Voyage au coeur de la matière

Voyage au coeur de la matière
2014, Année internationale de la cristallographie
Les différentes manifestations prévues tout au long de l’année 2014 en Midi-Pyrénées.
En partenariat avec
Sur la page de couverture :
Cette image d’une texture en empreintes digitales est celle d’un cristal liquide cholestérique.
Les cristaux liquides de type cholestérique ont des propriétés optiques remarquables et réfléchissent différemment la
lumière en fonction de la température.
Ces propriétés sont utilisées pour réaliser des vitrages dit « intelligents », c’est à dire à opacité variable.
© CNRS Photothèque / Michel MITOV (CEMES)
2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Entrez dans l’intimité des cristaux, voyagez avec nous au coeur de la matière tout au long
de l’année 2014 proclamée : Année internationale de la cristallographie.
Conscientes de l’apport de cette science sur la compréhension de notre monde et sur le fort potentiel innovateur de
ce domaine pluridisciplinaire, les Nations unies ont proclamé 2014 : Année internationale de la cristallographie
(AICr 2014). L’Union internationale de cristallographie, chargée d’organiser cet événement au niveau mondial, est relayée
en France par l’Association française de cristallographie.
Flocons de neige, grains de sel, minéraux... Les cristaux sont présents partout dans la nature. La cristallographie
étudie leur structure interne et leurs propriétés en donnant des informations sur l’arrangement des atomes. De cette
compréhension découle des avancées dans de nombreux domaines de recherche comme la chimie, la physique mais
aussi la biologie et la médecine.
C’est ainsi que en 1953, grâce à la cristallographie, Rosalind Franklin a obtenu la première photographie de l’ADN aux
rayons X permettant aux Dr Watson, Crick et Wilkins, d’identifier la structure de l’ADN (Prix Nobel de médecine en 1962).
Au XVIIIe siècle, les minéralogistes français Jean-Baptiste Romé de Lisle et René Just Haüy, ont relié la forme extérieure
des cristaux à une cause interne : l’empilement régulier de « molécules intégrantes ». Max von Laue en Allemagne
(1912), puis les Bragg, père et fils, au Royaume-Uni (1913), ont apporté la preuve de cette hypothèse. Ils ont montré
comment la diffraction des rayons X permettait de déterminer la structure atomique des cristaux ouvrant ainsi la voie à la
cristallographie moderne et à plus de vingt cinq prix Nobel.
A l’image de ces exemples, la cristallographie a joué et jouera un rôle clé sur le développement des connaissances fondamentales et appliquées dans de nombreuses disciplines.
Le but des actions proposées au public tout au long de l’année 2014, est de faire découvrir la cristallographie au quotidien, que ce soit dans le domaine médical, pharmaceutique, technologique ou environnemental. La cristallographie est
présente non seulement dans les sciences mais aussi à travers notre
héritage culturel et artistique.
Les missions de 2014, Année internationale de la cristallographie, sont :
- montrer la richesse scientifique de la cristallographie au passé et
au présent ;
- présenter sa dimension industrielle et économique ;
- souligner le rôle de cette science dans la plupart des développements dans le domaine de la santé et des technologies ;
- montrer le caractère vivant et le futur de cette science ;
- sensibiliser les jeunes à la démarche scientifique ;
- illustrer l’universalité de cette science.
Première photographie de l’ADN aux
rayons X par Rosalind Franklin
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Association « Les cristallographes en Midi-Pyrénées »
En Midi-Pyrénées, une association « Les cristallographes en Midi-Pyrénées » regroupant des scientifiques de différentes
disciplines (chimie, biologie, physique, etc…) est créée afin d’organiser et animer les actions lors de l’Année internationale
de la cristallographie.
Ses membres sont :
- Jean-Claude Daran, chimiste cristallographe, directeur de recherche émérite au CNRS et Président de l’association,
- Lionel Mourey, biologiste structural, directeur de recherche au CNRS, Vice président,
- Anne-Magali Seydoux, minéralogiste, chargée de recherche au CNRS, Trésorière
- Nicolas Ratel-Ramond, cristallographe, ingénieur de recherche au CNRS, Secrétaire
En 2014, la cristallographie sillonne la région Midi-Pyrénées
Plus d’une vingtaine de manifestations scientifiques, ludiques et artistiques dans la région.
Pour parler de cristallographie avec les citoyens, un programme de manifestations est proposé tout au long de l’année sur
tout le territoire régional.
Petits et grands pourront ainsi découvrir différents aspects de la cristallographie à travers :
- des conférences « tout public » ;
- des ateliers ludiques de découverte de la cristallographie (écoles élémentaires) ;
- des ateliers de danse autour de la notion de symétrie (écoles élémentaires) ;
- des ateliers réunissant des disciplines scientifiques et artistiques (collèges et lycées) ;
- une exposition « Voyage dans le cristal » ;
- des rencontres avec des scientifiques ;
- un livret de fiches thématiques autour de la cristallographie « Le petit cristallographe illustré » en partenariat avec
La Dépêche du Midi ;
- etc ...
