Les électrons cachés des terres rares rendent possible une grande partie de la technologie moderne

Nov 17, 2023

Le Shanghai Transrapid est un train à lévitation magnétique (maglev) à grande vitesse qui se déplace à des vitesses allant jusqu'à 430 kilomètres (270 miles) par heure. Les aimants nécessaires à de tels systèmes reposent sur des métaux de terres rares. Six chemins de fer offrent actuellement un service maglev à grande vitesse et à faible consommation d'énergie.

Christian Petersen-Clausen/Moment ouvert/Getty Images Plus

Par Nikk Ogasa

4 mai 2023 à 6h30

Le premier volume de la série Dune de Frank Herbert a fait ses débuts en 1965. L'extraction d'une substance naturelle précieuse appelée mélange d'épices était un thème moteur dans cette saga spatiale épique. Cette épice a permis aux gens de naviguer dans de vastes étendues du cosmos. Il est également devenu la base d'une civilisation intergalactique. C'était, bien sûr, de la fiction.

De retour ici sur Terre, dans la vraie vie, un groupe d'éléments métalliques a rendu possible notre propre société axée sur la technologie. Appelés terres rares, ces 17 éléments sont cruciaux pour presque tous les appareils électroniques modernes. Et la demande pour ces métaux est montée en flèche.

Quinze terres rares forment une rangée entière sur la plupart des tableaux périodiques. Connus sous le nom de lanthanides, ils vont du lanthane au lutétium - numéros atomiques 57 à 71. Sont également inclus dans les terres rares le scandium (numéro atomique 21) et l'yttrium (numéro atomique 39). Ces deux derniers éléments ont tendance à se produire dans les mêmes gisements de minerai que les lanthanides. Ils ont également des propriétés chimiques similaires.

Le cérium de terre rare peut servir de catalyseur pour transformer le pétrole brut en une multitude de produits utiles. Les réacteurs nucléaires en reposent un autre : le gadolinium. Il capte les neutrons pour contrôler la production d'énergie par le combustible d'un réacteur.

Mais les capacités les plus remarquables des terres rares sont leur luminescence et leur magnétisme. Par exemple, nous comptons sur les terres rares pour colorer les écrans de nos smartphones. Ils deviennent fluorescents pour signaler que les billets en euros sont la vraie affaire. Ils relaient les signaux via des câbles à fibres optiques le long du fond marin. Ils aident également à construire certains des aimants les plus puissants et les plus fiables au monde. Ces métaux génèrent des ondes sonores dans vos écouteurs et amplifient les données numériques dans l'espace.

Plus récemment, les terres rares ont été le moteur de la croissance des technologies vertes, telles que l'énergie éolienne et les véhicules électriques. Ils pourraient même donner naissance à de nouvelles pièces utilisées dans les ordinateurs quantiques.

"Ils sont partout", déclare Stephen Boyd à propos de ces métaux. C'est un chimiste de synthèse et un consultant indépendant basé à Dixon, en Californie. En ce qui concerne les utilisations des terres rares, dit-il, "la liste ne fait que s'allonger".

Les terres rares ont tendance à être malléables (faciles à se déformer). Ces métaux ont également des points de fusion et d'ébullition élevés. Mais leur pouvoir secret réside dans leurs électrons.

Tous les atomes ont un noyau entouré d'électrons. Ces minuscules électrons habitent des zones appelées orbitales. Les électrons des orbitales les plus éloignées du noyau sont appelés électrons de valence. Ils participent aux réactions chimiques et forment des liaisons qui relient les atomes entre eux.

La plupart des lanthanides possèdent un autre ensemble important d'électrons. Ces "électrons f" résident dans une zone Boucle d'or. Il est situé près des électrons de valence mais légèrement plus près du noyau. "Ce sont ces électrons f qui sont responsables à la fois des propriétés magnétiques et luminescentes des éléments des terres rares", explique Ana de Bettencourt-Dias. Elle est chimiste inorganique à l'Université du Nevada, Reno.

