la cristallographie : une science moderne et …...le cristal se définit par la répétition...
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La Cristallographie :
une science moderne et interdisciplinaire
proche de notre vie quotidienne
Philippe Guionneau
Univ. de Bordeaux, ICMCB - CNRS
1
1-Le cristal: définition
2- Connaître leur architecture atomique: la diffraction X
3- Panorama des cristaux, vie quotidienne et recherche.
2
Les états de la matière les plus connus :
SOLIDE LIQUIDE GAZEUX
Volume et forme fixes
Forte liaisons entre les atomes
Volume fixe
Forme change avec le récipient
Faibles liaisons entre les atomes
Ni volume ni forme
Pas de liaisons entre les atomes
3
SOLIDE
Volume et forme fixes
Forte liaisons entre les atomes
Solide AMORPHE, non-ordonné
… il n’y a pas d’ordre des atomes dans le solide.
Solide CRISTALLIN, ordonné
… les atomes s’empilent avec ORDRE dans le solide.
Silice amorphe (verre) Polymère
Silice cristallisée (Quartz) Diamant
4
Le cristal se définit par la répétition d’une brique élémentaire – appelée MAILLE –
qui s’empile à l’identique sans laisser de trous.
La MAILLE contient les atomes. Il y a les mêmes atomes aux mêmes endroits d’une maille à l’autre.
Structure de la Pyrite - FeS2
Une maille de FeS2Dimension de l’ordre de 10-10m(soit 0,0000000001 m ou 0,1 nm)
…se répète « à l’identique, à l’infini » … et donne un cristal avec des facettes
5
La notion de symétrie est donc primordiale
la maille doit avoir une forme qui permet un empilement « sans vide »
Le problème de pavage de l’espace sans faire de vide est une problématique connue depuis l’antiquité … et c’est le quotidien du carreleur
cubique hexagonale quadratique orthorhombique monoclinique triclinique
7 formes de maille possibles:
rhomboédrique
6
La notion de symétrie est donc primordiale
les symétries entre atomes doivent être compatibles avec un empilement périodique
Entre le nombre de mailles et de symétries autorisées il y a, au final,
230 combinaisons possibles: les GROUPES D’ESPACE.
Tous les cristaux peuvent être décrits à partir de l’une d’entre elles.
Un des objectifs de la cristallographie est de décrire la structure des cristaux,
en commençant par les dimensions et la symétrie de la maille.
Les symétries possibles sont les axes de rotation (2,3,4, 6), des miroirs, l’inversion …
Symétrie d’ordre 3Possible
Symétrie d’ordre 4Possible
Symétrie d’ordre 5Pas possible
Symétrie d’ordre 6Possible
trous
etc …
7
Quelques exemples – symétrie de l’empilement des atomes vs aspect visuel
Be3Al2Si6O18
Emeraude: maille de symétrie hexagonaleDimensions max. de la maille : 9,1 10-10 m
Fe3O4
Magnétite: maille de symétrie cubiqueDimensions max. de la maille : 8,32 10-10 m
Boussole chinoise millénaire
C8H10N4O2
Caféine: maille de symétrie monocliniqueDimensions max. de la maille: 14,8 10-10 m
Cristaux « moléculaires »
gemme
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Naica (Mexique)Gypse CaSO4.2H20 (Maille monoclinique)
Cristaux > 10 m
La dimension des cristaux ? … du nanomètre à plusieurs mètres !
