Le néodyme, de symbole Nd, est un métal de la famille des terres rares. Son numéro atomique est 60 et sa masse atomique est de 144,242 u. À l’état pur, il s’oxyde à l’air : dans les usages courants, on le rencontre donc plutôt au sein d’alliages ou de composés que sous forme de métal exposé. Sa place parmi les éléments de la famille des lanthanides aide à situer cet élément aux propriétés chimiques proches de celles de ses voisins.
Pourquoi le néodyme est-il important dans les aimants ?
L’application la plus connue est l’aimant néodyme-fer-bore, souvent abrégé en NdFeB. Cet aimant permanent associe le néodyme au fer et au bore. Il permet de produire un champ magnétique intense dans un volume réduit, ce qui le rend utile dans des dispositifs où la place et la masse comptent, par exemple certains moteurs électriques, haut-parleurs et petits appareils électroniques.
Le nom « aimant au néodyme » ne signifie donc pas qu’un aimant courant est fait de néodyme pur. Il désigne un matériau composé de plusieurs éléments. Ses propriétés résultent de leur combinaison et de la structure du matériau, plutôt que du seul métal Nd.
Où le trouve-t-on et comment est-il obtenu ?
Dans la nature, le néodyme est présent dans des minerais contenant plusieurs terres rares, notamment la bastnäsite et la monazite. Il n’y forme généralement pas un gisement isolé : il est mêlé à d’autres éléments de la même famille. La séparation repose sur des procédés industriels qui tirent parti de leurs différences chimiques, puis le néodyme séparé peut être transformé en métal ou en composés.
Le terme « terre rare » ne signifie pas nécessairement que l’élément est extrêmement rare dans la croûte terrestre. La difficulté tient notamment au fait que les lanthanides se trouvent ensemble dans les minerais et qu’il faut les séparer. Le Panorama des terres rares de MineralInfo présente cette famille et ses occurrences minérales.
Que font ses composés dans le verre et les lasers ?
Les propriétés optiques du néodyme sont exploitées dans les verres. Ajouté au verre, il peut donner des teintes violettes, rouges ou grises ; certains verres contenant du néodyme filtrent aussi des bandes précises de lumière. Des verres de ce type ont servi à des travaux de spectroscopie et à des lunettes de protection pour le soudage et le travail du verre, selon le Jefferson Lab.
Dans un laser, le néodyme est incorporé à un matériau solide, par exemple un cristal ou un verre. Excité par une source d’énergie, ce matériau peut produire un faisceau laser. Les lasers au grenat d’yttrium-aluminium dopé au néodyme, dits YAG-néodyme, sont utilisés dans diverses applications industrielles, dont le soudage, le perçage et la gravure. L’INRS décrit leurs usages et rappelle que les risques dépendent des caractéristiques du laser et de l’exposition.
D’où vient son nom ?
En 1885, le chimiste Carl Auer von Welsbach a séparé le « didyme », que l’on croyait être un élément unique, en deux éléments : le néodyme et le praséodyme. Le nom néodyme vient du grec et signifie « nouveau jumeau », en référence au lien historique entre ces deux éléments. Le musée Auer von Welsbach retrace cette séparation et l’origine des noms.
Le néodyme illustre ainsi l’écart entre un élément chimique et les matériaux qui l’emploient : le Nd fournit une partie des propriétés d’un aimant ou d’un matériau optique, mais les performances et les usages dépendent de la composition et de la forme du matériau final.