Lorsqu'ils sont stimulés, les métaux des terres rares émettent de la lumière. L'astuce consiste à chatouiller leurs électrons f, explique de Bettencourt-Dias. Une source d'énergie telle qu'un faisceau laser peut secouer un électron f dans un élément de terre rare. L'énergie propulse l'électron dans un état excité. Plus tard, il reviendra à son état de départ - ou au sol. Ce faisant, ces électrons f émettent de la lumière.

Le groupe de 17 éléments (surlignés en bleu sur ce tableau périodique) est connu sous le nom de terres rares. Un sous-ensemble d'entre eux, connu sous le nom de lanthanides - lutétium, Lu, plus la ligne commençant par le lanthane, La - apparaît sur une seule ligne. Les éléments de terres rares ont une sous-couche d'électrons (appelés électrons f) qui confèrent à ces métaux des propriétés magnétiques et luminescentes.

Après avoir été excitée, chaque terre rare émet de manière fiable des longueurs d'onde précises (couleurs) de lumière, note de Bettencourt-Dias. Cela permet aux ingénieurs de régler avec soin le rayonnement électromagnétique (lumière) dans de nombreux appareils électroniques. Le terbium, par exemple, émet de la lumière à une longueur d'onde d'environ 545 nanomètres. Cela le rend idéal pour créer des luminophores verts dans les écrans utilisés dans les téléviseurs, les ordinateurs et les smartphones. L'europium, qui a deux formes courantes, est utilisé pour fabriquer des luminophores rouges et bleus. Ces luminophores peuvent peindre des écrans avec la plupart des nuances de l'arc-en-ciel.

Les terres rares émettent également une lumière invisible utile. L'yttrium est un ingrédient clé des cristaux d'yttrium-aluminium-grenat, ou YAG. Ils forment le cœur de nombreux lasers de grande puissance. Les ingénieurs règlent les longueurs d'onde de ces lasers en entrelaçant des cristaux YAG avec une autre terre rare. Le plus populaire : un laser YAG au néodyme. Ceux-ci sont utilisés pour un large éventail de choses - du tranchage de l'acier et du retrait des tatouages ​​à la télémétrie laser. Et les faisceaux laser erbium-YAG sont une bonne option pour certaines chirurgies. Ils ne trancheront pas trop profondément car leur lumière est facilement absorbée par l'eau de nos tissus.

Au-delà des lasers, le lanthane est crucial pour fabriquer le verre absorbant les infrarouges des lunettes de vision nocturne. "Et l'erbium est le moteur de notre Internet", déclare Tian Zhong. Il est ingénieur moléculaire à l'Université de Chicago dans l'Illinois. Une grande partie de nos données numériques voyage à travers les fibres optiques sous forme de lumière. Il a généralement une longueur d'onde d'environ 1 550 nanomètres - la même que celle émise par l'erbium. Les signaux dans les câbles à fibres optiques diminuent lorsqu'ils s'éloignent de leur source. Comme ces câbles peuvent s'étendre sur des milliers de kilomètres à travers le fond marin, de l'erbium est ajouté aux fibres pour amplifier leurs signaux.

En 1945, des scientifiques ont construit le premier ordinateur numérique polyvalent programmable au monde. Son nom officiel était ENIAC. Mais les scientifiques l'ont rapidement surnommé le "cerveau géant". Et c'était approprié. Il pesait plus de quatre éléphants et couvrait une superficie d'environ les deux tiers de la taille d'un court de tennis.

Moins de 80 ans plus tard, nos smartphones disposent d'une puissance de calcul bien supérieure à celle de l'ENIAC. La société doit en grande partie ce rétrécissement de la technologie électronique au pouvoir magnétique exceptionnel des terres rares. Et ces électrons f en sont la raison.

Les terres rares ont de nombreuses orbitales d'électrons, mais les électrons f habitent un groupe spécifique - ou sous-couche - de sept orbitales. Chaque orbitale peut contenir jusqu'à deux électrons. Mais la plupart des terres rares contiennent plusieurs orbitales dans cette sous-couche avec un seul électron.

Les atomes de néodyme, par exemple, possèdent quatre de ces solitaires. Le dysprosium et le samarium sont deux terres rares à cinq électrons solitaires. Fondamentalement, ces électrons non appariés ont tendance à pointer - ou à tourner - dans la même direction, dit Boyd. "C'est ce qui crée les pôles nord et sud que nous comprenons classiquement comme du magnétisme."