Cristaux de cellulose du bois (C6H10O5)n(orthorhombique)
nanomètre, nm: 10-9 m
Cristaux de protéine - transmission du paludisme -
micromètre, mm : 10-6 m
Cristal de « pigment intelligent »obtenu en laboratoire (hexagonale)
millimètre, mm : 10-3 m
Cristal sulfate de cuivreObtenu par des Lycéens et Collégiens
d’ Aquitaine (triclinique)
centimètre à décimètre
Cristal de Silicium (cubique)
1 centimètre, cm : 10-2 m
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10
La couleur des cristaux ? … une question pas simple, encore un objet de recherche
La couleur dépend: de la composition, de la taille, de la structure cristalline, des défauts dans la structure et de la température …
La différence de couleur dans ces diamants vient de défauts (inclusion)
T >126°C
T < 126°C
Selon la température les
cristaux d’iodure de mercure,
HgI2, passent d’orange à jaune
en raison d’un changement de
structure cristalline
L’épaisseur des cristaux
De très petits cristaux d’or en suspension ont
une couleur bleu-vert
Thermochromisme
Exemple sympathique de relation structure-propriétés pour vos élèves:…. les cristaux du concours croissance cristalline collège-Lycée 2013-2014
CuSO4,5H2O
Sulfate de cuivre dit Chalcantite: maille de symétrie tricliniqueVolume de la maille : 364 10-30 m3
Utilisé dans la fabrication d’un insecticide/fongicide connu: la bouillie bordelaise
Chauffé, il reste cristallin mais devient le sulfate de cuivre
monohydrate de formule CuSO4, H20.
La maille change et il devient blanc.
Maille de symétrie triclinique et de volume 175 10-30 m3 .
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De l’importance de la structure cristallineExemple du Carbone
Graphiteisolantfriable
noir
Diamantconducteur
ultra-durtransparent
FullerènesSupraconducteur
gris foncé
Structure compacte Structure en feuillets Structure en tubes Structure en ballon de football
Nanotubestrès bon conducteur
ultra-résistant
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1-Le cristal: définition
2- Connaître leur architecture atomique: la diffraction X
3- Panorama des cristaux, vie quotidienne et recherche.
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La première structure cristalline a été déterminée par
W.L. Bragg et W.H. Bragg en 1913
-prix Nobel en 1915-
grâce à la diffraction des rayons X découverte par
M. Von Laue en 1912
-prix Nobel en 1914-
L’UNESCO a proclamé 2014 année mondiale de la cristallographieNous fêtons ensemble le centenaire de tous ces évènements !
Les ingrédients d’une découverte majeure:
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1- Un outil : les RAYONS X
Wilhelm Conrad Röntgen
(1845 - 1923)Prix Nobel 1901
découvre le rayonnement X en 1895
Tube à électron qui génère des RX
Ces nouveaux rayons sont immédiatement utilisés pour voir l’intérieur du corps humain – notamment en médecine et pendant la première guerre mondiale (1914 – 1918)
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1- Un outil : les RAYONS X
Tube à électron qui génère des RX
2- Une inconnue: quelle est la nature des RAYONS X ?
… une onde ou des particules ?
Max von Laue (Physicien théoricien) pense qu’il s’agit d’une onde.Il veut le prouver.
La question est purement théorique
Les ingrédients d’une découverte majeure:
Wilhelm Conrad Röntgen
(1845 - 1923)Prix Nobel 1901
découvre le rayonnement X en 1895
3- Une fascination et une incompréhension qui viennent de l’antiquité: les cristaux
De quoi est réellement constitué un cristal ?
Pourquoi présentent-ils des symétries ?
René-Just Haüy(1743-1822)
2 hypothèses contradictoires:
-la symétrie vient d’une cause externe: cette hypothèse est en vogue depuis Aristote (384-322 avant J.-C.)
-la symétrie vient d’une cause interne: tout cristal est
formé par l ’empilement tridimensionnel de « molécules
intégrantes » … Cette hypothèse est défendue par des savants
français … la suite va leur donner raison !
Auguste Bravais (1811-1863)
Les ingrédients d’une découverte majeure:
18
4- Un café bien placé
Les ingrédients d’une découverte majeure:
Veut montrer que les rayons X sont une onde
(théoricien)
A fait une thèse avec Röntgen, connait bien les
sources de rayons X.(expérimentateur)
Etudie les ondes électromagnétiques.
