Le dysprosium est un élément chimique de la famille des lanthanides. Il appartient à la 6e période et au bloc f du tableau périodique des éléments. Le dysprosium a pour symbole Dy et pour numéro atomique 66. Son nom est tiré du grec δυσπρόσιτος ou dus-prósitos qui signifie littéralement « difficile à obtenir ». Le dysprosium est de couleur argenté brillant et résiste à la corrosion à l’air sec et à température ambiante. Cet élément est utilisé dans de nombreuses applications modernes, notamment les aimants permanents, les lasers et les lampes à incandescence.
Le dysprosium est un métal de transition de la série des lanthanides. Comme tous les métaux de transition, il est mou, c’est-à-dire qu’il est facilement déformable sous l’action d’une force externe. Le dysprosium est malléable et peut être étiré en un fil fin. Ces propriétés sont dues à la structure cristalline du dysprosium, qui possède une structure hexagonale compacte.
Le dysprosium possède 36 isotopes, dont seuls sept sont stables et ne subissent pas de désintégration radioactive : 156Dy, 158Dy, 160Dy, 161Dy, 162Dy, 163Dy et 164Dy. L’isotope le plus abondant est le 164Dy, qui représente 28,2 % du dysprosium naturel.
Les propriétés chimiques et physiques du dysprosium sont similaires à celles d’autres éléments des terres rares, tels que le praséodyme (Pr), l’europium (Eu), le lithium (Li), le gadolinium (Gd), le lanthane (La), le cérium (Ce), l’yttrium (Y), le néodyme (Nd) et le zirconium (Zr).
Le dysprosium a été découvert en 1886 par le chimiste français Paul Émile Lecoq de Boisbaudran à partir d’un échantillon d’holmium. Il a nommé l’élément dysprosium en référence au mot grec « dysprositos», qui signifie « difficile à obtenir ». Le dysprosium a été initialement considéré comme un élément rare et peu intéressant, mais son utilisation a augmenté dans les années cinquante avec l’avènement des aimants permanents. Par ailleurs, il n’a été isolé sous sa forme pure qu’à partir de cette époque.
En 2003, le prix du dysprosium était supérieur à 10 euros par kilogramme. En 2011, le prix a augmenté jusqu’à 320 euros par kilogramme.
Le chlorure de dysprosium est disponible sous forme de sels solubles et de sels insolubles. Les sels solubles de chlorure de dysprosium sont peu toxiques, et ne sont nocifs pour la santé qu’à des concentrations élevées. Par ailleurs, les sels insolubles sont considérés comme non toxiques et ne présentent aucun risque pour la santé. Des études ont été menées dans les années soixante pour évaluer les effets pharmacologiques et toxiques des sels de chlorure de dysprosium. Les résultats ont montré que le chlorure de dysprosium n’a pas d’impact visible sur la santé des animaux exposés pendant 12 semaines. En effet, les animaux n’ont pas montré de changements dans leurs tissus biologiques, leur croissance ou leur composition sanguine.
L’inhalation ou l’ingestion du chlorure de dysprosium peut entraver le système respiratoire et cardiovasculaire, et même causer la mort. Les chlorures d’holmium et d’erbium ont des effets similaires. Le chlorure de dysprosium peut causer des lésions oculaires, comme une conjonctivite passagère et une ulcération, si le produit entre en contact avec les yeux. Il ne cause pas de dommages importants sur la peau. Cependant, si elle est abîmée, l’exposition au produit peut causer des cicatrices profondes et une perte de poils. Il peut déclencher une réaction immunitaire lorsqu’il est administré sous la peau et créer des nodules.
Les effets du chlorure de dysprosium [166Dy]DyCl3 avec l’isotope radioactif 166Dy sur la moelle osseuse ont été testés. Les résultats ont montré que ce produit est toxique pour les cellules et génotoxique (pouvant endommager l’ADN) pour la moelle osseuse. Il entraîne une suppression de la production de cellules sanguines (myélosuppression). Par conséquent, en 2004, ce produit a été proposé en radiochimiothérapie pour traiter certains types de cancer, comme les myélomes et les cancers du sang chez l’homme.