Ces électrons f isolés flottent derrière une couche d'électrons de valence. Cela protège quelque peu leurs spins synchronisés de la chaleur et d'autres forces de démagnétisation. Et cela rend ces métaux parfaits pour la construction d'aimants permanents, dit Zhong.

Les champs magnétiques des aimants permanents, comme ceux qui maintiennent des images sur une porte de réfrigérateur, proviennent de la structure atomique des aimants. (Les électroaimants, en revanche, ont besoin d'un courant électrique. Éteignez-le et le magnétisme s'éteint également.)

Mais même avec leur blindage, les aimants aux terres rares ont des limites. Le néodyme pur, par exemple, se corrode et se fracture facilement. Son attraction magnétique commence également à perdre de sa force au-dessus de 80° Celsius (176° Fahrenheit). Ainsi, les fabricants fabriquent souvent des alliages de terres rares avec d'autres métaux. Cela rend ces aimants plus résistants que s'ils avaient été fabriqués uniquement à partir de terres rares, explique Durga Paudyal. Il est physicien théoricien au Ames National Laboratory dans l'Iowa.

Cette approche d'alliage fonctionne bien, ajoute-t-il, car certaines terres rares peuvent orchestrer les champs magnétiques d'autres métaux. Tout comme les dés lestés atterriront préférentiellement sur un côté, certaines terres rares - comme le néodyme et le samarium - présentent un magnétisme plus fort dans certaines directions. C'est parce que les orbitales dans leurs sous-couches 4f sont inégalement remplies. Cette directivité peut être utilisée pour coordonner les champs dans d'autres métaux, tels que le fer ou le cobalt. Le résultat : des aimants robustes et extrêmement puissants.

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Les aimants en alliage les plus puissants sont les NIB - un mélange de néodyme, de fer et de bore. Un aimant NIB de 3 kilogrammes (6,6 livres) peut soulever des objets plus de 100 fois son poids. Plus de 95 % des aimants permanents du monde sont fabriqués à partir de cet alliage de terres rares. Ce sont les aimants qui génèrent des vibrations dans les smartphones et produisent des sons dans les écouteurs et les écouteurs. Ils permettent la lecture et l'écriture de données sur des disques durs. Ils créent également les champs magnétiques utilisés dans les appareils IRM.

L'ajout d'un peu de dysprosium à ces aimants peut augmenter leur résistance à la chaleur. Maintenant, ils deviennent un bon choix pour les rotors qui tournent dans les intérieurs chauds des moteurs entraînant de nombreux véhicules électriques.

Développé dans les années 1960, un alliage samarium-cobalt est entré dans les premiers aimants de terres rares populaires. Bien que légèrement plus faibles que les aimants NIB, ceux au samarium-cobalt ont une résistance supérieure à la chaleur et à la corrosion. Cela les rend parfaits pour une utilisation dans les moteurs à grande vitesse, les générateurs, les capteurs de vitesse dans les voitures et les avions - et dans les pièces mobiles de certains missiles à recherche de chaleur. Les aimants au samarium-cobalt constituent également le cœur des dispositifs utilisés pour amplifier les signaux émis par la plupart des systèmes radar et des satellites de communication. Certains de ces amplificateurs de signal basés sur des terres rares transmettent des données depuis le vaisseau spatial Voyager 1. Lancé en septembre 1977, cet engin est l'objet fabriqué par l'homme le plus éloigné - déjà à plus de 23 milliards de kilomètres (14 milliards de miles).

Puissants et fiables, les aimants aux terres rares sont également au cœur de nombreuses technologies vertes. Ils se trouvent dans les moteurs, les transmissions, la direction assistée et de nombreuses autres pièces utilisées dans les voitures électriques. L'utilisation par Tesla d'aimants en alliage de néodyme dans ses voitures Model 3 les plus éloignées a suscité des inquiétudes quant au fait que les fabricants d'aimants pourraient bientôt avoir du mal à obtenir suffisamment de néodyme (qui est extrait en grande partie en Chine).

