30 faits amusants sur Cristaux

Quel matériau courant sert d'exemple classique de solide amorphe, sans structure cristalline ?

Un cristal idéal ne comporte aucun défaut ; au-delà d'une certaine concentration de défauts, la notion de structure cristalline cesse d'être utile.

Comment nomme-t-on la plus petite partie d'un réseau cristallin qui permet de recomposer tout l'empilement ?

Dans un cristal, un même motif se répète à l'identique un très grand nombre de fois selon un réseau régulier, à l'inverse d'un solide amorphe.

Qui réalise dans l'ombre les clichés de diffraction de l'ADN exploités par Crick et Watson en 1953 ?

La structure en double hélice fut déduite de l'analyse des clichés de diffraction de la molécule cristallisée, comme pour les protéines et les virus.

À quel état de la matière l'état amorphe s'apparente-t-il fortement ?

La frontière n'est pas étanche : il existe aussi des cristaux liquides, qui combinent ordre cristallin et fluidité.

Sur combien de siècles l'histoire de la cristallographie s'étale-t-elle principalement ?

Ce sont les XIXe et XXe siècles ; l'ordre interne des cristaux, pourtant visible dans leurs facettes, est resté très longtemps incompris.

Qu'obtient-on en éclairant un cristal aux rayons X dans une orientation particulière ?

Ces clichés dits « de diffraction » présentent les mêmes symétries que le cristal, car le rayonnement n'est diffracté que dans des directions spécifiques.

Quel matériau illustre un cristal réduit à une seule couche d'atomes ?

Un nanocristal peut ainsi descendre jusqu'à l'épaisseur d'un atome, cas extrême d'un monocristal dont une dimension est inférieure à 100 nanomètres.

Quel minéral Strabon désignait-il en inventant le mot « Krystallos » ?

L'émerveillement devant les pierres est ancien : dans l'Antiquité, le diamant, le saphir, l'émeraude et le rubis étaient déjà très appréciés.

Quel physicien découvre que les rayons X sont diffractés par la matière cristalline ?

Cette découverte établit la nature réticulaire des cristaux : des familles de plans d'atomes séparés par une distance constante, dite interréticulaire.

Quelle notion Haüy explique-t-il du même coup en retrouvant la loi de la constance des angles ?

Dans un empilement de parallélépipèdes, les angles sont conservés, ce qui redonne naturellement la loi de Romé de L'Isle.

En dessous de quelle dimension un monocristal est-il considéré comme une nanoparticule ?

Ces nanoparticules cristallines portent aussi le nom de nanocristaux ; il suffit qu'une seule de leurs dimensions passe sous ce seuil.

En quelle année les Bragg, père et fils, reçoivent-ils le prix Nobel ?

William Lawrence Bragg, aidé par son père Sir William Henry Bragg, a engagé le travail de caractérisation des structures cristallines.

À quels spécialistes la cristallographie fut-elle d'abord réservée ?

La discipline prend son envol en France, portée par trois figures : Jean-Baptiste Romé de L'Isle, René Just Haüy et Auguste Bravais.

Combien de types de réseaux de Bravais existe-t-il ?

Ces réseaux regroupent 32 classes de symétrie et se rangent eux-mêmes en 7 systèmes qui définissent la forme de la brique élémentaire.

Quel cristal l'abbé Haüy laisse-t-il tomber, une chute fortuite qui fonde sa théorie ?

Les fragments, de tailles différentes, présentaient tous le même caractère de facette que le cristal d'origine, d'où l'idée d'un empilement de briques identiques.

Selon quel réseau le chlorure de sodium du sel de mer cristallise-t-il ?

Le sel de mer est un bon exemple pour comprendre la notion de brique élémentaire et de motif qui se répète à l'intérieur.

Quel nom donne-t-on à un cristal assez grand pour être visible à l'œil nu ?

La plupart des solides cristallisés sont en réalité polycristallins : ils se composent de nombreux microcristaux accolés, appelés cristallites.

En quelle année Auguste Bravais publie-t-il son étude mathématique classant les cristaux ?

Cette analyse montre qu'on ne peut pas disposer les points d'un réseau de façon arbitraire, comme dans le cas plus simple d'un réseau plan.

Selon Haüy, de quels minuscules reliefs les faces d'un cristal sont-elles formées ?

Haüy appelle « décroissement égal sur tous les sommets » l'opération qui retire des parallélépipèdes en nombre décroissant à partir des sommets ou d'une arête.

Quelle forme ont les « molécules » qu'Haüy emboîte pour constituer un solide homogène ?

Avec ce modèle, la forme d'un cristal dépend du nombre d'éléments qui le composent, ses faces étant formées de minuscules gradins.

Sur quel alliage rapidement solidifié Dan Shechtman travaillait-il au début des années 1980 ?

Son spécimen donnait un cliché de diffraction très net, signe d'une structure cristalline, mais à symétrie pentagonale, jugée impossible jusque-là.

Avec quels prismes Haüy montre-t-il qu'il est impossible de construire un cristal ?

Cette impossibilité, valable aussi pour les prismes octogonaux, découle de sa description des formes par trois types de parallélépipèdes primitifs.

Quel minéral illustre la morphologie octaédrique obtenue par décroissement à partir d'un cube ?

Ce « décroissement égal sur tous les sommets » permet à Haüy d'expliquer un grand nombre de formes naturelles à partir d'un seul principe.

De quel savant Romé de L'Isle reprend-il les travaux pour sa loi sur les angles des cristaux ?

Sa loi de 1772 énonce que deux faces adjacentes d'un cristal forment toujours des angles égaux, même si les faces ont des tailles différentes.

Selon quel type de réseau cristallisent le zinc et le titane ?

Le fer et le chrome adoptent, eux, un réseau cubique centré, tandis que l'aluminium et le cuivre ont un réseau cubique à faces centrées.

Par combien de types de parallélépipèdes « primitifs » Haüy décrit-il les formes idéalisées ?

Haüy établit ce résultat de façon mathématique, mais ses déductions ne suffisent pas à décrire l'ensemble des structures cristallographiques.

Pour l'Union internationale de cristallographie, quel type de diffractogramme définit un cristal ?

Fondée sur une propriété structurelle, cette définition englobe les cristaux classiques mais aussi les quasi-cristaux.

Quel adjectif Haüy accole-t-il aux « molécules » dont l'empilement décrit un cristal ?

Haüy déduit ce modèle de la brisure d'un cristal : chaque fragment conserve les facettes du cristal d'origine, signe d'un empilement de briques semblables.

Quel terme, passé à la postérité, l'élève d'Haüy Gabriel Delafosse introduit-il ?

Delafosse pressent qu'on peut dissocier organisation et composant : un cristal se décrit par une brique répétée associée à un motif atomique.

Qui reprend les travaux d'Haüy en recensant les faces d'un cristal selon des éléments de symétrie ?

Pour passer d'une face à l'autre, on applique une opération de symétrie : une rotation ou une inversion par rapport à un centre.