Il s’intéresse aussi aux cristaux.
Un cocktail détonnant !
Réunion en 1912, dans un café, du groupe de physique théorique de A. Sommerfeld (Munich)
Pour prouver que les rayons X sont une onde il faudrait les faire passer par une fente très petite de l’ordre de 10-10m !
Mais où trouver de si petites fentes ?
Si les cristaux sont effectivement constitués d’empilement réguliers alors les plans atomiques doivent constituer des « fentes » adéquates.
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Les ingrédients d’une découverte majeure:
4- Un café bien placé (suite)
Faire passer des rayons X sur un cristal !
Pour qu’une onde diffracte il faut que la fente soit de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde:
Image de diffraction : points brillants régulièrement espacés
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Les ingrédients d’une découverte majeure:
5- Une expérience
Puis sur d’autres cristaux(Diamant, Blende, Sels …)
La diffraction par les cristaux traduit la périodicité d’organisation des atomes dans le cristal
L’hypothèse STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE est vérifiée
oui, il y a diffraction !
Le tout premier essai fut fait sur… un cristal de sulfate de cuivre ….
21 avril 1912
21
Les ingrédients d’une découverte majeure:
6- Un père et un fils
William Henry Bragg (1862-1942)
William Laurence Bragg(1890-1971)
Père et fils Bragg décodent les images de diffraction et
découvrent les premières structures cristallines (1913).
Diamant NaCl
… etc …
ZnS
Loi de Bragg : 2dsin(q)=nl
Les plans atomiques « réfléchissent » les rayons X
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Lien entre les intensités diffractées par le cristal et les positions des atomes:
Bien sur, si on plonge dans les dessous, cela se complique un peu !
Intensité diffractéeC’est l’observée !
Il peut y en avoir des milliers
Position de l’atome i
Ce que l’on cherche !
Densité électronique de l’atome i
Ce que l’on cherche !Facteur de structureA calculer pour tous les I
Facteur de diffusion atomiqueA calculer
Un pan entier de la cristallographie consiste à optimiser ces calculs, par toujours évidents car il y a plus d’inconnues que de données.C’est encore du domaine de la recherche de nos jours.
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La résolution de 2 énigmes en Science
OUI, les rayons X sont bien des ondes
OUI, les cristaux ont une structure interne tridimensionnelle
… et le début d’une nouvelle ère pour l’étude de la matière
Les ingrédients d’une découverte majeure:
En résumé, les différentes ères de la cristallographie*:
Ere philosophique: études des formes et des harmonies (Platon Vinci) Ere minéralogique: 1750 – 1850 (Romé de l’Isle Pasteur) Ere physique: 1895 – 1960 (Roentgen R. Franklin) Ere œcuménique: toutes les disciplines sont concernées
(* inspiré par la conférence de G. Férey à l’Université de tous les savoirs)
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De 1914 à 2013: 28 prix Nobels autour de la détermination des structures cristallines
2013 ChemistryM. Karplus, M. Levitt and A. Warshel
For the development of multiscale models for complex chemical systems
2012 ChemistryR. J. Lefkowitz and B. K. KobilkaFor studies of G-protein-coupled
receptors
2011 ChemistryD. Shechtman
The discovery of quasicrystals
1985 ChemistryH. Hauptman and J. Karle
Development of direct methods for the determination of crystal structures
1964 ChemistryD. Hodgkin
Structure of many biochemical substances including Vitamin B12
1937 PhysicsC. J. Davisson and G. Thompson
Diffraction of electrons by crystals
1914 PhysicsM. Von Laue
Diffraction of X-rays by crystals
1915 PhysicsW. H. Bragg and W. L. Bragg
Use of X-rays to determine crystal structure
1962 Physiology or MedicineF. Crick, J. Watson and M. Wilkins
The helical structure of DNA
… …
De 1914 à 2013: des progrès constants, des champs d’investigation repoussés
Développement technologique de la diffraction des rayons X …
En laboratoire(ICMCB – Univ. Bdx - CNRS)
Source portable(Curiosity – Mars))
Synchrotrons
Laser X
La diffraction neutronique
et de ses petites sœurs
La diffraction électronique
De 1914 à 2013: des progrès constants, des champs d’investigation repoussés
Des cristaux de plus en plus petits
Des structures cristallines de plus en plus complexes
Des images de diffraction plus précises
Structure polymérique en hélice
Des cristaux pas si périodiques que cela: les apériodiques
Des problématiques de plus en plus ardues
Des cristaux avec des symétries interdites: les quasi-cristaux
Pour décrire les structures cristallines il faut faire appel à 4 dimensions … ou plus.