Les aimants aux terres rares remplacent également les boîtes de vitesses dans de nombreuses éoliennes offshore. Ils aident à augmenter l'efficacité des turbines et à réduire leur besoin d'entretien. Et en août, les ingénieurs chinois ont introduit "Rainbow". Il s'agit de la première ligne de train à lévitation magnétique au monde à utiliser des terres rares. Ses aimants permettent aux trains de flotter au-dessus de leurs voies sans consommer d'électricité.

Les terres rares pourraient même bientôt faire progresser l'informatique quantique. Les ordinateurs conventionnels stockent et enregistrent les données sous forme de bits binaires - 0 et 1. Les ordinateurs quantiques utilisent à la place des bits quantiques. Aussi appelés qubits, ils peuvent occuper deux états de données à la fois. Les cristaux contenant des terres rares font de bons qubits, dit Zhong, car leurs électrons f blindés peuvent stocker des données quantiques pendant de longues périodes. Un jour, les scientifiques pourraient même manipuler les propriétés d'émission de lumière des qubits de terres rares pour partager des informations entre ordinateurs quantiques. Cela pourrait donner naissance à un Internet quantique, dit Zhong.

Il est trop tôt pour prédire exactement comment les métaux des terres rares stimuleront l'expansion de toutes ces technologies émergentes. Mais il est probablement prudent de dire : il vaut mieux que les terres rares ne soient pas trop rares, car nous allons en avoir besoin de beaucoup.

alliage: Un mélange d'un métal et d'un ou plusieurs éléments (métalliques ou non métalliques) dans lequel les éléments individuels sont soigneusement mélangés à un niveau microscopique.

atome : L'unité de base d'un élément chimique. Les atomes sont constitués d'un noyau dense qui contient des protons chargés positivement et des neutrons non chargés. Le noyau est mis en orbite par un nuage d'électrons chargés négativement.

numéro atomique: Le nombre de protons dans un noyau atomique, qui détermine le type d'atome et son comportement.

billet de banque : Terme désignant le papier-monnaie pliable (certains pays peuvent désormais utiliser du plastique). Les billets de banque - parfois appelés billets, comme dans un "billet de 20 dollars" - sont de différentes coupures et peuvent varier en couleur ou en taille. Les billets de banque américains sont souvent appelés « billets verts » en raison de leur couleur principalement verte.

binaire : Quelque chose ayant deux parties intégrantes. (en mathématiques et en informatique) Système numérique où les valeurs sont représentées à l'aide de deux symboles 1 (activé) ou 0 (désactivé).

bit : (en informatique) Le terme est l'abréviation de chiffre binaire. Il a une valeur de 0 ou 1.

lier : (en chimie) Un attachement semi-permanent entre les atomes - ou groupes d'atomes - dans une molécule. Il est formé par une force d'attraction entre les atomes participants. Une fois liés, les atomes fonctionneront comme une unité. Pour séparer les atomes composants, l'énergie doit être fournie à la molécule sous forme de chaleur ou d'un autre type de rayonnement.

bore: L'élément chimique ayant le numéro atomique 5. Son symbole scientifique est B.

catalyseur : (v. catalyser) Une substance qui aide une réaction chimique à se dérouler plus rapidement. Les exemples incluent des enzymes et des éléments tels que le platine et l'iridium.

réaction chimique: Un processus qui implique le réarrangement des molécules ou de la structure d'une substance, par opposition à un changement de forme physique (comme d'un solide à un gaz).

consultant : Quelqu'un qui effectue un travail en tant qu'expert externe, généralement pour une entreprise ou une industrie. Les consultants "indépendants" travaillent souvent seuls, en tant qu'individus qui signent un contrat pour partager leurs conseils d'expert ou leurs compétences analytiques pendant une courte période avec une entreprise ou une autre organisation.

cœur: Quelque chose - généralement de forme ronde - au centre d'un objet.

corroder: (n. corrosion) Processus chimique qui affaiblit ou détruit des matériaux normalement robustes, comme les métaux ou la roche.

cosmos: (adj. cosmique) Un terme qui fait référence à l'univers et à tout ce qu'il contient.

huile brute: Pétrole tel qu'il sort du sol.

numérique: (en informatique et ingénierie) Adjectif indiquant que quelque chose a été développé numériquement sur un ordinateur ou sur un autre appareil électronique, basé sur un système binaire (où tous les nombres sont affichés en utilisant uniquement une série de zéros et de uns).

courant électrique: Un flux de charge électrique — électricité — provenant généralement du mouvement de particules chargées négativement, appelées électrons.

