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Cristallographie : Voyage au cœur de la matière

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2014 a été déclarée année internationale de la cristallographie par l’Organisation des Nations Unies.

La cristallographie est une science dont le rôle présent et futur est déterminant pour répondre aux plus grands défis de l’humanité : la santé, l’énergie, l’environnement, les matériaux… 2014 a été déclarée année internationale de la cristallographie par l’Organisation des Nations Unies.

Science en grande partie expérimentale, mais également basée sur des concepts mathématiques, la cristallographie étudie l’organisation des atomes dans la matière afin de mieux les comprendre et les utiliser. En effet, les propriétés physiques et chimiques d’un cristal dépendent de l’arrangement spatial de ces atomes dans la matière.

En laboratoires comme dans de nombreux types d’industries, des milliers de chercheurs et d’ingénieurs développent aujourd’hui la cristallographie dans une grande variété de domaines scientifiques : physique, biophysique, médecine, chimie, biologie, géologie et métallurgie.

La cristallographie, une science tournée vers l’avenir

L’objectif de cette Année internationale de la cristallographie est d’abord de débattre sur cette science aux applications aussi passionnantes qu’indispensables : étudier les propriétés de la matière, imaginer de nouveaux matériaux, analyser les processus du vivant… Et un jour, avec l’avancée de la recherche, lutter de manière efficace contre les virus, les catastrophes naturelles et la pollution.

Résoudre ces questions passe nécessairement par une connaissance approfondie de la structure de la matière. En effet, les propriétés macroscopiques des matériaux qui nous entourent – minéraux, métaux, polymères ou matière biologique – sont d’abord liées à la composition atomique mais aussi à l’arrangement des atomes entre eux. Appréhender les relations entre structure atomique et fonction est la raison d’être de la cristallographie moderne.

Histoire et cristaux

Les études scientifiques du 18ème siècle (menées par Romé de Lisle et Haüy en France) ont d’abord relié la forme extérieure des cristaux à une cause interne : l’empilement régulier de « molécules intégrantes ». Puis, en 1912 et 1913, Max Von Laue en Allemagne, puis les Bragg, père et fils, au Royaume-Uni, ont apporté la preuve de cette hypothèse. En montrant comment déterminer, par diffraction des rayons X, la structure atomique des cristaux, ils ont ouvert la voie à la cristallographie moderne. Leurs travaux leur ont valu le prix Nobel de physique en 1914 et en 1915.

La diffraction des rayons X devient alors, plus qu’un phénomène physique, un des moyens les plus puissants d’étude de la matière. Les progrès conceptuels, méthodologiques et instrumentaux furent constants, et ont permis à Rosalind Franklin de découvrir en 1953 la structure de l’ADN, la « molécule de la vie ».

Enfin, en 2009, le prix Nobel de biologie a été décerné à Ramakrishnan, Streitz et Yonath pour leur étude de la structure du ribosome ; et en 2011 D. Shechtman a reçu le prix Nobel de chimie pour la synthèse des premiers quasi-cristaux, de superbes mosaïques à l’échelle des atomes.

2014 : Année internationale de la cristallographie en France

Le 3 juillet 2012, les Nations Unies ont décidé en assemblée générale de proclamer 2014 Année Internationale de la Cristallographie. En effet, 23 prix Nobel ont été décernés dans ce domaine, qui est aujourd’hui l’instrument le plus puissant d’étude de la structure de la matière. Même si nous n’en sommes pas tous conscients, cette science est omniprésente dans la vie courante, dans la production pharmaceutique, la nanotechnologie ou encore la biotechnologie. En fait, la cristallographie est à la base de l’élaboration de tous les nouveaux matériaux, de notre dentifrice aux pièces détachées des avions.

L’ouverture officielle de cette Année internationale de la cristallographie aura donc lieu les 20 et 21 janvier 2014, au siège de l’ONU à Paris. Par ailleurs, des évènements seront organisés régulièrement dans plusieurs villes de France, pendant toute l’année. Vous trouverez plus de renseignements sur www.aicr2014.fr.

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