Cristallographie et applications : aux confins de la matière

© IUCr et Wikimedia commons. La structure cristalline du graphite (en bas) diffère considérablement de celle du diamant, alors que tout deux sont formés de carbone.

Les cristaux nous sont familiers sous la forme de pierres précieuses, de flocons de neige scintillants et de grains de sels. Ils se retrouvent partout dans la nature. Il y a 2 000 ans, les processus de cristallisation du sucre et du sel étaient déjà connus des anciennes civilisations indienne et chinoise. Depuis, l’étude de leur structure interne et de leurs propriétés n’a cessé de progresser, nous donnant une meilleure perception de l’organisation des atomes à l’état solide et conduisant à des avancées notables dans de nombreuses autres disciplines scientifiques, comme la physique des solides, la chimie, la biologie, la médecine et même en mathématiques avec l’étude des symétries discrètes qui composent les motifs cristallins et quasi-cristallins.

Au début du 20e siècle, il a été démontré que les rayons X pouvaient être utilisés pour « observer » la structure de la matière sans toutefois la perturber. Cette découverte marque l’aube de la cristallographie moderne — soit la science qui étudie l'arrangement des atomes dans les solides. Grâce à la cristallographie aux rayons X, les scientifiques peuvent étudier les liaisons chimiques qui lient un atome à un autre. Cependant, les cristallographes peuvent non seulement étudier la structure des matériaux, mais aussi utiliser ces connaissances pour modifier la structure de ceux-ci et ainsi leur donner de nouvelles propriétés ou modifier leurs comportements. Depuis cette découverte, la cristallographie est devenue le cœur même des sciences structurelles : elle a permis de révéler la structure de l’ADN, de comprendre et fabriquer des mémoires d’ordinateurs, elle aide les chercheurs à concevoir de nouveaux matériaux et médicaments chaque jour. Ainsi les applications de la cristallographie sont nombreuses; elles sont présentes nos vies quotidiennes et forment l’épine dorsale des industries qui dépendent de plus en plus de la génération de connaissance pour développer de nouveaux produits : en particulier dans les domaines de l’agroalimentaire, l’aéronautique, l’automobile, des cosmétiques, de l’informatique, ainsi que dans les industries électromécaniques, pharmaceutiques et minières.

Wikimedia commons. La symétrie hexagonale des cristaux de neige résulte de la façon dont

Bien que la cristallographie soit aujourd’hui à la base de toutes les sciences expérimentales, elle reste méconnue du grand public. C’est l’une des raisons pour lesquelles l'Assemblée générale des Nations unies a proclamé* l’année 2014 comme Année internationale de la cristallographie (AICr2014). L’Assemblée générale des Nations unies a également mandaté l’UNESCO, en tant qu’organisation leader de cette initiative, de coordonner et mettre en œuvre les programmes d’éducation et de renforcement des capacités scientifiques prévus tout au long de l’année 2014. Pour cela l’UNESCO bénéficiera de l’appui de l’Union Internationale de la Cristallographie (UICr).

Cette année sera celle du centenaire de la découverte de la cristallographie aux rayons X et de ses applications par Max von Laue, qui reçut le prix Nobel de physique en 1914, puis par William Henry Bragg et William Lawrence Bragg (père et fils).

Un siècle plus tard, l'Année internationale de la cristallographie 2014 souligne l'importance et le rôle de cette discipline dans l’achèvement des programmes de développement pour l’après-2015, concernant les questions de sécurité alimentaire, d’accès à l'eau potable et aux soins de santé, ainsi que les problématiques d'énergie renouvelable et d’assainissement environnemental. Elle commémore également le cinquantenaire d’un autre prix Nobel, reçu par Dorothy Hodgkin pour son travail sur la vitamine B12 et la pénicilline, et le 400e anniversaire de l’observation de la formation de cristaux de glace par Kepler (en 1611) qui ouvra la voie a des études plus étendues sur la symétrie dans la matière.

* Pendant sa 66e session en juillet 2012

Objectifs principaux

© Shutterstock/S_E.
Crystallography can identify new materials that purify water, such as nanosponges

  • Sensibiliser le public à la cristallographie et les informer sur les applications menant aux développements technologiques les plus avancées dans notre société moderne.
  • Inciter et encourager l’apprentissage et la connaissance de la cristallographie  par les jeunes, ceci  à travers des expositions, des conférences publiques et des démonstrations dans les écoles et universités.
  • Illustrer l'universalité et la pluridisciplinarité de cette science.
  • Intensifier les initiatives de renforcement des capacités en cristallographie, en Afrique puis en Asie et en Amérique latine.
  • Favoriser la collaboration internationale entre scientifiques du monde entier, en particulier les collaborations Nord-Sud et Sud-Sud.
  • Promouvoir l'éducation et la recherche en cristallographie, et renforcer ses liens avec les sciences.
  • Créer des passerelles, durant l’année, entre la cristallographie et le projet SESAME mis en place sous l'égide de l'UNESCO.

    Activités principales

    Phillip Maiwald/Wikipedia.
    Lotfollah Mosque in Iran.

    • Organisation de laboratoires de démonstration de cristallographie « Open Laboratories » qui sont des ateliers d’enseignement et de découverte par la pratique de l’utilisation d’un diffractomètre, prêter gratuitement par des constructeurs spécialement pour cette activité.
    • Organisation de concours et d’olympiades de cristallographie à travers le monde.
    • Organisation de journées d’exposition autour de la cristallographie.
    • Lancement d'une revue de cristallographie à accès libre.
    • Approvisionnement en matériel de démonstration approprié à tous les niveaux d’élèves, du préscolaire à l'université.
    • Vulgarisation et dissémination des contributions de la cristallographie à l’essor de l'économie mondiale en soumettant des articles à la presse, aux magazines et en développant des programmes grand public pour la télévision et la radio.
    • Mise en place d’ateliers de formation sur la résolution de problèmes, pour les écoliers, qui permettront l’utilisation des  connaissances en cristallographie, physique et en chimie.
    • Vulgarisation de la cristallographie au cours de conférences publiques organisées par les membres de l’Union internationale de la cristallographie sur des thèmes tels que l’importance primordiale de la structure cristalline de la protéine dans la conception des médicaments, la cristallographie et la symétrie dans l’art ou l’analyse cristallographique des œuvres d’art et matériaux anciens;
    • Organisation d’ateliers de démonstrations pratiques et de compétitions dans les écoles primaires et secondaires.
    • Interaction avec les gouvernements afin de souligner l'importance d'une formation solide en cristallographie.
    • Mise en place d’une base de données internationale des diffractions collectées dans les laboratoires de cristallographie et les installations à lumière synchrotron.

      Principaux événements

      © IUCr.
      Antibodies binding to a virus.

      • Lancement internationale de l’année internationale, UNESCO, 20-21 janvier 2014
        Lancement et ouverture des Laboratoires de démonstration de cristallographie « Open Laboratories » en Afrique,  en Asie et en Amérique Latine tout au long de l’année 2014
        Sommet Régional de Cristallographie en Asie, à Karachi, Pakistan,  28-30 avril 2014
        Sommet régional de Cristallographie en Amérique latine et caraïbes, à Campinas, Brésil, septembre 2014
        Sommet Régional de Cristallographie en Afrique à Bloemfontein, Afrique du sud, 15-17 octobre 2014

      Plus d’information

      Pour toutes questions ou si vous souhaitez y participer, veuillez nous contacter par e-mail : jj.ngome-abiaga(at)unesco.org ou iycr2014(at)unesco.org.

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