Pavage de PenroseTiens ?! Une symétrie pentagonale !
De plus en plus loin … et vite
On peut désormais étudier des structures cristallines:
de -273°C à > 2000°C
de 1 atm à 1 000 000 atm
à des échelles de temps de 0,000000001 s, 1 nsMaille cristalline d’un aimant de synthèse
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De 1914 à 2014: un million de structures cristallines déterminées
… et un peu plus tous les jours !
Pourquoi tant d’efforts ?
1-Le cristal: définition
2- Connaître leur architecture atomique: la diffraction X
3- Panorama des cristaux, vie quotidienne et recherche
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L’UNIVERSSciences physiquesAstrophysiqueGéophysiqueAérospatiale
LES CRISTAUX, LA CRISTALLOGRAPHIE et …
30
Au sein des nébuleuses, dans les zones ou naissent les étoiles, des cristaux en grande quantité ont été observés.
Il s’agit surtout de cristaux d’Olivine.(Mg, Fe)2Si04.Maille orthorhombique.
Quel rôle exact jouent ces cristaux dans l’Univers ?
Olivine
Les anneaux de Saturne sont constitués de cristaux de glace et de silicates.
Silicates: famille de cristaux contenant SiO4.
La composition des astres est liée à leur histoire … et détermine leur avenir. La connaître, c’est comprendre.
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L’exploration de la Lune a mis en évidence la présence de cristaux de Feldspaths (mission Apollo 15)
La présence de ces cristaux indique aux astrophysiciens l’origine de la formation de la Lune (collision d’un astre avec la terre). Cristaux de feldspaths
(anorthite) - Maille tricliniqueCaAl2Si2O8
Actuellement le robot Curiosity explore la planète Mars. Il possède une source portable de Rayons X.
Il détermine la composition du sol et repère le présence de cristaux. Par exemple, la couleur rouge de Mars est donnée par l’hématite.
La présence de certains cristaux conforte l’hypothèse de la présence d’eau en abondance. A suivre …
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LA TERREGéologieSciences physiques
LES CRISTAUX, LA CRISTALLOGRAPHIE et …
33
Notre Terre est étudiée notamment par les cristaux qui la composent.Ils sont innombrables.
Par exemple, la formation de cristaux dans les éruptions volcaniques donne des informations sur les origines de la terre, son évolution, le champ magnétique terrestre ou la composition de la croûte terrestre.
Cristal dans une cavité haute pression
Image de diffraction avec cellule de pression
Schéma d’une cellule de pression
Cellule de pression pour diffraction X
1 mm
Pour simuler les hautes pressions, les chercheurs inventent des cellules de pression compatibles avec l’utilisation de rayons X.Ces cellules de pression servent aussi a, en général, étudier le comportement des cristaux sous pression – encore largement inconnu.
En mal de cristaux ? Dans notre région ?
La dune du Pilat contient environ 450 000 000 000 000 000 000 grains de sable (4,5 1020).
Les grains de sable sont des cristaux.
Principalement des cristaux de quartz (SiO2 - maille hexagonale) et par exemple des cristaux de micas
(phyllosilicates – maille monoclinique) ou des cristaux de feldspaths (maille triclinique).
