{"id":83075,"date":"2026-04-05T13:15:12","date_gmt":"2026-04-05T13:15:12","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/centrafricaine\/politique\/superpouvoirs-des-terres-rares"},"modified":"2026-04-05T13:24:16","modified_gmt":"2026-04-05T13:24:16","slug":"superpouvoirs-des-terres-rares","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/centrafricaine\/toutes-les-actualites\/superpouvoirs-des-terres-rares","title":{"rendered":"Superpouvoirs Des Terres Rares"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – CentrAfricaine. <\/strong><\/span>A\u0300 la fin du 19e sie\u0300cle, alors que les de\u0301couvertes de nouvelles terres rares se multipliaient, cette famille d’e\u0301le\u0301ments posait un casse-te\u0302te aux chimistes. Pour le Russe Dimitri Mendelei\u0308ev, qui venait de classifier toutes les substances e\u0301le\u0301mentaires connues selon leur masse atomique et leur comportement, elle faisait un peu figure d’anomalie.<\/p>\n

Les proprie\u0301te\u0301s chimiques des terres rares semblaient en effet indiscernables, comme s’il s’agissait de copies les unes des autres, dont l’inte\u0301re\u0302t serait par conse\u0301quent limite\u0301. Dimitri Mendelei\u0308ev avait de fait toutes les peines du monde a\u0300 les inte\u0301grer dans son fameux tableau pe\u0301riodique, leur place pre\u0301cise devant e\u0302tre encore clarifie\u0301e. Tre\u0300s difficiles a\u0300 extraire et a\u0300 se\u0301parer de leurs minerais rocheux, elles repre\u0301sentaient par ailleurs un ve\u0301ritable cauchemar expe\u0301rimental.<\/p>\n

Il fallut ainsi pre\u0300s de cinquante ans pour re\u0301aliser, en 1885, que le \u00ab\u00a0didyme\u00a0\u00bb e\u0301tait en re\u0301alite\u0301 un me\u0301lange de deux terres rares – le ne\u0301odyme et le prase\u0301odyme. Pour Josef Maria Eder, membre de l’Acade\u0301mie autrichienne des sciences et l’un des pionniers des techniques photographiques au tournant du 20e sie\u0300cle, les terres rares ne servaient ainsi a\u0300 rien d’autre… qu’a\u0300 confondre les chimistes !<\/p>\n

Au c\u0153ur de la structure atomique<\/b><\/p>\n

Ces e\u0301le\u0301ments jadis juge\u0301s de\u0301routants et inutiles sont pourtant conside\u0301re\u0301s aujourd’hui comme strate\u0301giques – essentiels pour une multitude d’applications. Quels \u00ab\u00a0superpouvoirs\u00a0\u00bb avaient ainsi e\u0301chappe\u0301 aux premiers de\u0301couvreurs des terres rares? Qu’est-ce qui les rend de\u0301sormais si indispensables? Pour comprendre, il faut plonger au c\u0153ur des atomes et des the\u0301ories e\u0301labore\u0301es lors de la premie\u0300re moitie\u0301 du 20e sie\u0300cle pour de\u0301crire leur structure.<\/p>\n

Ce qui distingue chacun des e\u0301le\u0301ments est tout d’abord leur nume\u0301ro atomique. Il correspond au nombre de protons – particules portant une charge e\u0301lectrique positive – contenus dans leur noyau, autour duquel orbite un nombre e\u0301quivalent d’e\u0301lectrons charge\u0301s ne\u0301gativement. L’hydroge\u0300ne est compose\u0301 ainsi d’un proton et d’un e\u0301lectron ; tandis que l’uranium, e\u0301le\u0301ment naturel le plus lourd, posse\u0300de 92 protons et autant d’e\u0301lectrons. \u00ab\u00a0L’agencement des e\u0301lectrons re\u0301pond toutefois a\u0300 des exigences bien pre\u0301cises, re\u0301gies par les lois de la me\u0301canique quantique, qui minimisent l’e\u0301nergie des atomes et assurent leur stabilite\u0301 \u00ab\u00a0, explique Thibaut Devillers, mai\u0302tre de confe\u0301rences a\u0300 l’universite\u0301 Grenoble Alpes.<\/p>\n

