L'origine de l'observation des cristaux

L'observation des cristaux est loin d'être récente. Déjà les Égyptiens connaissaient la turquoise et les gemmes (diamant, saphir, émeraude, rubis) étaient très appréciés au temps de l'antiquité. Strabon invente le mot Krystallos pour désigner le quartz. Il est évident que les cristaux ont toujours fasciné tant par leur aspect translucide et coloré que par leur forme facettée. Ces deux aspects sont intimement liés aux propriétés physiques propres aux cristaux et au fait qu'ils soient ordonnés. Cependant cet ordre est resté fort longtemps incompris. L'histoire de la cristallographie s'étale principalement sur deux siècles (XIX^e et xx^e siècles).

À partir de la fin du xviii^e siècle, l'approche que l'on va avoir du monde des cristaux va être d'ordre purement géométrique, inspirée en cela par l'extrême rigidité du monde minéral. Domaine réservé tout d'abord aux naturalistes, la cristallographie va prendre son envol en France essentiellement au cours des xix^e et xx^e siècles et sera marquée principalement par trois figures : Jean-Baptiste Romé de l'Isle, René Just Haüy et Auguste Bravais.

La cristallographie est la science qui se consacre à l'étude des substances cristallines à l'échelle atomique. Les propriétés physico-chimiques d'un cristal sont étroitement liées à l'arrangement spatial des atomes dans la matière. L'état cristallin est défini par un caractère périodique et ordonné à l'échelle atomique ou moléculaire. Le cristal est obtenu par translation dans toutes les directions d'une unité de base appelée maille élémentaire.

Elle est en rapport avec des disciplines aussi diverses que la physique, la chimie, les mathématiques, la biophysique, la biologie, la médecine, la science des matériaux, la métallurgie ainsi que les sciences de la terre.

La cristallogenèse est la formation d'un cristal, soit en milieu naturel, soit de façon synthétique.

La cristallisation est le passage d'un état désordonné liquide (composé fondu, dissous dans un solvant), gazeux ou solide (verre) à un état ordonné solide, contrôlé par des lois cinétiques complexes.

La fabrication d'un cristal dépend de différents facteurs tels que la température, la pression, le temps d'évaporation. La germination correspond à l'apparition d'une phase cristalline stable à partir d'un liquide en surfusion ou d'une solution sursaturée.

Le processus se poursuit par la croissance cristalline, c'est-à-dire l'augmentation de taille des germes pour conduire aux cristaux. Elle est caractérisée par l'empilement à la surface du cristal de nouvelles particules qui se logent dans des sites préférentiels.

La plupart des substances minérales et des petites molécules organiques cristallisent facilement et les cristaux obtenus sont en général d'assez bonne qualité, c'est-à-dire sans défauts visibles. En revanche les grandes molécules biochimiques, comme les protéines, sont souvent très difficiles à cristalliser. Cette facilité de cristallisation dépend fortement de l'intensité des forces interatomiques (dans le cas des substances minérales), intermoléculaires (substances organiques et biochimiques) ou intramoléculaires (substances biochimiques).