attinidi, una serie di 15 elementi radioattivi, sono vitali per la medicina, energia, e difesa nazionale. Gli scienziati hanno esaminato due attinidi estremamente rari, berkelio e californio. Questi elementi sono all'estremo di ciò che è possibile sintetizzare in quantità superiori all'atomo per lo studio chimico. Questi elementi sono disponibili solo in quantità minime. Gli scienziati hanno dimostrato che gli elementi possono perdere elettroni per legarsi come attinidi più leggeri. Nello specifico, hanno scoperto che lo stato di ossidazione +5 è molto più stabile del previsto, e simile alla stabilità trovata per gli attinidi più leggeri.

A causa della difficoltà nello studio di questi elementi radioattivi e rari, la maggior parte dei quali è stata studiata solo a partire dal Progetto Manhattan, c'è molto da imparare. Conoscenze fondamentali sui più elementari, ancora sconosciuto, chimica degli attinidi, come sapere meglio come altri due attinidi, berkelio e californio, formare legami ad alti stati di ossidazione, potrebbe avvantaggiare la pulizia ambientale nei siti di produzione nucleare. Tale conoscenza potrebbe anche aiutare nello sviluppo di nuovi combustibili nucleari e nel loro ritrattamento. Ulteriore, questo lavoro risolve un'incertezza di vecchia data sugli attinidi.

Quando si formano legami con l'ossigeno o si partecipa a reazioni che comportano il trasferimento di atomi di ossigeno, i primi elementi attinidi, protattinio attraverso il curio, può raggiungere lo stato di ossidazione +5 quando legato a due atomi di ossigeno. Gli scienziati volevano sapere se questo stato di ossidazione è importante nel legame per berkelio e californio (i prossimi due attinidi della serie dopo il plutonio, americio, e curio). Il team ha sintetizzato molecole di berkelio e californio cariche positivamente che contengono atomi di ossigeno all'interno di uno spettrometro di massa.

Hanno creato queste molecole, BkO ₂ ⁺ e CfO ₂ ⁺ , trasferendo ai cationi monossido di attinidi un secondo atomo di ossigeno dal comune biossido di azoto gassoso. I calcoli della struttura elettronica di alto livello del team hanno mostrato che le molecole prodotte sono lineari, una caratteristica significativa degli ioni biossido pentavalente caricati positivamente degli attinidi. Le energie di dissociazione per rompere i legami attinidi-ossigeno, che sono almeno 73 kcal/mol, sono sorprendentemente alti. Queste prime specie pentavalenti di berkelio e californio rivelano che lo stato di ossidazione +5 è possibile più avanti nella serie degli attinidi di quanto precedentemente riconosciuto, che è la chiave per comprendere la natura essenziale e la chimica di questi elementi.