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LES CRISTAUX, LA CRISTALLOGRAPHIE et …
NOTRE HISTOIREArchéologieArchéomatériauxSciences physiques
Etude des parois de la grotte de Rouffignac (Dordogne) par diffraction X
Crédits: Hélène Rousselière, C2RMF
L’image de diffraction permet d’identifier les cristaux utilisés pour peindre les murs :
Pyrolusite - MnO2 – maille quadratiqueCouleur noire
Hématite – Fe2O3 – maille trigonale
Couleur rouge
Ces informations sont utilisées pour comprendre le mode de vie des hommes préhistoriques et leur environnement.
Appareil de diffraction X
portable
ArchéoSciences 1/ 2012 (n° 36), p. 139-152
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LE VIVANT
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Structure de protéine: il y a tellement d’atomes
que seuls des groupes d’atomes sont
représentés
Les molécules du vivant sont cristallisées en laboratoire afin d’en connaître la structure.
Cette science s’appelle la biologie structurale .
Elle concerne par exemple les protéines et les acides nucléiques.
Une méthodologie expérimentale spécifique est développée.
Exemple d’un robot de cristallisation.Il faut faire de nombreux essais avant de réussir
à cristalliser une molécule du vivant !
Les cristaux de protéines sont généralement très petits.
1 mm
Des sources de rayons X particulièrement intenses sont nécessaires. Les synchrotrons.
Les images de diffraction sont complexes
Il existe une relation entre la structure de la molécule biologique et sa fonction :
la connaissance précise de sa forme permet de faire des hypothèses sur son rôle.
recherche fondamentale - comprendre le vivant - et recherche appliquée – faire des médicaments
Exemple d’étude: la malaria est transmise par des
piqûres de moustiques et cause près de trois millions de
morts par an.
J. Med. Chem., 2014, 57 (6), pp 2524
Le parasite de la Malaria s’appuie sur la protéine Hsp90
pour se propager dans le corps humain.
En étudiant la structure de cette protéine les
chercheurs tentent de comprendre ce processus …
pour le stopper !
Hsp90 structure
Hsp90 structure détail
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Une même molécule peut, suivant son empilement dans le solide cristallin, être:
un médicament, un poison ou un produit neutre
L’existence de différentes structures pour une même composition s’appelle le POLYMORPHISME
Dans la conception d’un médicament, l’étude structurale est donc obligatoire.
La Carbamazépine est un médicament contre
l’épilepsie.Les comprimés sont des
cristaux compactés.
La Carbamazépine peut exister sous plusieurs formes cristallines (triclinique, monoclinique, orthorhombique, trigonale).
Seule l’une d’entre elles est active et efficace, les autres formes n’ont pas d’effet thérapeutique.
Forme monoclinique Forme triclinique
Forme orthorhombique Forme trigonale
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Une même molécule peut, suivant son empilement dans le solide cristallin, être:
un médicament, un poison ou un produit neutre
L’existence de différentes structures pour une même composition s’appelle le POLYMORPHISME
Dans la conception d’un médicament, l’étude structurale est donc obligatoire.
La méfloquine est utilisée dans le traitement du paludisme, l’analyse par cristallographie révèle deux configurations possibles : cette molécule est chirale.
L’une des configurations présente une efficacité supérieure dans le traitement de la maladie.
Forme gauche Forme droite
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L’industrie utilise et optimise des cristaux
Les cristaux de Silicium (Si) sont très utilisés.
Maille cubique du Siliciumtype diamant
Les cristaux de Silicium se retrouvent dans les composants électroniques des téléphones portables,
des ordinateurs (… etc …)
Les panneaux photovoltaïques sont des cristaux de Silicium de synthèse taillés.Ils peuvent faire plusieurs centimètres.
Cristal de Silicium fait en laboratoire
Le Silicium pur n’existe pas à l’état naturel.Par contre, il constitue 97% de la croûte terrestre
sous forme de silicate.
