Des scientifiques dévoilent les secrets du mystérieux prométhéum

Prométhée. C'est le nom du titantitan qui, dans la mythologie grecque, a volé le feu sacré de l'Olympe pour le livrer aux humains. Pour les physiciensphysiciens, c'est aussi celui qui a donné son nom à un élément du tableau périodique de la famille des terres raresterres rares. Le prométhium. Un élément hautement radioactif dont l'existence avait été prédite dès 1902, mais qui n'a été produit qu'en 1945. Au laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL) du ministère de l'Énergie américain. Il existe toutefois à l'état naturel. Sur Terre, mais pour pas plus de 600 grammes ! Ou dans certaines météorites.

Jusqu'ici, le prométhium n'était utilisé que dans peu d'applications. Comme source luminescente ou pour veiller au bon fonctionnement des pacemakerspacemakers. Mais les choses pourraient changer grâce, une fois encore, à des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge. Dans la revue Nature, ils détaillent les expériences qu'ils ont menées sur le prométhium - ou tout du moins, sur un complexe chimique de prométhium - pour en dévoiler les propriétés qui pourraient être exploitées. Les 14 autres éléments connus de la famille des lanthanideslanthanides, en effet, sont des métauxmétaux devenus indispensables dans de nombreuses technologies modernes. On en trouve dans les laserslasers ou dans les aimantsaimants permanents des éolienneséoliennes et même dans les médicaments anticancéreux.

Le prométhium est comme les autres lanthanides

Dans l'espoir d'en apprendre plus sur le prométhium, les chercheurs de l'ORNL ont d'abord produit une quantité suffisante de l'isotopeisotope 147 du prométhium. Dans une pureté qui leur permettrait d'étudier ses propriétés chimiques. Les physiciens ont ensuite lié - les chimistes disent « chélaté » - le prométhium à des moléculesmolécules organiques appelées ligandsligands diglycolamide. Et c'est finalement la spectroscopie à rayons Xrayons X qui leur a donné accès à quelques-unes des propriétés du complexe. La longueur de la liaison chimiqueliaison chimique du prométhium avec les atomesatomes voisins, par exemple. Celle-ci restait jusqu'alors inconnue de la science.

Les chercheurs ont ainsi enfin pu confirmer que tous les lanthanides ont une certaine tendance à la contraction. À mesure que leur numéro atomiquenuméro atomique augmente, en effet, les rayons de leurs ionsions diminuent. Cette contraction leur confère des propriétés chimiques et électroniques distinctes. Car la même charge est limitée à un espace rétrécissant.

Le prométhium, chaînon manquant des terres rares

C'est non seulement le fait que le prométhium ne fait pas exception à la règle qui a pu être démontré. Mais le fait aussi, que si la contraction de la liaison chimique s'accélère le long de la série des lanthanides, après le prométhium, elle ralentit considérablement. Selon les chercheurs, cette découverte est importante pour la compréhension des propriétés de ces éléments et de leurs changements structurels le long du tableau périodiquetableau périodique.

Ainsi, les travaux des chercheurs de l'ORNL pourraient, à l'avenir, faciliter la tâche encore difficile de séparationséparation de ces éléments précieux que sont les lanthanides. Une tâche indispensable à leur utilisation dans les technologies modernes. Alors même que la séparation du prométhium restait compliquée à obtenir. « Tout ce que nous qualifions de merveille technologique moderne inclut, sous une forme ou une autre, ces éléments de terres rares, concluent les physiciens. Nous leur ajoutons aujourd'hui le chaînon manquantchaînon manquant. »