En 1972 Roger Penrose, physicien et mathématicien, invente, avec seulement deux types de pièces, des pavages quasi-périodiques plans présentant par endroit une symétrie d’ordre 5 : joli défi mathématique.

Pas seulement car, en 1982, le chimiste Daniel Shechtman, Nobel 2011, découvre des cristaux non périodiques avec une structure proche, en 3 dimensions, de celle des pavages de Penrose. Pourtant jusqu’alors, un cristal ne devait avoir que des symétries d’ordre 2, 3, 4 ou 6. Il faudra dix ans pour que l’International Union of Cristallography propose une nouvelle définition du cristal, incluant les quasi-cristaux.

A la découverte des quasi-cristaux

Cristaux versus quasi-cristaux (image avec légende)
© eppdcsi / Guillaume Reuiller

 

 

Cristaux versus quasi-cristaux

Quasi-cristal (image avec légende)
© eppdcsi / Guillaume Reuiller
  • 1. Quasi-cristal En laboratoire, il est difficile d'obtenir des échantillons d’une taille supérieure à quelques centimètres. Celui-ci, d’environ 1 centimètre de diamètre, est constitué d’aluminium, de palladium et de manganèse. (Centre d'Etude de Chimie Métallurgique (CECM), CNRS, Vitry)
  • 2. Cristal Ce cristal, trouvé à  Madagascar est un quartz naturel. Il présente une symétrie d'ordre 6 et appartient à la variété « quartz-cathédrale ». (Prêt du Musée de Minéralogie de l’Ecole des Mines de Paris)

Cristal, pas cristal

Cristal, pas cristal (image avec légende)
© eppdcsi / Guillaume Reuiller

Les cristaux constituent une grande partie des matériaux solides qui nous entourent. Toutefois, tout ce qui est brillant, géométrique, solide, précieux ou transparent n’est pas forcément cristallisé, et vice versa.

EN SAVOIR +

"Les cristaux sous toutes leurs facettes"
Article de Kamil Fadel dans Cosinus n°163 (septembre 2014)

"Un siècle au coeur des cristaux"
Article de Ludovic Fournier dans la revue Découverte n°393 (juillet-août 2014), pages 12-21. Commander ce numéro