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Généré en français avec l'IA à partir de notre quiz anglais ; les sources renvoient vers Wikipédia en français.
Neige, sucre, sel, diamant : les cristaux sont partout, et leur ordre intime a mis deux siècles à être compris. De la loi des angles de Romé de L'Isle aux quatorze réseaux de Bravais, la cristallographie est une aventure très française. Ce quiz parcourt aussi la diffraction des rayons X, de Max von Laue aux Bragg père et fils, jusqu'aux clichés de Rosalind Franklin qui ont révélé l'ADN. Quasi-cristaux, mailles, clivage, diffractomètres : de quoi tester vos connaissances, du niveau collège au laboratoire.
Les 30 questions avec réponses et explications. Jouer au quiz
Q 01Quel matériau courant sert d'exemple classique de solide amorphe, sans structure cristalline ?
Verre
Un cristal idéal ne comporte aucun défaut ; au-delà d'une certaine concentration de défauts, la notion de structure cristalline cesse d'être utile.
Q 02Comment nomme-t-on la plus petite partie d'un réseau cristallin qui permet de recomposer tout l'empilement ?
La maille
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.
Q 03Qui réalise dans l'ombre les clichés de diffraction de l'ADN exploités par Crick et Watson en 1953 ?
Rosalind Franklin
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.
Q 04À quel état de la matière l'état amorphe s'apparente-t-il fortement ?
Liquide
La frontière n'est pas étanche : il existe aussi des cristaux liquides, qui combinent ordre cristallin et fluidité.
Q 05Sur combien de siècles l'histoire de la cristallographie s'étale-t-elle principalement ?
Deux
Ce sont les XIXe et XXe siècles ; l'ordre interne des cristaux, pourtant visible dans leurs facettes, est resté très longtemps incompris.
Q 06Qu'obtient-on en éclairant un cristal aux rayons X dans une orientation particulière ?
Un réseau de taches
Ces clichés dits « de diffraction » présentent les mêmes symétries que le cristal, car le rayonnement n'est diffracté que dans des directions spécifiques.
Q 07Quel matériau illustre un cristal réduit à une seule couche d'atomes ?
Graphène
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.
Q 08Quel minéral Strabon désignait-il en inventant le mot « Krystallos » ?
Le quartz
L'émerveillement devant les pierres est ancien : dans l'Antiquité, le diamant, le saphir, l'émeraude et le rubis étaient déjà très appréciés.
Q 09Quel physicien découvre que les rayons X sont diffractés par la matière cristalline ?
Max von Laue
Cette découverte établit la nature réticulaire des cristaux : des familles de plans d'atomes séparés par une distance constante, dite interréticulaire.
Q 10Quelle notion Haüy explique-t-il du même coup en retrouvant la loi de la constance des angles ?
Le clivage
Dans un empilement de parallélépipèdes, les angles sont conservés, ce qui redonne naturellement la loi de Romé de L'Isle.
Q 11En dessous de quelle dimension un monocristal est-il considéré comme une nanoparticule ?
100 nm
Ces nanoparticules cristallines portent aussi le nom de nanocristaux ; il suffit qu'une seule de leurs dimensions passe sous ce seuil.
Q 12En quelle année les Bragg, père et fils, reçoivent-ils le prix Nobel ?
1915
William Lawrence Bragg, aidé par son père Sir William Henry Bragg, a engagé le travail de caractérisation des structures cristallines.
Q 13À quels spécialistes la cristallographie fut-elle d'abord réservée ?
Naturalistes
La discipline prend son envol en France, portée par trois figures : Jean-Baptiste Romé de L'Isle, René Just Haüy et Auguste Bravais.
Q 21Sur quel alliage rapidement solidifié Dan Shechtman travaillait-il au début des années 1980 ?
Aluminium et manganèse
Son spécimen donnait un cliché de diffraction très net, signe d'une structure cristalline, mais à symétrie pentagonale, jugée impossible jusque-là.
Q 22Avec quels prismes Haüy montre-t-il qu'il est impossible de construire un cristal ?
Pentagonaux
Cette impossibilité, valable aussi pour les prismes octogonaux, découle de sa description des formes par trois types de parallélépipèdes primitifs.
Q 23Quel minéral illustre la morphologie octaédrique obtenue par décroissement à partir d'un cube ?
La fluorine
Q 14Combien de types de réseaux de Bravais existe-t-il ?
14
Ces réseaux regroupent 32 classes de symétrie et se rangent eux-mêmes en 7 systèmes qui définissent la forme de la brique élémentaire.
Q 15Quel cristal l'abbé Haüy laisse-t-il tomber, une chute fortuite qui fonde sa théorie ?
Calcite
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.
Q 16Selon quel réseau le chlorure de sodium du sel de mer cristallise-t-il ?
Cubique à faces centrées
Le sel de mer est un bon exemple pour comprendre la notion de brique élémentaire et de motif qui se répète à l'intérieur.
Q 17Quel nom donne-t-on à un cristal assez grand pour être visible à l'œil nu ?
Phénocristal
La plupart des solides cristallisés sont en réalité polycristallins : ils se composent de nombreux microcristaux accolés, appelés cristallites.
Q 18En quelle année Auguste Bravais publie-t-il son étude mathématique classant les cristaux ?
1848
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.
Q 19Selon Haüy, de quels minuscules reliefs les faces d'un cristal sont-elles formées ?
Gradins
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.
Q 20Quelle forme ont les « molécules » qu'Haüy emboîte pour constituer un solide homogène ?
Parallélépipédique
Avec ce modèle, la forme d'un cristal dépend du nombre d'éléments qui le composent, ses faces étant formées de minuscules gradins.
Ce « décroissement égal sur tous les sommets » permet à Haüy d'expliquer un grand nombre de formes naturelles à partir d'un seul principe.
Q 24De quel savant Romé de L'Isle reprend-il les travaux pour sa loi sur les angles des cristaux ?
Sténon
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.
Q 25Selon quel type de réseau cristallisent le zinc et le titane ?
Hexagonal compact
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.
Q 26Par combien de types de parallélépipèdes « primitifs » Haüy décrit-il les formes idéalisées ?
Trois
Haüy établit ce résultat de façon mathématique, mais ses déductions ne suffisent pas à décrire l'ensemble des structures cristallographiques.
Q 27Pour l'Union internationale de cristallographie, quel type de diffractogramme définit un cristal ?
Essentiellement discret
Fondée sur une propriété structurelle, cette définition englobe les cristaux classiques mais aussi les quasi-cristaux.
Q 28Quel adjectif Haüy accole-t-il aux « molécules » dont l'empilement décrit un cristal ?
Intégrantes
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.
Q 29Quel terme, passé à la postérité, l'élève d'Haüy Gabriel Delafosse introduit-il ?
Maille élémentaire
Delafosse pressent qu'on peut dissocier organisation et composant : un cristal se décrit par une brique répétée associée à un motif atomique.
Q 30Qui reprend les travaux d'Haüy en recensant les faces d'un cristal selon des éléments de symétrie ?
Weiss
Pour passer d'une face à l'autre, on applique une opération de symétrie : une rotation ou une inversion par rapport à un centre.