électricité: Un flux de charge, généralement issu du mouvement de particules chargées négativement, appelées électrons.

un rayonnement électromagnétique : Énergie qui se déplace sous forme d'onde, y compris les formes de lumière. Le rayonnement électromagnétique est généralement classé par sa longueur d'onde. Le spectre du rayonnement électromagnétique va des ondes radio aux rayons gamma. Il comprend également les micro-ondes et la lumière visible.

électron : Une particule chargée négativement, généralement trouvée en orbite autour des régions extérieures d'un atome ; aussi, le transporteur d'électricité dans les solides.

électronique: Appareils alimentés par l'électricité mais dont les propriétés sont contrôlées par les semi-conducteurs ou d'autres circuits qui canalisent ou contrôlent le mouvement des charges électriques.

élément : Un bloc de construction d'une structure plus grande. (en chimie) Chacune de plus de cent substances pour lesquelles la plus petite unité de chacune est un atome unique. Les exemples incluent l'hydrogène, l'oxygène, le carbone, le lithium et l'uranium.

ingénieur : Une personne qui utilise les sciences et les mathématiques pour résoudre des problèmes. En tant que verbe, concevoir signifie concevoir un appareil, un matériau ou un processus qui résoudra un problème ou un besoin non satisfait.

europium : Un élément chimique rare qui apparaît comme un métal argenté lorsqu'il est pur. Il se trouve dans certains minéraux et peut être utilisé pour retracer la source de grains minéraux transportés sur de longues distances par l'eau ou le vent.

électrons f : Ce sont les électrons (jusqu'à 14) qui peuvent vivre dans la coquille d'atomes plus gros. Il y a sept orbitales dans cette coquille "f". Chacune de ces orbitales est capable d'héberger jusqu'à deux électrons.

fibre: Quelque chose dont la forme ressemble à un fil ou à un filament.

fiction: (adj. fictif) Une idée ou une histoire inventée, pas une description d'événements réels.

champ: (en physique) Région de l'espace où opèrent certains effets physiques, tels que le magnétisme (créé par un champ magnétique), la gravité (par un champ gravitationnel), la masse (par un champ de Higgs) ou l'électricité (par un champ électrique).

fluorescent : (adj. fluorescent) Le processus d'absorption de la lumière d'une longueur d'onde (couleur) et de réémission sous une longueur d'onde différente. Cette lumière réémise est connue sous le nom de fluorescence.

force: Une influence extérieure qui peut modifier le mouvement d'un corps, maintenir les corps proches les uns des autres ou produire un mouvement ou une contrainte dans un corps immobile.

fracture : (nom) Une pause. (verbe) Casser quelque chose et provoquer des fissures ou une séparation de quelque chose.

Générateur: Un dispositif utilisé pour convertir l'énergie mécanique en énergie électrique.

Zone Boucle d'or: Un terme que les scientifiques peuvent utiliser pour décrire une plage étroite dans un continuum qui est "juste" pour que quelque chose se produise.

vert: (en chimie et sciences de l'environnement) Un adjectif pour décrire des produits et des processus qui causeront peu ou pas de dommages aux êtres vivants ou à l'environnement.

héberger : (v.) L'acte de fournir une maison ou un environnement pour quelque chose. Un site Web, par exemple, pourrait héberger des photos, des nouvelles ou d'autres types d'informations.

intergalactique: Un adjectif qui décrit une certaine position entre les galaxies.

l'Internet : Un réseau de communications électroniques. Il permet aux ordinateurs du monde entier de se connecter à d'autres réseaux pour rechercher des informations, télécharger des fichiers et partager des données (y compris des images).

fer : Un élément métallique commun aux minéraux de la croûte terrestre et de son noyau chaud. Ce métal se trouve également dans la poussière cosmique et dans de nombreuses météorites.