Les e\u0301lectrons s’organisent ainsi en couches de plus en plus e\u0301nerge\u0301tiques et distantes du noyau, un peu comme les e\u0301tages d’un immeuble – la premie\u0300re pouvant accueillir deux e\u0301lectrons, huit pour la seconde, 18 pour la troisie\u0300me, etc. Ce n’est pas tout. Car chaque couche comporte un nombre croissant de sous-niveaux, a\u0300 l’instar des appartements d’un e\u0301tage pour poursuivre l’analogie. Enfin, ces sous-niveaux contiennent ce que les physiciens appellent des \u00ab\u00a0orbitales atomiques\u00a0\u00bb – l’e\u0301quivalent des pie\u0300ces dans chaque appartement. Elles correspondent, du point de vue de la me\u0301canique quantique, aux re\u0301gions ou\u0300 les probabilite\u0301s de trouver un e\u0301lectron sont les plus grandes: en forme de sphe\u0300re pour les plus simples (les \u00ab\u00a0orbitales s\u00a0\u00bb) mais aussi d’halte\u0300re (\u00ab\u00a0orbitales p\u00a0\u00bb), de tre\u0300fle (\u00ab\u00a0orbitales d\u00a0\u00bb), etc.<\/p>\n

Une sous-couche e\u0301lectronique a\u0300 nulle autre pareille<\/b><\/p>\n

\u00ab\u00a0Ces architectures permettent de comprendre certaines des proprie\u0301te\u0301s si confondantes et a\u0300 pre\u0301sent si recherche\u0301es des terres rares \u00ab\u00a0, souligne Thibaut Devillers. Constitue\u0301e des e\u0301le\u0301ments dont le nume\u0301ro atomique est compris entre 57 et 71 (soit du lanthane au lute\u0301cium, auxquels on ajoute parfois, en raison de leurs similitudes chimiques, l’yttrium et le scandium), cette se\u0301rie posse\u0300de une sous-couche e\u0301lectronique a\u0300 nulle autre pareille, note\u0301e \u00ab\u00a04f\u00a0\u00bb.<\/p>\n

\u00ab\u00a0Les e\u0301lectrons qui la remplissent peu a\u0300 peu – 14 au maximum – ont des proprie\u0301te\u0301s tout a\u0300 fait particulie\u0300res \u00ab\u00a0, pre\u0301cise Thibaut Devillers. Leurs orbitales ont des ge\u0301ome\u0301tries tre\u0300s complexes, comprenant notamment un grand nombre de lobes. Surtout, au lieu d’e\u0302tre situe\u0301es en pe\u0301riphe\u0301rie comme pour les autres atomes, elles sont cache\u0301es a\u0300 proximite\u0301 du noyau ! \u00ab\u00a0Tout se passe comme si ces particules se trouvaient dans les re\u0301gions externes au niveau e\u0301nerge\u0301tique tout en restant enfouies sous un corte\u0300ge d’e\u0301lectrons \u00ab\u00a0, s’e\u0301merveille Kevin Bernot, chercheur a\u0300 l’Institut des sciences chimiques de Rennes.<\/p>\n

Avec plusieurs conse\u0301quences. La premie\u0300re est que les e\u0301lectrons pe\u0301riphe\u0301riques – ceux qui interagissent le plus facilement avec les substances environnantes et confe\u0300rent aux atomes leur re\u0301activite\u0301 – sont les me\u0302mes d’une terre rare a\u0300 l’autre. C’est pour cette raison que ces e\u0301le\u0301ments ont des comportements chimiques aussi similaires et sont si difficiles a\u0300 se\u0301parer ! Dans la classification de Mendelei\u0308ev, elles apparaissent d’ailleurs \u00ab\u00a0sous la forme d’une ligne additionnelle, qui se branche au lanthane, donnant au tableau pe\u0301riodique une allure tridimensionnelle \u00ab\u00a0, observe Kevin Bernot.<\/p>\n

Des proprie\u0301te\u0301s optiques hors du commun<\/b><\/p>\n

Or, en examinant attentivement cette se\u0301rie, les scientifiques ont de\u0301couvert que les e\u0301lectrons 4f confe\u0301raient aux terres rares des capacite\u0301s exceptionnelles. Cette sous-couche contient en effet un ou plusieurs e\u0301lectrons solitaires, e\u0301crante\u0301s des perturbations exte\u0301rieures, qui ressentent fortement le champ e\u0301lectrique du noyau. Chaque atome se comporte ainsi comme un aimant microscopique de forte intensite\u0301, extre\u0302mement stable de surcroi\u0302t.<\/p>\n

Car les interactions qui s’e\u0301tablissent entre le mouvement de rotation des e\u0301lectrons 4f autour du noyau et autour d’eux-me\u0302mes (une proprie\u0301te\u0301 quantique appele\u0301e \u00ab\u00a0spin\u00a0\u00bb) verrouillent l’orientation magne\u0301tique dans une direction privile\u0301gie\u0301e de l’espace. Ce phe\u0301nome\u0300ne est par ailleurs amplifie\u0301 par les interactions avec le champ e\u0301lectrique des atomes voisins. L’ensemble des sources magne\u0301tiques pourront ainsi s’aligner et il faudra e\u0301norme\u0301ment d’e\u0301nergie pour briser cette organisation. \u00ab\u00a0Combine\u0301s a\u0300 des me\u0301taux comme le cobalt ou le fer, certaines terres rares constituent ainsi de fabuleux aimants permanents, tre\u0300s re\u0301sistants a\u0300 la de\u0301magne\u0301tisation \u00ab\u00a0, indique Thibaut Devillers.<\/p>\n

