Wetenschappers hebben tetrafluoridepoeders gesynthetiseerd van vier radioactieve elementen:thorium, uranium, neptunium, en plutonium. Deze vier elementen zijn actiniden, een reeks zware en radioactieve elementen. Tetrafluoridepoeders zijn gewoon poeders met vier fluorideatomen per actinideatoom. In deze nieuwe studie wetenschappers onderzochten de magnetische velden van deze poeders. Dit bracht opmerkelijke variaties aan het licht in de elektronische structuren van de poeders, hoewel ze bijna identieke kristalstructuren hebben. Deze studies onthullen de overgang van valentie-elektronen van rondtrekkend naar gelokaliseerd gedrag over de actiniderij van het periodiek systeem; dat is, voor atomen van lichtere elementen van de rij kunnen de elektronen in de buitenste schil worden gedeeld met buren, terwijl voor zwaardere elementen elektronen beperkt zijn tot het atoom. Dit onderzoek biedt een basis voor toekomstige studies van elektronische configuraties in andere materialen met vergelijkbare kristalstructuren.

Actinide-elementen zijn de sleutel tot de productie van nucleaire brandstoffen en andere energietechnologieën. Wetenschappers hebben daarom nauwkeurige beschrijvingen nodig van de elektronische structuren van deze elementen. Dit zal onderzoekers helpen toekomstige nucleaire brandstoffen te ontwikkelen, supergeleiders, en andere materialen. Deze studie presenteert een nieuwe manier om de kenmerkende evolutie van elektronische structuur in actinide-elementen in kaart te brengen. Toekomstige studies zullen zoeken naar theoretische beschrijvingen die de experimentele waarnemingen relateren aan onderliggende structuren.

Actinide-elementen zoals uranium en plutonium spelen een leidende rol in energie- en defensietechnologieën. Echter, de wetenschappelijke vooruitgang die nodig is om het volledige potentieel van deze technologieën te realiseren, wordt geconfronteerd met complexe theoretische problemen bij de analyse van zware elementen. Het gebruik van deze geavanceerde technologieën kent ook praktische problemen als gevolg van de speciale maatregelen die nodig zijn om het radioactiviteitsgevaar te beheersen. In dit onderzoek, onderzoekers synthetiseerden een reeks radioactieve actinidetetrafluoridepoeders. Deze elementen (thorium, uranium, neptunium, en plutonium) overbruggen het zware en lichte uiteinde van de actiniderij van het periodiek systeem en vertonen identieke kristalstructuren voor de tetrafluoridevorm. Wetenschappers onderzochten vervolgens de elektronische structuren van actinidetetrafluoride door de lokale velden in kaart te brengen met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie. Spectroscopische experimenten werden uitgevoerd in de Radiochemical Processing Laboratory Radiological Nuclear Magnetic Resonance Facility, waarin instrumentatie is ondergebracht die is aangepast voor de analyse van radioactieve monsters, waaronder twee NMR-spectrometers en een breedband nucleaire quadrupoolresonantiespectrometer. Dit werk kan als leidraad worden gebruikt voor toekomstige elektroncorrelatiestudies van f-blokelementen.