LA CRISTALLOGRAPHIE : Une clé pour comprendre la matière

Publié le par Galaxien

La cristallographie, une clé pour comprendre la matière, est un documentaire (0h40) sur cette science moderne aux multiples applications technologiques expliquée par de nombreux intervenants. De la minéralogie à la biologie en passant par la chimie et la physique, les cristallographes et les chercheurs s’intéressent à l’arrangement des atomes constituant les cristaux afin de mieux comprendre la matière, mais aussi pour produire de nouveaux matériaux.

 

Le cristal est partout, du sucre à la coquille d’œuf, du minéral au vivant... ! Sa définition rigoureuse devient un dénominateur commun pour les disciplines scientifiques telles que la chimie, la physique ou la biologie.
Ce documentaire nous fait découvrir le rôle de la cristallographie dans l’activité quotidienne des chercheurs de l’Université Paris Diderot. Il nous dévoile la structure intime de la matière grâce à la diffraction des rayons X sur un cristal, initiée par Max von Laue. Ainsi, grâce aux particularités géométriques décrites par les réseaux de Bravais, les chercheurs créent de nouveaux matériaux pour des applications qui nous concernent.

Cent ans après l’expérience de diffraction des rayons X qui a dévoilé la structure intime de la matière, cette science dont les applications sont omniprésentes dans notre vie quotidienne, explore également les processus du vivant.
En révélant la structure atomique des matériaux, elle permet d’en comprendre la fonction associée. L’exemple le plus emblématique est sans doute celui du diamant et du graphite, formés des mêmes atomes de carbone, mais ordonnés différemment : L’un est transparent et l’autre opaque, l’un est isolant et l’autre conducteur, l’un est très rigide et l’autre très fragile... Certains matériaux ont même la faculté de changer leurs propriétés physiques - couleur, conductivité, magnétisme - sous l’effet de contraintes extérieures comme la température, la pression ou encore la lumière.
Les développements très récents de la cristallographie permettent aujourd’hui de suivre en temps réel les mouvements atomiques élémentaires liés à ces transformations de la matière.

C’est certainement en biologie moléculaire que la cristallographie moderne a donné les résultats les plus spectaculaires. En 1953, Watson et Crick révèlent la structure en double hélice de l’ADN. Les protéines, micro-machines essentielles au fonctionnement des organismes vivants, possèdent leur "plan d’assemblage" conservé dans l’ADN de leur gène. Lors de leur fabrication, elles adoptent une forme déterminée qui leur permet d’exercer au mieux leur fonction. En cristallisant les protéines et autres macromolécules biologiques, on peut alors voir leur structure spatiale afin d’élucider les mécanismes et dérèglements de la machinerie, cellulaire et concevoir ainsi de nouveaux médicaments, entre autres applications.

Avec "23 prix Nobel décernés dans le domaine", c’est l’instrument le plus puissant d’étude de la structure de la matière. Cette science est omniprésente dans la vie quotidienne, dans la production pharmaceutique moderne, la nanotechnologie et la biotechnologie, et elle est à la base de l’élaboration de tous les nouveaux matériaux, allant du dentifrice aux éléments d’avion.
Qu’est-ce que la cristallographie ? La cristallographie est une science en grande partie expérimentale, mais qui est aussi basée sur des concepts mathématiques. Elle étudie l'organisation des atomes dans la matière pour en comprendre et en utiliser les propriétés. Dans les laboratoires et dans l’industrie, des milliers de chercheurs et d’ingénieurs la développent ou l’utilisent en physique, en chimie, en biologie, en géologie.
La cristallographie est une science pluridisciplinaire, qui a joué et qui jouera un rôle clé pour répondre aux plus grands défis de l’humanité : La santé, l’énergie, les matériaux, l’environnement…

Après les études menées par des scientifiques du 18ème siècle comme Romé de Lisle et Haüy en France, qui ont relié la forme extérieure des cristaux à une cause interne tel l’empilement régulier de molécules intégrantes, Max von Laue en Allemagne, en 1912, puis les Bragg, père et fils, au Royaume Uni en 1913, ils ont apporté la preuve de cette hypothèse. Ils ont également montré comment déterminer, par diffraction des rayons X, la structure atomique des cristaux, ouvrant ainsi la voie à la cristallographie moderne. Ils ont reçu pour leurs travaux le prix Nobel de physique en 1914 et en 1915.

La diffraction des rayons X passe alors du statut de phénomène physique à celui d’un des moyens les plus puissants d’étude de la matière. Une histoire jalonnée de progrès conceptuels, méthodologiques et instrumentaux constants...
(Paris-Diderot/CNRS/Jardin des sciences)

Les cristaux, et plus particulièrement les pierres précieuses, sont utilisés depuis la plus haute antiquité tant pour des raisons magiques, que pour des raisons énergétiques ou thérapeutiques. La plupart de ces pierres étaient utilisées jadis dans différents remèdes, soit broyées, soit après avoir subi un traitement alchimique ou spagyrique.
Dans la société actuelle, nombreuses sont les personnes qui portent un cristal autour de leur cou pour la protection, ou comme bijou, sans en connaitre ses propriétés.

- Signification de certains cristaux :
Le diamant provient du grec adamas, qui signifie "invincibilité"
L'émeraude provient également du grec smaragdos, qui signifie "pierre du printemps"
Le saphir provient encore du grec sappheiros, qui signifie "bleu d’azur"
Le rubis provient du latin ruber, qui signifie simplement "rouge"
Le corindon provient du sanscrit kuruwinda, qui signifie "feu prisonnier"
Le béryl provient du latin berellus "eau marine"
La spinelle provient du latin spinella "clarté d’étoile"
Le grenat provient du latin granatus, qui signifie "semence"
La tourmaline provient du bengali touramali, qui signifie "qui attire la cendre"
Le topaze provient du portugais topa-pazos, qui signifie "cherché-trouvé"
Le zircon provient du persan zarcun, qui signifie "en or"
L' opale provient du sancrit opali, qui signifie "ancre d’espérance"
L'hématite provient du grec hematos "sang"
Le lapis lazuli provient de l’arabe "ciel étoilé"
La pyrite provient du grec purites litho "pierre de feu"
Le rutile provient du latin rutilus "jaune orangé"
La sardoine provient du latin sardonis "brillant"
Le staurotite provient du grec stauros lithos "pierre en forme de croix"
L'améthyste du grec amethyein, "qui protège de l’ivresse".
(tao-yin.com/cristaux)

 

- Voir aussi :

LES DIAMANTS - Aux frontières de la science

LA FABULEUSE HISTOIRE DE LA SCIENCE : De quelle matière est fait notre monde ?

ATOME : Le Clash des Titans - La découverte

ATOME, L'ILLUSION DE LA RÉALITÉ

ALCHIMIE, ENTRE SCIENCE ET MYSTICISME

LES SECRETS DE LA MATIÈRE : La naissance de la chimie

LES SECRETS DE LA MATIÈRE : La chimie réinventée

LES SECRETS DE LA MATIÈRE : L'ordre caché

MERVEILLES DES MONDES INVISIBLES : L'infiniment petit

FRACTALES, à la recherche de la dimension cachée - B. Mandelbrot

L’ADN, NOS ANCÊTRES ET NOUS - Génétique et genre humain

 

LA CRISTALLOGRAPHIE : Une clé pour comprendre la matière

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