De\u0301veloppe\u0301s dans les anne\u0301es 1960, les aimants compose\u0301s de samarium et de cobalt e\u0301taient de\u0301ja\u0300 dix fois plus performants que ceux a\u0300 base de ferrites. Ils seront ensuite de\u0301tro\u0302ne\u0301s, a\u0300 partir des anne\u0301es 1980, par des mate\u0301riaux contenant du ne\u0301odyme, du fer et du bore, deux fois plus efficaces. \u00ab\u00a0C’est de\u0301sormais l’aimant par excellence \u00ab\u00a0, assure Thibaut Devillers. Il permet de fabriquer des moteurs tre\u0300s performants et ge\u0301ne\u0301rer de l’e\u0301nergie avec une grande efficacite\u0301. On les trouve actuellement dans presque tous les ve\u0301hicules e\u0301lectriques, les e\u0301oliennes marines, les disques durs des ordinateurs, etc.<\/p>\n

C’est gra\u0302ce aux e\u0301lectrons 4f que les terres rares posse\u0300dent aussi des proprie\u0301te\u0301s optiques hors du commun. Parce qu’ils sont enfouis au c\u0153ur des atomes, bien prote\u0301ge\u0301s de l’environnement exte\u0301rieur, ces e\u0301le\u0301ments absorbent puis re\u0301e\u0301mettent les rayonnements lumineux de manie\u0300re extre\u0302mement fine: bien mieux que le chrome, le cuivre ou le mangane\u0300se et me\u0302me les pigments organiques. \u00ab\u00a0Le terbium produit un vert intense dans la plupart des environnements chimiques \u00ab\u00a0, signale Kevin Bernot.<\/p>\n

Et puisque les terres rares posse\u0300dent des proprie\u0301te\u0301s chimiques tre\u0300s similaires, \u00ab\u00a0elles peuvent e\u0302tre combine\u0301es a\u0300 loisir pour produire une varie\u0301te\u0301 de teintes \u00ab\u00a0, poursuit le chercheur, en ajoutant des doses d’europium de couleur rouge ou de thulium bleu clair, par exemple. Les signatures spectrales sont si spe\u0301cifiques qu’elles sont utilise\u0301es pour lutter contre la contrefac\u0327on et marquer les billets de banque ! Mais les applications, la\u0300 encore, sont le\u0301gion: pour les te\u0301le\u0301viseurs, lasers, fibres optiques, LED ou encore l’imagerie me\u0301dicale.<\/p>\n

Une grande affinite\u0301 avec l’oxyge\u0300ne<\/b><\/p>\n

Enfin, une troisie\u0300me proprie\u0301te\u0301 remarquable des terres rares concerne leur affinite\u0301 avec l’oxyge\u0300ne. Elle vient du fait que leurs e\u0301lectrons externes, faiblement lie\u0301s aux atomes, sont facilement arrache\u0301s. Les espe\u0300ces ioniques qui en re\u0301sultent, dote\u0301es la plupart du temps de trois charges positives, forment alors avec l’oxyge\u0300ne (tre\u0300s e\u0301lectrone\u0301gatif) des interactions tre\u0300s fortes, donc des compose\u0301s particulie\u0300rement stables. Cette spe\u0301cificite\u0301 est mise a\u0300 profit pour polir tout type de verre, des e\u0301crans de smartphones aux miroirs des te\u0301lescopes. \u00ab\u00a0En se fixant sur l’oxyge\u0300ne de la silice, les oxydes de terres rares – principalement de ce\u0301rium – arrachent des couches tre\u0300s fines de matie\u0300re jusqu’a\u0300 obtenir des surfaces extre\u0302mement lisses \u00ab\u00a0, de\u0301taille Kevin Bernot.<\/p>\n

Mais le ce\u0301rium a un autre atout majeur: il peut ce\u0301der trois, mais aussi quatre e\u0301lectrons de fac\u0327on rapide et re\u0301versible, ces configurations e\u0301tant stabilise\u0301es par la sous-couche 4f. En passant facilement d’une forme ionique a\u0300 l’autre, les oxydes de ce\u0301rium jouent ainsi un ro\u0302le crucial dans les pots catalytiques des voitures: ils stockent ou, au contraire, libe\u0300rent de l’oxyge\u0300ne pour transformer le monoxyde de carbone, les oxydes d’azote et autres hydrocarbures imbru\u0302le\u0301s.<\/p>\n

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