Vidéo GEO - Une possible solution à la demande en terres rares découverte dans le coeur des volcans éteints
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10 grandes découvertes qui ont fait avancer la science
Les terres rares suscitent un intérêt croissant de la part des scientifiques à travers le monde. Il s’agit d’un groupe de 17 éléments chimiques aux propriétés voisines. "Rares", elles ne le sont en réalité pas toutes. Certaines sont paradoxalement répandues en grand nombre dans la croûte terrestre, mais leur faible concentration rend leur extraction difficile.
Aujourd’hui, elles sont devenues indispensables pour la conception de technologies de premier plan comme les smartphones, les batteries et les dispositifs de production d’énergie renouvelable comme les éoliennes et les panneaux solaires.
Actuellement, alors que la Chine détient le monopole d’extraction de ces métaux, de nombreux pays concentrent leurs efforts pour sortir de cette dépendance. Des chercheurs du monde entier mènent également des études pour mieux comprendre ces éléments.
Récemment, des chercheurs américains ont réussi pour la première fois à décrire en détail la structure chimique du prométhium (Pm), un élément chimique radioactif de la famille des terres rares. Leur étude a été publiée dans la revue Nature.
Le prométhium, un élément difficile à apprivoiser
Le prométhium (Pm) est le 61e élément du tableau périodique. Sur les 17 éléments des terres rares, il appartient aux 15 éléments de la famille des lanthanides. Contrairement aux autres lanthanides, le prométhium se distingue par son absence d’isotopes stables. Cela signifie que tous ses atomes sont radioactifs : ils se désintègrent naturellement au fil du temps en émettant des radiations. Il est donc difficile à manipuler en laboratoire, et nécessite des précautions strictes.
Pour pouvoir l’étudier en profondeur, les chercheurs ont prélevé un échantillon pur de prométhium-147 (l’isotope de prométhium le plus utilisé) et l'ont isolé en le liant à une molécule organique dans une solution aqueuse.
Cela a permis de créer un composé stable, rapporte Interesting Engineering. Les chercheurs ont ensuite utilisé une technique appelée "spectroscopie d’absorption des rayons X", pour mesurer la longueur des liaisons entre le prométhium et les atomes d’oxygène auquel il a été lié.
Une découverte prometteuse
"Les chercheurs ont pu étudier la structure électronique du complexe de prométhium, fournissant de nouvelles informations sur (...) la manière dont ces propriétés diffèrent de celles des autres lanthanides", indique un communiqué.
En général, lorsqu'on examine les éléments du tableau périodique, on constate que la longueur des liaisons tend à diminuer à mesure que l'on monte dans la colonne du tableau périodique (c'est-à-dire à mesure que le numéro atomique augmente). Les chercheurs viennent pourtant de découvrir que cette tendance semble ralentir considérablement après le prométhium.
"Mieux connaître les propriétés chimiques du prométhium pourrait conduire à de meilleures méthodes de séparation et à de nouvelles applications", affirment les chercheurs. En effet, la demande en prométhium ne cesse de croître en raison de ses applications dans des domaines variés, notamment les peintures luminescentes, l’éclairage et les batteries nucléaires.
Et pour l’instant, le programme des isotopes du Département de l’Énergie (Department of Energy Isotope Program) est le seul producteur mondial de prométhium-147.
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