les lanthanides : Une série de 15 métaux, tous radioactifs — et donc toxiques. Ils ont tendance à être affichés sous les sept premières lignes d'un tableau périodique conventionnel des éléments. Ils ont des numéros atomiques allant de 57 (lanthane) à 71 (lutécium). Les actinides ont été isolés pour la première fois de la gadolinite, un minéral trouvé à Ytterby, en Suède, en 1787. Le nom de cette ville a donné le nom d'ytterbium (numéro atomique 70), pour l'un des éléments finalement isolé de la gadolinite. Comme les actinides, les éléments lanthanides sont appelés métaux des terres rares.

laser : Un appareil qui génère un faisceau intense de lumière cohérente d'une seule couleur. Les lasers sont utilisés pour le perçage et la coupe, l'alignement et le guidage, le stockage de données et la chirurgie.

luminescence : La lueur produite par un processus chimique à des températures relativement basses. Certains animaux sont capables de luminescence, sur la base de réactions chimiques à l'intérieur de leur corps.

aimant: Un matériau qui contient généralement du fer et dont les atomes sont disposés de manière à attirer certains métaux.

champ magnétique: Une zone d'influence créée par certains matériaux, appelés aimants, ou par le mouvement de charges électriques.

magnétisme: L'influence attractive, ou force, créée par certains matériaux, appelés aimants, ou par le mouvement des charges électriques.

malléable : Quelque chose dont la forme peut être modifiée, généralement en martelant ou en se déformant autrement avec la pression. (en sciences sociales) Attitudes ou comportements qui peuvent être modifiés par la pression sociale ou la logique.

métal: Quelque chose qui conduit bien l'électricité, a tendance à être brillant (réfléchissant) et est malléable (ce qui signifie qu'il peut être remodelé avec de la chaleur et pas trop de force ou de pression).

modèle : Une simulation d'un événement du monde réel (généralement à l'aide d'un ordinateur) qui a été développée pour prédire un ou plusieurs résultats probables. Ou un individu qui est censé montrer comment quelque chose fonctionnerait ou regarderait les autres.

moteur : Un appareil qui convertit l'électricité en mouvement mécanique. (en biologie) Terme faisant référence au mouvement.

IRM : Abréviation d'imagerie par résonance magnétique. Il s'agit d'une technique d'imagerie permettant de visualiser les organes internes mous, comme le cerveau, les muscles, le cœur et les tumeurs cancéreuses. L'IRM utilise des champs magnétiques puissants pour enregistrer l'activité des atomes individuels.

nanomètre : Un milliardième de mètre. C'est une unité si petite que les chercheurs l'utilisent comme étalon pour mesurer les longueurs d'onde de la lumière ou les distances au sein des molécules. Pour la perspective, un cheveu humain moyen mesure environ 60 000 nanomètres de large.

naviguer: Se repérer dans un paysage à l'aide d'indices visuels, d'informations sensorielles (comme les odeurs), d'informations magnétiques (comme une boussole interne) ou d'autres techniques.

néodyme : Un élément chimique qui apparaît comme un métal doux et argenté lorsqu'il est pur. Il se trouve dans certains minéraux et peut être utilisé pour retracer la source de grains minéraux transportés sur de longues distances par l'eau ou le vent. Son symbole scientifique est Nd.

neutron : Une particule subatomique ne portant aucune charge électrique qui est l'un des éléments de base de la matière. Les neutrons appartiennent à la famille des particules appelées hadrons.

noyau : Le pluriel est noyaux. (en biologie) Structure dense présente dans de nombreuses cellules. Typiquement une seule structure arrondie enfermée dans une membrane, le noyau contient des informations génétiques. (en astronomie) Corps rocheux d'une comète, portant parfois une enveloppe de glace ou de gaz gelés. (en physique) Le noyau central d'un atome, contenant la majeure partie de sa masse.

fibre optique: Un long brin de verre ou une autre fibre utilisée pour transmettre des signaux lumineux (tels que ceux utilisés pour envoyer des signaux de téléphone, de télévision et d'autres communications).

orbital : Adjectif désignant quelque chose en rapport avec les orbites. (en chimie et en physique subatomique) Le ou les motifs d'électrons (et leur densité) qui se forment dans un atome ou une molécule.

minerai: Une roche ou un minéral naturellement formé qui contient un métal qui peut être extrait pour une nouvelle utilisation.

