La problématique de la séparation d’ions s’étend à l’enrichissement isotopique par la mise en œuvre de procédés chimique de séparation. Considéré justement comme l'un des problèmes techniques les plus difficiles à résoudre, l'enrichissement isotopique repose principalement sur les différences physico-chimiques que présentent les isotopes d'un même élément (inégalité de masse, différences spectrales, spin nucléaire…).
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Ces effets isotopiques résultent entre autres des écarts de masse des noyaux atomiques et de leur conséquence sur les énergies vibrationnelles ou rotationnelles du noyau atomique illustrées par la récente théorie de Bigeleisen. Encore très marginale de nos jours, la recherche d'un procédé chimique d'enrichissement (liquide/liquide, solide/liquide ou filtration membranaire) performant et plus économique que les méthodes physiques de fractionnement (diffusion gazeuse, ultracentrifugation, photoionisation, procédés électromagnétiques) reste de nos jours un défi scientifique de taille. L’intérêt de cette séparation peut se révéler considérable non seulement dans l'industrie nucléaire (isotopes à section de capture neutronique élevée), mais aussi dans plusieurs domaines liés à la science des matériaux (supraconducteurs, laser solide, analyse des matériaux ...), à la chimie organométallique (mécanisme, catalyse…) ou à la médecine et à la biologie (système nerveux central, squelette, traceurs…). Etant établi que la sélectivité de complexation repose à la fois sur la nature du récepteur et sur le type d’interactions qu’il engendre avec la cible, qu’elles soient électrostatiques ou covalentes, la complexation sélective d’isotopes d’un même élément peut, par hypothèse, être dirigée par ces mêmes lois. Les efforts se concentrent dans un premier temps sur l'étude de l’influence de la stéréochimie d’un ligand ether-couronne, le dicyclohexyl-18-couronne-6 (DCH18C6) qui peut avoir des effets surprenants en termes de facteur d’enrichissement des isotopes des cations métalliques considérés (Zn, Cu, Fe, Gd, Sm…). L'objectif fixé est d’étendre l’utilisation du DCH18C6 à l’étude d’autres coronands potentiellement plus sélectifs. Le « design » des structures, leur symétrie, leur rigidité ou leur flexibilité conformationnelle, leur stéréochimie, la taille de la cavité, ainsi que la variation et l’arrangement des substituants ou le nombre, la nature et l’arrangement des hétéroatomes qui les caractérisent s’établit en fonction des affinités et des sélectivités plus ou moins prononcées avec les isotopes à séparer. La séparation isotopique est également étendue à l’évaluation des systèmes chélatants (coronands, cyclams, cyclen) hydrosoluble pour un enrichissement effectué par filtration membranaire ainsi que greffés sur résines et utilisés dans un procédé de séparation solide/liquide, ce qui permet d’accentuer les facteurs d’enrichissement.