Led : un cristal semi-conducteur
Panneaux lumineux à base de Led:une armée de cristaux !
A chaque couleur son cristal
rouge: cristal de phosphure de Gallium, GaP
bleu: cristal de séléniure de zinc, ZnSe
Les électrodes de batteries sont en général des
matériaux cristallins. Les transformations de ces
cristaux dans le phénomène de charge / décharge
sont en cours d’études afin d’améliorer les
performances des batteries.
Les lasers à cristaux
Les cristaux peuvent amplifier le faisceau laser mais aussi déterminer, par leur structure, la couleur du laser.
Une recherche intensive est menée pour améliorer leurs performances.
Les cristaux de KDP (KH2PO4) sont utilisés pour
doubler les fréquences – c’est-à-dire notamment
changer la couleur du Laser.
Les lasers YAG utilisent des cristaux d’ Y3 Al5 O12
dopés pour amplifier la lumière
Ces lasers sont utilisés en chirurgie, en gravure
industrielle ou pour des spectacles.
Cristal de KDP de 450 kg au Laser mégajouleCredits: CEA
Structure cristalline du KDP. Il existe de nombreux polymorphes.
47
Le beurre de cacao peut engendrer des cristaux
sous 6 formes cristallines distinctes en fonction de
paramètres tels que la température utilisée dans la
fabrication. La structure cristalline du chocolat est
déterminante pour la consistance du chocolat et
son goût. La structure cristalline ß est la forme
recherchée! Des variations de température font
passer d’une forme à l’autre, avec changement de
couleur, d’aspect et un peu du goût.
Triacylglycerols
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MATERIAUX du FUTURSciences physiques
Des matériaux: qui s’organisent de façon à créer des « trous » dans leur architecture
Des propriétés: poreux, ils peuvent capter et garder d’autres substances. Ils sont déjà utilisés dans l’industrie (pétrolière)
Des questions: comment augmenter leurs performances ?
De la suite dans les idées: captage du CO2 par exemple
Les chercheurs inventent des architectures atomiques très complexes
… qui ne peuvent être révélées et comprises que grâce à cristallographie
Zéolites Zéolites Cristal moléculaire poreuxHybride organique-inorganique
Il faut une haute technicité scientifique pour créer ce genre d’architecture
mais la créativité reste la clef
Un exemple parmi tant d’autres … qui sont en gestation dans les laboratoires
50
Des matériaux: à base de Fer et de molécules
Un exemple parmi tant d’autres … qui sont en gestation dans les laboratoires
Des propriétés: ils changent de couleur avec la température
Des questions: comment ça marche ? Quels sont les phénomènes physiques mis en jeu ?
De la suite dans les idées: les modifier pour qu’ils puissent être utilisés dans la vie quotidienne
Une étape incontournable: déterminer les propriétés structurales
Les cristaux sont synthétisés …… de quelques heures à quelques années !
Les molécules sont créées Les images de diffraction sont réalisées afin de visualiser le matériau à l’échelle des
atomes.(quelques heures, jours, années, jamais) La croissance des cristaux est une
discipline complexe
51
Un exemple parmi tant d’autres … qui sont en gestation dans les laboratoires
Un cristal dont la couleur varie avec la température(ici bleu clair à bleu foncé)
0,1 mm
Pour voir le mouvement des atomes qui correspond à ce changement de couleur,
une étude par diffraction X en fonction de la température est réalisée
52
Un exemple parmi tant d’autres … qui sont en gestation dans les laboratoires
Le cristal change de dimensions de façon réversible: il « respire » voilà qui pose des questions mais aussi ouvre des horizons !
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La nature peut nous inspirer dans la recherche de matériaux
Exemple: de nombreux êtres vivants fabriquent des cristaux.
Les coquilles d’escargot, d’huitres ou les squelettes de coraux sont faits de cristaux – notamment de calcite et d’aragonite (CaCO3).
