Un cristal, des réseaux à l`UPMC - Université Pierre et Marie CURIE

un cristal,
des réseaux
à l’upmc
Dossier thématique
un cristal, des réseaux à l’upmc
Que
voyons-nous
dans le
cristal ?
Que sait-on de la matière et de ses propriétés ? Peut-on en découvrir de
nouvelles ? Comment le vivant s’organise-il ? En guise de réponse, la
cristallographie fournit, tel un code-barres, des informations sur la structure
intime de la matière. À l’origine branche de la minéralogie purement
descriptive, la cristallographie s’est bâtie sur des concepts mathématiques,
et a écrit son histoire par des progrès conceptuels et instrumentaux.
De la découverte en 1912 de la diffraction des rayons X à celle plus récente des
quasi-cristaux, en passant par la représentation 3D de l’ADN, cette science
pluridisciplinaire par essence, est devenue un partenaire indispensable de
la recherche académique et une source d’inspiration à part entière pour le
monde industriel (chimie, sciences environnementales, physique, santé,
micro-électronique, biotechnologie…).
Vous avez dit cristal ?
C comme collection
R comme recherche
I comme innovation
S comme science
T comme technologies
A comme analyses
L comme laboratoires…
Cuprosklodowskite
30x15x16 cm.
Musonoï, Katanga, Rép. Dém. Du Congo.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Le dossier « Un cristal, des réseaux à l’UPMC », spécialement conçu à
l’occasion de l’année internationale de la cristallographie, célèbre les belles
avancées de la science des cristaux.
un cristal, des réseaux à l’upmc
Cristallographie
et patrimoine
culturel,
l’art en la matière
Longtemps, la description des courants artistiques et des processus de création, l’hagiographie des grandes figures emblématiques, la mise au jour de civilisations anciennes, la contextualisation spirituelle, culturelle et sociale ont été
l’apanage des historiens et des archéologues. Autre temps, autres pratiques, les
chimistes, physiciens et physico-chimistes se sont invités dans le débat interdisciplinaire pour proposer une approche originale de l’Histoire. Philippe Walter,
directeur de recherche CNRS, a créé le laboratoire d’archéologie moléculaire
et structurale (LAMS, CNRS/UPMC) en 2012. Il revient sur les outils d’analyse
cristallographique qui l’aident à décrypter les matériaux du patrimoine.
Le jaune chrome/plomb des tournesols de Van Gogh
Certaines parties du tableau de van Gogh, « Fleurs dans un vase bleu » peint en
1887, ont changé de couleur au cours du temps. Le processus de dégradation,
qui s’opère à l’interface entre peinture et vernis, a pu être identifié en 2011 grâce
à des techniques sophistiquées utilisant notamment des rayons X. C’est un vernis en principe protecteur, appliqué après la mort du peintre, qui a transformé
le jaune éclatant des fleurs en gris orangé. Les résultats ont été publiés sur le
site de la revue Analytical Chemistry.
© ESRF/Université d’Anvers - Musée Van Gogh
en savoir plus
Soufre
18x12x7 cm.
Rocalmuto, Sicile, Italie.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Voir l’article en ligne
Site du Laboratoire d’archéologie moléculaire et structurale (LAMS, CNRS/UPMC)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Itinéraire
d’un échantillon
sous X
« ArchiteXtures »
Dans l’imaginaire collectif, les rayons X sont le plus souvent associés à
l’imagerie médicale ou à la surveillance de bagages dans les aérogares. Or, les
rayons X ne se contentent pas de traverser la matière pour en révéler l’intimité.
En interagissant avec elle lors de leur passage, ils donnent des informations
sur l’arrangement des « briques » élémentaires constitutives de l’échantillon,
révélant aussi sa composition atomique. Lise-Marie Chamoreau, ingénieur
de recherche CNRS à l’Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM, UPMC/
CNRS), coordonne la plateforme technique DRX de la fédération de chimie
moléculaire de Paris Centre.
Plateforme technique DRX. © Lise-Marie Chamoreau
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Azurite
20x16x10 cm.
Bisbeen Cochise co., Arizona, États-Unis.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut parisien de chimie moléculaire (IPCM, UPMC/CNRS)
La plateforme technique DRX
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Quand
les batteries
se mettent
à la cristallo…
Le marché de l’électronique portable et des véhicules électriques (utilisateurs
de batteries) a connu, ces dernières années, une croissance exponentielle, grâce
notamment aux progrès réalisés dans le domaine des matériaux constitutifs des
électrodes. Gwenaëlle Rousse, maître de conférences UPMC de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/UPMC/
IRD/MNHN), vient de rejoindre la FRE « Chimie du solide et énergie » (Collège de
France/UPMC/CNRS). Spécialiste de ce domaine, elle étudie des matériaux de
cathode pour batteries, dont les propriétés remarquables répondent à une demande à la fois économique, environnementale et sociétale : pollution réduite,
voltage élevé, capacité importante, bonne cyclabilité, faible coût de fabrication…
Batterie. D. R.
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Quartz améthyste
25x23x15 cm.