phosphore : Un produit chimique synthétique qui brille lorsqu'il est excité par des électrons. Il est généralement utilisé (souvent en combinaison avec d'autres) pour revêtir des LED, des lampes fluorescentes ou des tubes à rayons cathodiques afin de produire une couleur de lumière souhaitée.

physicien: Un scientifique qui étudie la nature et les propriétés de la matière et de l'énergie.

poteaux: (en physique et électrotechnique) Les extrémités d'un aimant.

programmable: Un appareil ou un système qui contient un ordinateur, qui permet aux fonctions de changer d'une manière prescrite, généralement déterminée par l'utilisateur ou le fabricant.

quantum: (pl. quanta) Un terme qui fait référence à la plus petite quantité de quoi que ce soit, en particulier d'énergie ou de masse subatomique.

radar : Un système pour calculer la position, la distance ou toute autre caractéristique importante d'un objet distant. Cela fonctionne en envoyant des ondes radio périodiques qui rebondissent sur l'objet, puis en mesurant le temps qu'il faut à ce signal rebondi pour revenir. Le radar peut détecter des objets en mouvement, comme des avions. Il peut également être utilisé pour cartographier la forme des terres, même les terres couvertes de glace.

rayonner : (en physique) Émettre de l'énergie sous forme d'ondes. (n.m.radiation)

gamme : L'étendue complète ou la distribution de quelque chose. Par exemple, l'aire de répartition d'une plante ou d'un animal est la zone dans laquelle elle existe naturellement.

terres rares: (en sciences de la Terre) Il s'agit d'un groupe d'éléments métalliques qui ont tendance à être mous, pliables et chimiquement réactifs.

résilient : (n. résilience) Être capable de se remettre assez rapidement d'obstacles ou de conditions difficiles. (dans les matériaux) La capacité de quelque chose à rebondir ou à reprendre sa forme d'origine après avoir plié ou tordu le matériau.

résistance: (en physique) Quelque chose qui empêche un matériau physique (comme un bloc de bois, un écoulement d'eau ou d'air) de se déplacer librement, généralement parce qu'il fournit une friction pour empêcher son mouvement.

Satellite: Une lune en orbite autour d'une planète ou un véhicule ou un autre objet manufacturé qui orbite autour d'un corps céleste dans l'espace.

capteur : Un appareil qui recueille des informations sur les conditions physiques ou chimiques - telles que la température, la pression barométrique, la salinité, l'humidité, le pH, l'intensité lumineuse ou le rayonnement - et stocke ou diffuse ces informations. Les scientifiques et les ingénieurs s'appuient souvent sur des capteurs pour les informer des conditions qui peuvent changer au fil du temps ou qui existent loin de l'endroit où un chercheur peut les mesurer directement.

coquille: (en physique) Les trajectoires orbitales que les électrons empruntent autour du noyau d'un atome.

téléphone intelligent: Un téléphone cellulaire (ou mobile) qui peut exécuter une multitude de fonctions, y compris la recherche d'informations sur Internet.

société: Un groupe intégré de personnes ou d'animaux qui généralement coopèrent et se soutiennent pour le plus grand bien de tous.

onde sonore : Une onde qui transmet le son. Les ondes sonores ont des bandes alternées de haute et de basse pression.

synthétique : Un adjectif qui décrit quelque chose qui n'est pas apparu naturellement, mais qui a plutôt été créé par des personnes. De nombreux matériaux synthétiques ont été développés pour remplacer les matériaux naturels, tels que le caoutchouc synthétique, le diamant synthétique ou une hormone synthétique. Certains peuvent même avoir une composition chimique et une structure identiques à l'original.

système : Un réseau de pièces qui travaillent ensemble pour réaliser une fonction. Par exemple, le sang, les vaisseaux et le cœur sont les principaux composants du système circulatoire du corps humain. De même, les trains, les plates-formes, les voies, les signaux routiers et les viaducs font partie des composants potentiels du système ferroviaire d'un pays. Le système peut même être appliqué aux processus ou aux idées qui font partie d'une méthode ou d'un ensemble ordonné de procédures pour accomplir une tâche.

