Key events


This year, ICSM already has several highlights!


High-resolution X-ray absorption spectroscopy as a probe of crystal-field and covalency effects in actinide compounds (Nov-2016)

This work is to our knowledge the first illustration of the ability of the high-energy resolution fluorescence-detection X-ray absorption spectroscopy (HERFD-XAS) technique to directly probe the crystal-field splitting in the 5f shell of actinides. This is a breakthrough for actinide science, allowing for the easy extraction of desired information from the spectroscopic method, which is easy to interpret and to calculate. Furthermore, the HERFD-XAS technique allows us to resolve the charge-transfer satellites in actinide spectra that were hidden before, thus enhancing the sensitivity to the covalent character of the chemical bonding.
Using ThO2- as an example, we show that other common techniques underestimate the crystal-field strength and that ThO2- is not an anionic compound as previously believed.

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S. M. Butorina, K. O. Kvashnina, J. R. Vegelius, D. Meyer and D. K. Shuh. PNAS (2016) 113(29), 8093–8097.


Metal Recognition Driven by Weak Interactions: A Case Study in Solvent Extraction (Nov-2016)

Tuning the affinity of a medium for a given metallic cation with the sole modification of weak interactions is a challenge for molecular recognition. Solvent extraction is a key technique employed in the recovery and purification of valuable metals, and it is facing an increased complexity of metal fluxes to deal with. The selectivity of such processes generally relies on the use of specific ligands, designed after their coordination chemistry. In the present study, we illustrate the possibility to employ the sole control of weak interactions to achieve the selective extraction of PdII over NdIII: the control over selectivity is obtained by tuning the self-assembly of the organic phase. A model is proposed, after detailed experimental analysis of molecular (XRD, NMR) and supra-molecular (SAXS) features of the organic phases. We thus demonstrate that PdII extraction is driven by metal coordination, whereas NdIII extraction requires aggregation of the extractant in addition to metal coordination.
These results are of general interest for the applications which rely on the stabilization of metals in organic phases.

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R. Poirot, X. Le Goff, O. Diat, D. Bourgeois and D. Meyer. ChemPhysChem (2016) 17(14), 2112–2117.


Suivi de dissolution par imagerie MEB (Nov-2016)

Une collaboration entre l’ICSM (L2ME, LIME) et le STIC/GPSI a permis de mettre en place le développement d’une nouvelle version du logiciel SIP2D2 pour le traitement d’images automatisé dans le cadre des recherches sur la dissolution du combustible nucléaire pour son retraitement.

L’application SIP2D (Surface’s Interest Point Detection for (the) Dissolution) a fait peau neuve ! Née en 2015, cette application développée au STIC en collaboration avec l’ICSM permet la détection et le suivi des zones d’intérêts sur les images, acquises par Microscopie Electronique à Balayage en mode Environnemental, des matériaux modèles étudiés.

Les développements entrepris en 2016 intègrent d’une part de nouveaux algorithmes en traitement d’images afin d’améliorer la détection et le suivi des objets d’intérêts présent dans les matériaux. D’autre part, l’interface homme-machine a été complètement repensée pour permettre à l’utilisateur d’interagir avec l’application afin d’améliorer l’efficacité des algorithmes de traitement d’images (mode supervisé). Ainsi, un développement orienté interface tactile a été entrepris afin de faciliter l’ergonomie d’interaction.

