Dans l'opéra spatial « Dunes » de Frank Herbert, une précieuse substance naturelle appelée « mélange d'épices » confère aux humains la capacité de parcourir le vaste univers et d'établir une civilisation interstellaire. Sur Terre, un groupe de métaux naturels appelés terres rares a rendu possible la technologie moderne. La demande pour ces composants essentiels de la quasi-totalité des produits électroniques modernes est en forte hausse.
Terres raresrépondre à des milliers de besoins différents – par exemple, le cérium est utilisé comme catalyseur pour le raffinage du pétrole, tandis quegadoliniumpiège les neutrons dans les réacteurs nucléaires. Mais la principale capacité de ces éléments réside dans leur luminescence et leur magnétisme.
Nous utilisons les terres rares pour colorer l'écran de nos smartphones, utiliser la fluorescence pour vérifier l'authenticité des billets en euros et transmettre des signaux au fond des mers par des câbles à fibres optiques. Elles sont également nécessaires à la fabrication de certains des aimants les plus puissants et les plus fiables au monde. Elles génèrent des ondes sonores dans vos écouteurs, améliorent les informations numériques dans l'espace et modifient la trajectoire des missiles de recherche thermique. Les terres rares favorisent également le développement de technologies vertes, telles que l'énergie éolienne et les véhicules électriques, et pourraient même produire de nouveaux composants pour les ordinateurs quantiques. Stephen Boyd, chimiste de synthèse et consultant indépendant, a déclaré : « La liste est interminable. Elles sont partout. »
Les terres rares font référence au lanthanide lutétium et à 14 éléments entre le lanthane etyttrium, souvent présents dans le même gisement, possèdent des propriétés chimiques similaires à celles des lanthanides. Ces métaux, de couleur grise à argentée, présentent généralement une plasticité et des points de fusion et d'ébullition élevés. Leur force réside dans leurs électrons. Tous les atomes possèdent un noyau entouré d'électrons, situés dans une région appelée orbite. Les électrons situés sur l'orbite la plus éloignée du noyau sont des électrons de valence, qui participent aux réactions chimiques et forment des liaisons avec d'autres atomes.
La plupart des lanthanides possèdent un autre groupe important d'électrons, appelés « électrons f », qui se situent dans la zone dorée, près de l'électron de valence, mais légèrement à proximité du noyau. Ana de Bettencourt Dias, chimiste inorganique à l'Université du Nevada à Reno, explique : « Ce sont ces électrons f qui sont à l'origine des propriétés magnétiques et luminescentes des terres rares. »
Les terres rares sont un groupe de 17 éléments (indiqués en bleu dans le tableau périodique). Un sous-ensemble de terres rares est appelé lanthanide. (lutécium, Lu, plus la ligne dirigée parlanthane, La). Chaque élément contient une couche, contenant généralement des électrons f, ce qui confère à ces éléments des propriétés magnétiques et lumineuses.
Date de publication : 05/07/2023