Rio Grande do Sul, Brésil.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
(IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Quand Cristallo
rencontre
Microbio
Comment le vivant forme-t-il et altère-t-il les minéraux ? Quel est le devenir à
l’échelle des temps géologiques du carbone organique formé par le vivant lorsqu’il est enfoui dans les profondeurs de la Terre ? Est-il possible de détecter et
d’identifier les traces laissées par le vivant dans les roches anciennes ? Karim
Benzerara, directeur de recherche CNRS à l’Institut de minéralogie, de physique
des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN) présente
les activités de l’équipe de géobiologie de l’IMPMC, qui se situent à l’interface
entre sciences de la Terre, biologie et physique de la matière condensée.
Image de Candidatus Gloeomargarita lithophora.
On distingue à l’intérieur de la cyanobactérie les inclusions de carbonates de calcium, magnésium, strontium
et baryum. © Karim Benzerara & Stefan Borensztajn
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Béryl aigue-marine
12x11x9 cm.
Nagar, Hunza val. Northern Areas, Pakistan.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
(IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Protéines membranaires
Entrez dans
la troisième dimension via
la deuxième dimension…
Notre corps en contient des centaines de milliers. Ce sont les canaux ioniques,
petits pores transmembranaires constitués de protéines.
Mais à quoi servent-ils ? Catherine Vénien-Bryan, professeur UPMC à l’Institut
de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/
UPMC/IRD/MNHN), utilise les outils de la cristallographie sur ce matériel biologique très complexe pour en décrypter les mécanismes et en expliquer les
éventuels failles et dysfonctionnements.
Changement de conformation d’un canal à potassium lors de l’ouverture du pore qui permettra le passage d’un
ion K+. À gauche, état fermé, à droite, état ouvert. D. R.
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Microcline
29x27x26 cm.
Lake Georges, Colorado, États-Unis.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
(IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Des matériaux
sous pression
Comment réagissent des matériaux soumis à des conditions extrêmes de température et/ou de pression ? Comment ajustent-ils ensuite leurs structures
cristallographiques, leurs propriétés élastiques et électroniques ?
Le « géo-mimétisme » est-il possible en laboratoire ?
L’axe « Matériaux sous conditions extrêmes » du labex MATISSE nous convie à
un voyage au cœur de la matière, qu’elle soit naturelle ou synthétique, et qui
intéresse au plus haut point les géologues, les chimistes et les physiciens.
Presse « Paris-Edinburgh » équipée pour la diffusion de neutron, avec système cryogénique associé. © IMPMC
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Cuprite.
15x12x8 cm.
Onganja, Namibie.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
(IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
Voyage au cœur
des minéraux du manteau
Du fluor et de l’eau dans les
minéraux du manteau terrestre
Le système « Terre » est riche en éléments chimiques en tout genre répartis
entre ses différents réservoirs (atmosphère, hydrosphère, croûte, manteau supérieur, manteau inférieur). Marc Blanchard et Hélène Bureau, chargés de recherche CNRS, et Étienne Balan, chargé de recherche IRD, travaillent à l’Institut
de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/
UPMC/IRD). En collaboration avec l’ISTEP-UPMC et le LEEL du CEA de Saclay,
ils s’intéressent au cycle global des éléments dits volatils tels que l’hydrogène,
le carbone, le fluor, le chlore ou le soufre, qui sont à la fois présents à la surface
du globe, une zone relativement bien étudiée, et dans la partie interne profonde,
plus difficilement accessible.
Exemple de défaut cristallin dans l’olivine : trois atomes de fluor (vert) et un atome d’hydrogène (noir) formant
un groupement hydroxyle, viennent se substituer à un atome de silicium. D. R.
en savoir plus
Voir l’article en ligne
Or.
7x7x2 cm.
Eagle’s Nest, Placer co., Californie, États-Unis.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie
(IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)
Voir le dossier complet en ligne
un cristal, des réseaux à l’upmc
La collection
des minéraux de l’IMPMC
de l’UPMC
brille de mille feux
La collection des minéraux de l’IMPMC-UPMC
D’ici la fin 2014, la collection des minéraux de l’IMPMC-UPMC sera présentée
dans un nouvel écrin. Héritage de la chaire de minéralogie de la Sorbonne, la
collection a fleuri grâce à des collectes de terrain, des échanges avec des musées,
et de nombreux élans philanthropiques. À l’origine promis à l’enseignement,
ces joyaux accompagnent aussi la recherche en physique et chimie du solide,
biologie, géologie… D’ici la fin 2014, la collection va élire résidence sous l’œuvre
monumentale de Victor Vasarely, Para Vista. Les visiteurs y (re)découvriront
une sélection de minéraux aussi rares que beaux, et mis en lumière dans une
scénographie inédite.
13000 échantillons.
1500 minéraux exposés dans 24 vitrines panoramiques classées selon la
composition chimique et la structure.
en savoir plus
Gypse
17x14x14 cm.
Bou Beker, Oujda prov., Maroc.
© Jean-Pierre Boisseau.
Collection des minéraux de l’UPMC
Voir l’article en ligne
Voir le dossier complet en ligne
Université Pierre et Marie Curie
4, place Jussieu - 75005 PARIS
© UPMC - Direction de la communication.
Sous le haut patronage de
Madame Geneviève Fioraso,
Secrétaire d’État à l’Enseignement supérieur
et à la Recherche