Dysprosium

Le dysprosium est un métal faisant partie des terres rares, d'aspect gris argenté. Comme les autres membres de la famille des lanthanides, il est malléable, ductile et assez mou pour être coupé avec un couteau. Il est assez stable dans l'air.

Il coûtait un peu plus de 10 euros le kilogramme en 2003, contre plus de 320 en 2011[6].

Le dysprosium a été découvert par Paul Émile Lecoq de Boisbaudran en 1886. Lecoq de Boisbaudran l'a identifié à partir du holmium et lui a donné le nom dysprosium d'après le grec dysprositos signifiant « difficile à obtenir »[8]. Il a fallu attendre jusque dans les années 1950 pour pouvoir l'isoler sous une forme relativement pure[9].

Échantillons de dysprosium.

Sulfate de dysprosium Dy₂(SO₄)₃.

C'est un élément dont l'utilisation semble devoir se développer rapidement. Ses sels solubles sont considérés comme moyennement toxiques et ses sels insolubles comme non toxiques. Les propriétés pharmacologiques, toxicologiques et écotoxicologiques des sels de chlorure de dysprosium ont été évaluées dans les années 1960, avec la conclusion que leur toxicité retardée aiguë et les symptômes qu'ils induisent sont comparables à ceux des autres membres du même groupe chimique[10], sans impacts visibles en termes d'histologie, de croissance ou de valeurs hématologiques (sur animaux exposés durant 12 semaines). Mais comme les chlorures d'holmium et d'erbium, le chlorure de dysprosium a un effet dépresseur et induit la mort produite par paralysie respiratoire associée à un collapsus cardiovasculaire[10]. Le contact avec l'œil (expérimentalement) entraîne une conjonctivite passagère et une ulcération[10]. Il semble sans effet à court et moyen termes sur la peau saine, mais sur une peau abrasée il provoque des cicatrices anormalement profondes avec perte des poils. Tout comme ses confrères chimiques, en tant que corps étranger (expérimentalement administré par voie intradermique) il provoque une réaction immunitaire se traduisant notamment par des nodules avec cellules géantes et formation de cristaux[10].

Testé sous forme de [¹⁶⁶Dy]DyCl₃ (avec son isotope radioactif [¹⁶⁶Dy]), il s'est avéré cytotoxique et génotoxique dans la moelle osseuse (et alors myélosuppresseur), il a pour cette raison été en 2004 proposé comme possible agent de radiochimiothérapie pour le traitement de certains cancers (myélomes, cancers du sang) chez l'homme (après de premiers tests chez la souris de laboratoire)[11].

Bien qu'on manque encore de données sur sa toxicologie systémique chez l'homme et l'animal (comme pour le lithium (Li) et le zirconium (Zr)) et les homologues chimiques du dysprosium que sont d'autres « terres rares » telles que l'yttrium (Y), le néodyme (Nd), le praséodyme (Pr), le gadolinium (Gd), le lanthane (La), le cérium (Ce), l'europium (Eu) , le lithium (Li) et le zirconium (Zr)), il est proposé de l'utiliser pour améliorer les propriétés mécaniques d'alliages, dont alliages « résorbables » (plus que réellement biodégradables) de magnésium[12] destinés à être chirurgicalement implantés dans le corps humain[13]. Selon une étude récente (2010), il est toutefois moins cytotoxique que le lanthane et le cérium[13].

• Aéronautique : On ajoute du dysprosium à des alliages de magnésium que l'on utilise dans l'aéronautique. Il augmente la dureté du matériau et facilite sa transformation ;
• Disques magnéto-optiques : dans les mini-disques on utilise comme matériau d'enregistrement un alliage d'un métal ferromagnétique (fer, cobalt, nickel) avec des terres rares (terbium, gadolinium et dysprosium) ;
• Aimants permanents : des alliages de terres rares avec entre autres du fer, du cobalt, du nickel, de l'aluminium possèdent de bonnes propriétés magnétiques et sont utilisés pour des aimants permanents. Dans le cas du dysprosium, il s'agit de Al₂Dy₃ ;
• Tout comme l'holmium[14], on l'a récemment proposé comme agent de contraste pour l'imagerie médicale faite par résonance magnétique nucléaire[14] ;
• Protection contre les rayons X : dans les tabliers de protection, on utilise des alliages de dysprosium avec du plomb ou des céramiques incluant de l'oxyde de dysprosium Dy₂O₃ ;
• Lampes à vapeur d'halogénures de métaux : elles contiennent des halogénures de terres rares comme le dysprosium, l'holmium et le thulium ;
• En alliage avec le titane, sous forme de titanate de dysprosium, en raison de sa capacité à absorber des neutrons et à résister à l'irradiation et aux hautes températures[15], il pourrait bientôt être utilisé dans les barres de contrôle de réacteurs nucléaires[16] - [17] ;
• Il a récemment (2012) été proposé comme ligand aux propriétés magnétiques et luminescentes jugées intéressantes[18]. Ainsi, la marque horlogère suisse Rolex a déposé un brevet concernant cette application[19].

En avril 2018, dans la revue Nature des chercheurs japonais estiment que les gisements nouveaux détectés à l'Est du Japon représentent sur 2 500 km² environ 16 millions de tonnes de terres rares, situées dans le sédiment marin, à plus de 5 000 mètres de profondeur ; sur 2499 km2, le fond recèlerait plus de 16 millions de tonnes d'oxydes de terres rares, soit 730 ans de réserve pour le dysprosium (et aussi 780 ans d'approvisionnement mondial en yttrium, 620 ans pour l'europium, 420 ans pour le terbium, selon une publication d'avril 2018 dans Scientific Reports[20] - [21].

• (en) M.R. Ganjali, R. Zare-Dorabei, P. Norouzi (2009), Design and construction of a novel optical sensor for determination of trace amounts of dysprosium ion; Sensors and Actuators B: Chemical, Volume 143, Issue 1, 4 December 2009, Pages 233-238 (résumé)
• (en) Y. Castrillejo, M.R. Bermejo, A.I. Barrado, R. Pardo, E. Barrado, A.M. Martínez (2005), Electrochemical behaviour of dysprosium in the eutectic LiCl–KCl at W and Al electrodes ; Electrochimica Acta, Volume 50, Issue 10, 15 March 2005, Pages 2047-2057 (résumé)
• (en) R. Bedogni, J.M. Gómez-Ros, A. Esposito, A. Gentile, M. Chiti, L. Palacios-Pérez, M. Angelone, L. Tana, Workplace testing of the new single sphere neutron spectrometer based on Dysprosium activation foils (Dy-SSS) ; Nuclear Instruments and Methods in Physics Research ; Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Volume 684, 21 August 2012, Pages 105-108 (résumé)
• (en) D.K. Singh, M.K. Kotekar, H. Singh (2008), Development of a solvent extraction process for production of nuclear grade dysprosium oxide from a crude concentrate ; Desalination, Volume 232, Issues 1–3, 30 November 2008, Pages 49-58 (résumé)
• J.W.M. Dekker, P.F.A. Klinkenberg, J.F. Langkemper Optical isotope shifts and nuclear deformation in dysprosium ; Physica, Volume 39, Issue 3, 26 August 1968, Pages 393-412 (résumé)
• (en) A. Saïla, M. Gibilaro, L. Massot, P. Chamelot, P. Taxil, A.M. Affoune (2010), Electrochemical behaviour of dysprosium(III) in LiF–CaF2 on Mo, Ni and Cu electrodes ; Journal of Electroanalytical Chemistry, Volume 642, Issue 2, 15 April 2010, Pages 150-156 (résumé)