Les résultats obtenus par l’application sont prometteurs et la modularité de l’outil permettra d’élargir les champs d’utilisation à d’autres types de matériaux étudiés

Les acteurs : Andrea Cruz Gutierrez (stagiaire 2016, STIC/GSPI), Julien Favrichon (STIC/GPSI), Xavier Le Goff (ICSM/L2ME), Stéphanie Szenknect (ICSM/LIME), Renaud Podor (ICSM/L2ME)


Prix du meilleur poster intitulé “X-Ray Reflectivity analysis of SiO2 nanochannels filled of water and ions: a new method for the determination of the spatial distribution of ions inside confined media” (Nov-2016)

Markus Baum, étudiant en thèse au LNER, a obtenu le prix du meilleur poster lors de la 15ème conférence Water Rock Interaction qui s’est tenue du 16 au 21 octobre 2016 à Evora au Portugal. Le travail présenté sur un support de type E-poster portait sur la détermination de profils de densité électronique d’électrolytes confinés dans des nanocannaux de 5 nm à base de silice par réflectivité des rayons X.

Ces travaux visent à déterminer l’effet d’un confinement de quelques nanomètres sur la distribution spatiale des ions pour in fine corriger les concepts décrivant les potentiels aux interfaces dans ces milieux à base de silice. En effet, dans de tels milieux, le comportement de l’eau est modifié à la fois par les interactions avec la surface des pores et par la présence d'ions solvatés et d'ions adsorbés sur la surface. Ces interactions modifient le paysage énergétique des ions dans le système. L’obtention de telles données est importante puisque la distribution des ions dans le milieu affecte fortement la vitesse d'hydrolyse de la silice.

Les acteurs: Markus Baum (Thèse CEA - ICSM), Diane Rebiscoul (directeur de thèse - ICSM), Francois Rieutord (Co- directeur de thèse - INAC), Samuel Tardif (INAC), Nicolas Tas (University of Twente), Lionel Mercury (CNRS/Université d’Orléans)


Solvent Extraction: Structure of the Liquid-Liquid Interface Containing a Diamide Ligand (Jun-2016)

Knowledge of the (supra)molecular structure of an interface that contains amphiphilic ligand molecules is necessary for a full understanding of ion transfer during solvent extraction. Even if molecular dynamics already yield some insight in the molecular configurations in solution, hardly any experimental data giving access to distributions of both extractant molecules and ions at the liquid–liquid interface exist. Here, the combined application of X-ray and neutron reflectivity measurements represents a key milestone in the deduction of the interfacial structure and potential with respect to two different lipophilic ligands. Indeed, we show for the first time that hard trivalent cations can be repelled or attracted by the extractant-enriched interface according to the nature of the ligand.

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E. Scoppola, E. B. Watkins, R. A. Campbell, O. Konovalov, L. Girard, J.-F. Dufrêche, G. Ferru, G. Fragneto and O. Diat. Angewandte Chemie-International Edition (2016) 55(32), 9326-9330.


How to explain micro emulsions formed by solvent mixtures without conventional surfactants (Apr-2016)

Beginning over forty years ago, a curious type of micro emulsions –as transparent dispersion of two immiscible liquids separated by an interfacial film– at thermodynamic equilibrium has been described under different names: pre-ouzo, detergentless or surfactant-free microemulsions. The experiments in ternary systems containing one hydrotrope were ambiguous, so there was no need to come up with a general theory.
Recent evidence obtained by specific deuteration in neutron scattering established the need for the extension of self-assembly theories based on DLVO, bending or phase transfer free energy. Here, we introduce a general free energy expression for weak self-assembly where solvation effects and entropy compete without the influence of bending that explains all experimental results for this class of microemulsions.

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Th. N. Zemb, M. Klossek, T. Lopian, J. Marcus, S. Schöettl, D. Horinek, S. F. Prevost, D. Touraud, O. Diat, S. Marcelja and W. Kunz. PNAS (2016) 113(16), 4260–4265.


Vitamin C boosts ceria-based catalyst recycling (Apr-2016)

The facile, rapid, and complete reductive dissolution of CeO2 and ceria-based oxides, known to be highly refractive materials towards dissolution, is reported for the first time in very mild conditions.

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X. Beaudoux, M. Virot, T. Chave, G. Durand, G. Leturcq and S. I. Nikitenko. Green Chemistry (2016) 18, 3656-3668.


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