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Density functional study on Am(III)/Eu(III) selectivity using crown ether type ligands

密度汎関数計算を用いたクラウンエーテル型配位子によるAm(III)/Eu(III)選択性の研究

深澤 優人*; 金子 政志 ; 中島 覚*

Fukasawa, Yuto*; Kaneko, Masashi; Nakashima, Satoru*

マイナーアクチノイドと希土類元素の分離メカニズム解明の一環として、クラウンエーテル型配位子のAm/Eu選択性について密度汎関数計算を用いて研究を行った。まず、異なるリングサイズを持つクラウンエーテル, 12C4, 15C5, 18C6とEuとの錯生成反応を比較した結果、18C6が最も安定に錯体を生成することが分かった。18C6によるAm/Eu選択性を見積った結果、Amに対する選択性が示され、溶媒抽出を用いた既報の研究結果と一致した。18C6の酸素ドナーを窒素及び硫黄ドナーに置換した配位子を用いて、Am/Eu選択性を予測した結果、18C6よりも高いAm選択性を示すことが期待された。化学結合解析の結果、Am-O結合と比較してAm-N及びAm-S結合の強い原子軌道間の相互作用が観測され、その高い共有結合性がクラウンエーテル型配位子によるAm/Eu選択性の起源であることが示唆された。

Density functional theory calculations were applied to understand the selectivity between Am$$^{3+}$$ and Eu$$^{3+}$$ ions with the crown ethers type ligands. 18C6 is predicted to form the most stable complex with Eu$$^{3+}$$ and show the higher stability for Am$$^{3+}$$ over Eu$$^{3+}$$, being consistent with previously reported Am$$^{3+}$$/Eu$$^{3+}$$ selectivity. We modeled N- and S-donor complexes by using framework of 18C6 complex and analyzed the complexation Gibbs energies, indicating that 18C6 with N-donor atoms is suitable for both complexation and higher Am$$^{3+}$$ stability over Eu$$^{3+}$$ due to the stronger covalent interaction.

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パーセンタイル:0.02

分野:Chemistry, Analytical

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