Contrairement aux autres éléments de la famille des terres rares, il existe peu d’informations sur la façon dont le dysprosium affecte le corps humain et les animaux. Le dysprosium est proposé pour améliorer les propriétés des alliages, notamment pour les implants chirurgicaux en magnésium. Il a la capacité de rendre ces alliages plus résistants et durables. En 2010, une étude a montré que le dysprosium était moins toxique pour les cellules que ses homologues chimiques, le lanthane et le cérium.
Le dysprosium est ajouté à des alliages de magnésium utilisés dans l’aéronautique pour obtenir des matériaux plus performants et plus résistants.
Les éléments des terres rares ont des propriétés magnétiques uniques qui améliorent les performances des disques magnéto-optiques. En particulier, le dysprosium est ajouté en alliage avec des métaux ferromagnétiques (fer, cobalt, nickel) pour permettre une meilleure stabilité des données enregistrées.
Les alliages de terres rares avec du fer, du cobalt, du nickel et de l’aluminium sont connus pour posséder de bonnes propriétés magnétiques et sont utilisés pour fabriquer des aimants permanents. Ces derniers conservent leur aimantation en l’absence de champ magnétique extérieur. Ils sont utilisés dans de nombreux dispositifs, tels que les moteurs électriques, les générateurs, les disques durs et les haut-parleurs. Le dysprosium est allié avec l’aluminium pour produire un alliage particulier appelé Al2Dy3.
Le dysprosium agit comme agent de contraste en IRM (imagerie médicale par résonance magnétique nucléaire) pour aider les médecins à diagnostiquer et à traiter les maladies.
Les alliages de dysprosium sont utilisés dans les tabliers de protection contre les rayons X. Ceux-ci sont portés par les professionnels de la santé lorsqu’ils effectuent des radiographies ou des examens d’imagerie médicale pour se protéger des rayonnements ionisants. Les alliages de dysprosium sont souvent mélangés avec du plomb ou des céramiques contenant de l’oxyde de dysprosium Dy2O3 pour renforcer la protection.
Les lampes à vapeur d’halogénures de métaux contiennent des halogénures de terres rares, tels que le dysprosium, l’holmium et le thulium. Ces types de lampes utilisent un gaz sous pression pour produire de la lumière. Elles sont utilisées dans une variété d’applications, notamment les projecteurs de cinéma, les expositions artistiques et l’éclairage des rues.
Le titanate de dysprosium, alliage du dysprosium avec le titane, pourrait bientôt servir dans les barres de contrôle de réacteurs nucléaires. Il a la capacité d’absorber les neutrons, contrôlant ainsi la réaction de fission nucléaire. Par ailleurs, il peut résister à l’irradiation et aux hautes températures. Ces propriétés le rendent utile pour les applications nucléaires lorsque la résistance aux dommages causés par les rayonnements et les hautes températures est requise.
Le dysprosium a été suggéré comme ligand, une molécule qui se lie à une autre pour former un complexe. En l’utilisant de cette manière, on peut obtenir des propriétés magnétiques et luminescentes utiles dans différents domaines comme l’horlogerie. En effet, la marque suisse Rolex a déposé un brevet pour cette application du dysprosium en 2012.
En 2018, les chercheurs japonais ont découvert de nouveaux gisements de terres rares dans les sédiments marins à l’est du Japon. Ils couvrent une superficie d’environ 2 500 km2, à une profondeur de 5 000 mètres, et contiennent plus de 16 millions de tonnes d’oxydes de terres rares, représentant 730 ans de réserves pour le dysprosium. Ces gisements peuvent également fournir suffisamment d’yttrium pour 780 ans, d’europium pour environ 620 ans et enfin de terbium pour environ 420 ans.
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