Chimie : des chercheurs révèlent une propriété fondamentale de l’astate

Le projet de recherche, initié en 2013 par les équipes nantaise et suisse, vient d’aboutir exactement 80 ans après la découverte de l’astate, élément le plus rare à l’état naturel (moins de 30 g serait présent dans la croute terrestre). C’est la cinquième plus grande affinité électronique qui ai actuellement été mesurée, à comparer aux 118 éléments connus. Dans le futur, aucune valeur plus grande n’est attendue pour les éléments aux affinités électroniques encore indéterminées. L’affinité électronique correspond à la quantité d’énergie dégagée à la suite de la capture d’un électron par l’atome. Cette propriété atomique détermine en particulier la réactivité chimique d'un élément et, indirectement, les composés qu’il forme ainsi que la stabilité de ses liaisons chimiques.

Le tour de force a été de coupler des mesures par spectroscopie laser de photodétachement, à un faisceau d’anions radioactifs d’astate, produits en direct par réaction nucléaire au sein de l’accélérateur de particules du CERN. La mesure expérimentale a été validée par des calculs théoriques relativistes de mécanique quantique, réalisés au plus haut niveau de sophistication.

La connaissance exacte de l’affinité électronique de l’astate doit permettre de mieux anticiper la stabilité des composés de l’astate, en particulier ceux actuellement étudiés dans les équipes de recherche nantaises pour des applications dans le traitement des cancers. Cette recherche répond à une volonté publique : créer à Nantes un pôle de médecine nucléaire, structuré autour du CHU de Nantes et du cyclotron Arronax.

Les études de modélisation moléculaire, réalisées en partie au laboratoire Chimie et Interdisciplinarité, Synthèse, Analyse, Modélisation (CNRS/Université de Nantes), ont été soutenues dans le cadre du Programme d’investissements d’avenir (Labex IRON et Equipex ArronaxPlus).