La cristallisation est contrôlée et les cristaux sont orientés différemment (microstructure). Il y a donc un contrôle biologique de la cristallisation.
Au final, les coquilles ont des propriétés différentes d’une espèce à l’autre.
Les chercheurs essayent encore de comprendre cette bio-cristallisation afin de s’en inspirer pour créer de nouveaux matériaux.
Structure de la calcite(trigonale)
Structure de l’aragonite(orthorhombique)
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ART-INSPIRATIONPeinture
SculptureLittérature
ArchitectureCinéma
BD
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M.C. Escher (1898 - 1972) est un artiste néerlandais qui a travaillé avec des cristallographes autour de la notion de symétrie
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Les cristallographes bordelais issus de biologie,
chimie, physique, pharmacie, géologie ou archéologie
sont regroupés dans l’Association des Cristallographes
Bordelais
ABC
Organisation de nombreux évènements chaque année
Intervention à la demande Contacts:Alain Dautant, a.dautant@ibgc.cnrs.fr
Philippe Guionneau, guio@icmcb-bordeaux.cnrs.fr
61
L’étude des cristaux présents dans les œuvres d’art donne beaucoup d’information sur les artistes et plus globalement sur les modes de vie, parfois de civilisations disparues.
Masque trouvé au Mexique à Téotihuacan.(200-900 ap. JC)
La présence de cristaux de Turquoise a permis d’identifier ce masque et de mesurer l’habileté artisanale de la civilisation.Il donne aussi des informations sur les réseaux commerciaux de l’époque. Turquoise
Maille TricliniqueCuAl6(PO4)4(OH)8.4H20
Le pigment cristallin utilisé dans ce tableau pour faire le bleu aide à le dater et l’authentifier.(Giotto, XIVe)
Il s’agit d’Azurite, l’un des nombreux pigments bleus possibles.
Azurite Maille Monoclinique
Cu3(CO3)2(OH)2
62
Œuvre de Roger Hiorns, artiste Britannique …un appartement entier tapissé de cristaux, 75 000 litres de solution utilisés
CRISTAUX ou PAS CRISTAUX ? … QUIZZ
Eau à T < 0°C Sel de Cuisine Verre en cristalLe collier en corail de votre mère ?
63
CRISTAUX ou PAS CRISTAUX ? … QUIZZ
Eau à T < 0°C Sel de Cuisine Verre en cristalLe collier en corail de votre mère ?
OUICristaux de neige:
plus de 15 formes cristallines connues qui se
distinguent par les symétriesde la maille
Les cristaux ont toujours 6 branches. Ceci est lié à
l’empilement des molécules d’eau.
H20
64
CRISTAUX ou PAS CRISTAUX ? … QUIZZ
Eau à T < 0°C Sel de Cuisine Verre en cristalLe collier en corail de votre mère ?
OUI OUI
Chlorure de Sodium, NaClMaille cristalline cubique,
de référence pour toute une famille de sels
Sel de cuisineHalite
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CRISTAUX ou PAS CRISTAUX ? … QUIZZ
Eau à T < 0°C Sel de Cuisine Verre en cristalLe collier en corail de votre mère ?
OUI OUI NON
Le verre est un solide AMORPHE: les atomes ne sont pas organisés !
Le terme « en cristal » fait référence à la transparence et à l’éclat du verre, par analogie avec les cristaux de quartz, transparents, connus
depuis l’antiquité
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Les ingrédients d’une découverte majeure:
6- Un père et un fils
William Henry Bragg (1862-1942)
William Laurence Bragg(1890-1971)
Père et fils Bragg décodent les images de diffraction et
découvrent les premières structures cristallines (1913).
Loi de Bragg : 2dsin(q)=nl
Les plans atomiques « réfléchissent » les rayons X
Par la suite la compréhension de la diffraction X sera complétée:
-notion de sphère d’Ewald
-espace réciproque
-Théorie dynamique
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