveelheden beschikbaar. De wetenschappers toonden aan dat de elementen elektronen kunnen verliezen om te binden als lichtere actiniden. specifiek, ze ontdekten dat de +5 oxidatietoestand veel stabieler is dan verwacht, en vergelijkbaar met de stabiliteit gevonden voor lichtere actiniden.

Vanwege de moeilijkheid om deze radioactieve en zeldzame elementen te bestuderen, waarvan de meeste pas zijn bestudeerd sinds het Manhattan-project, er valt veel te leren. Fundamentele kennis over de meest elementaire, nog onbekend, chemie van de actiniden, zoals beter weten hoe nog twee actiniden, berkelium en californium, bindingen vormen bij hoge oxidatietoestanden, milieuopruiming op nucleaire productielocaties ten goede kan komen. Dergelijke kennis kan ook helpen bij de ontwikkeling van nieuwe splijtstoffen en de opwerking ervan. Verder, dit werk lost een langdurige onzekerheid over actiniden op.

Bij het vormen van bindingen met zuurstof of het deelnemen aan reacties waarbij zuurstofatoomoverdracht betrokken is, de vroege actinide-elementen, protactinium door curium, kan de +5 oxidatietoestand bereiken wanneer gebonden aan twee zuurstofatomen. Wetenschappers wilden weten of deze oxidatietoestand belangrijk is bij de binding van berkelium en californium (de volgende twee actiniden in de reeks na plutonium, americium, en curieus). Het team synthetiseerde positief geladen berkelium- en californium-moleculen die zuurstofatomen bevatten in een massaspectrometer.

Ze creëerden deze moleculen, BkO ₂ ⁺ en CfO ₂ ⁺ , door het overbrengen naar de actinidemonoxide-kationen van een tweede zuurstofatoom uit het gewone gas stikstofdioxide. De elektronische structuurberekeningen op hoog niveau van het team toonden aan dat de geproduceerde moleculen lineair zijn, een significant kenmerk van positief geladen vijfwaardige dioxide-ionen van de actiniden. De dissociatie-energieën om de actinide-zuurstofbindingen te verbreken, die ten minste 73 kcal/mol zijn, zijn verrassend hoog. Deze eerste vijfwaardige berkelium- en californium-soorten laten zien dat de +5-oxidatietoestand verder in de actinidereeks mogelijk is dan eerder werd erkend, wat de sleutel is tot het begrijpen van de essentiële aard en chemie van deze elementen.