technologie: L'application des connaissances scientifiques à des fins pratiques, en particulier dans l'industrie - ou les dispositifs, processus et systèmes qui résultent de ces efforts.

théorique : Un adjectif pour une analyse ou une évaluation de quelque chose qui est basée sur une connaissance préexistante de la façon dont les choses se comportent. Il n'est pas basé sur des essais expérimentaux. La recherche théorique a tendance à utiliser les mathématiques - généralement effectuées par des ordinateurs - pour prédire comment ou ce qui se passera pour une série spécifique de conditions. Des tests expérimentaux ou des observations des systèmes naturels seront alors nécessaires pour confirmer ce qui avait été prédit.

tissu : Fait de cellules, c'est l'un des types distincts de matériaux qui composent les animaux, les plantes ou les champignons. Les cellules d'un tissu fonctionnent comme une unité pour remplir une fonction particulière dans les organismes vivants. Différents organes du corps humain, par exemple, sont souvent constitués de nombreux types de tissus différents.

valence : (en chimie et en physique) Les électrons d'un atome qui sont impliqués dans la liaison chimique. Les électrons de Valence sont généralement les électrons les plus externes (ceux qui orbitent le plus loin du noyau).

lumière visible : Un type de rayonnement électromagnétique avec des longueurs d'onde comprises entre 380 nanomètres (violet) et 740 nanomètres (rouge). La lumière visible a des longueurs d'onde plus courtes que la lumière infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio, mais plus longues que la lumière ultraviolette, les rayons X et les rayons gamma.

vague: Une perturbation ou une variation qui se propage dans l'espace et la matière de façon régulière et oscillante.

longueur d'onde : La distance entre un pic et le suivant dans une série de vagues, ou la distance entre un creux et le suivant. C'est aussi l'un des "étalons" utilisés pour mesurer le rayonnement. La lumière visible - qui, comme tout rayonnement électromagnétique, se propage par ondes - comprend des longueurs d'onde comprises entre environ 380 nanomètres (violet) et environ 740 nanomètres (rouge). Les rayonnements dont les longueurs d'onde sont plus courtes que la lumière visible comprennent les rayons gamma, les rayons X et la lumière ultraviolette. Le rayonnement à plus grande longueur d'onde comprend la lumière infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio.

éolienne: Un appareil à énergie éolienne - similaire au type utilisé pour moudre le grain (moulins à vent) il y a longtemps - utilisé pour générer de l'électricité.

Revue :​ H. Brunckova et al. Propriétés de luminescence des couches minces de néodyme, de samarium et de niobate d'europium et de tantalate. Luminescence. Vol. 37, avril 2022, p. 642. doi : 10.1002/bio.4205.

Revue :​ V. Balaram. Éléments de terres rares : un examen des applications, de l'occurrence, de l'exploration, de l'analyse, du recyclage et de l'impact environnemental. Frontières géoscientifiques. Vol. 10 juillet 2019, p. 1285. doi : 10.1016/j.gsf.2018.12.005.

Chapitre de livre :​ LU Khan et ZU Khan. Luminescence des terres rares : spectroscopie électronique et applications. Dans : Manuel de caractérisation des matériaux. Springer, Cham. 19 septembre 2018, p. 345. doi : 10.1007/978-3-319-92955-2_10.

Revue :​ K. Binnemans et al. Terres rares et problème d'équilibre : comment faire face à l'évolution des marchés ? Journal de la métallurgie durable. Vol. 4, 9 février 2018, p. 126. doi : 10.1007/s40831-018-0162-8.

Revue :​ R. Skomski et DJ Sellmyer. Anisotropie des aimants aux terres rares. Journal des terres rares. Vol. 27, août 2009, p. 675. doi : 10.1016/S1002-0721(08)60314-2.

Revue :​ JF Suyver et A. Meijerink. Europium protège l'euro. Chemisch2Weekblad. Vol. 98-4, 16 février 2002, p. 12.

Nikk Ogasa est un rédacteur qui se concentre sur les sciences physiques pour Science News. Il est titulaire d'une maîtrise en géologie de l'Université McGill et d'une maîtrise en communication scientifique de l'Université de Californie à Santa Cruz.

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Note de lisibilité : 8,5