Partenaires et acteurs régionaux
Fluorine de la mine de Peyrebrune (Tarn)
© Didier DESCOUENS / Muséum de Toulouse
• L’Europe
• La Région Midi-Pyrénées
• Le Rectorat de l’académie de Toulouse
• Le CNRS
• L’Institut National Polytechnique
• Le PRES - Université de Toulouse
• L’université Toulouse III - Paul Sabatier
• Les laboratoires institutionnels de Midi-Pyrénées
• L’association francaise de cristallographie
• Les associations de culture scientifique et technique
• La CASDEN
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
LES ACTIONS >>
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Journée d’ouverture de l’Année internationale de la cristallographie
Le lancement de l’Année internationale de la cristallographie aura lieu en janvier 2014 lors d’une journée consacrée à
l’histoire de la cristallographie.
Point de départ d’une année riche en manifestations, cet évènement se propose de réunir l’ensemble des partenaires
scientifiques, institutionnels et associatifs participant à l’Année internationale de la cristallographie pour une première
rencontre avec le public.
Cette journée présentera au travers de conférences « tout public » les premières grandes découvertes de la cristallographie
et ses nombreuses applications au cours de l’histoire.
Il s’agira également de souligner l’aspect pluridisciplinaire de la cristallographie à l’aide de différents exemples allant de la
pharmacologie aux ailes d’avions en passant par les minéraux. Le programme détaillé de cette journée est actuellement en
cours d’élaboration.
De plus, cette année marquera le centenaire du Prix Nobel de physique de Max von
Laue, premier à montrer que les rayons X étaient diffractés par les cristaux. L’année
suivante William Henry et William Lawrence Bragg, père et fils, ont également obtenu le
Prix Nobel de physique pour avoir démontré que la diffraction des rayons X pouvait être
utilisée pour déterminer précisément les positions des atomes dans un cristal.
Max von Laue,
Prix Nobel de physique 1914
William Henry et William Lawrence Bragg,
Prix Nobel de physique 1915
A cette occasion, le président de l’association « Les cristallographes en Midi-Pyrénées », Jean-Claude Daran, annoncera
l’ensemble des manifestations prévues sur le territoire de la région durant l’année 2014.
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
La cristallographie pour les petits
Pour sensibiliser les enfants des classes élémentaires à la science, nous leur proposons de découvrir de petites expériences
autour de la notion de cristal. Cette action sera proposée aux enseignants des classes élémentaires de Midi-Pyrénées sur
l’année scolaire 2013-2014. Un dossier pédagogique leur sera fourni.
Nous proposons 3 expériences faciles à mettre en oeuvre :
• Cristaux de sel et de sucre : pour faire pousser des cristaux, il suffit de dissoudre deux cuillères de sucre ou de sel
en poudre dans une demi-tasse d’eau chaude puis de verser la solution dans une assiette et attendre quelques jours.
Une fois l’eau évaporée, il se forme un dépôt cristallin. On peut isoler des cristaux colorés par addition de colorants
alimentaires à la solution de départ.
Cette technique simple de cristallisation permet d’aborder avec les enfants plusieurs notions : le changement d’état
de l’eau (de liquide à gaz) mais aussi la notion de solution et de séparation des constituants dans une solution.
Cette expérience peut être complétée par des observations à la loupe de l’évolution de la cristallisation.
• Guirlande de cristal : les enfants réaliseront une guirlande de cristaux à partir d’un brin de laine trempant dans 2 bocaux
contenant une solution d’eau chaude saturée en bicarbonate de sodium. La laine absorbe le mélange et quand l’eau
s’évapore, il se forme une guirlande de cristaux, ces derniers se forment aux endroits où le
mélange s’égoutte et s’évapore. Avec un peu de chance, il se peut que le mélange s’égoutte
jusqu’à la soucoupe formant une petite colonne.
Ce type de cristallisation peut être mise en parallèle avec la formation des stalactites.
• Structures stables : à partir de quelques morceaux de guimauve et de spaghettis, il s’agit
de construire des édifices et de tester leur stabilité. Ceci permettra aux enfants de découvrir
quelles sont les formes de construction les plus stables afin d’introduire les différentes
structures selon lesquelles les atomes (guimauves) s’organisent
pour former un cristal. Les notions d’empilement régulier (le réseau), de symétrie et de
stabilité pourront être abordées.
En plus de référents scientifiques associés à ce
projet, la participation de doctorants sera encouragée par différentes écoles doctorales (Sciences de la
matière, Biologie-santé-biotechnologies et Sciences
de l’univers, de l’environnement et de l’espace), ainsi
que des étudiants de l’ENSIACET à travers des projets
« fil rouge » dans le cadre de la promotion de la culture
scientifique.
L’association « Les Petits Débrouillards Midi-Pyrénées »
dispensera la formation nécessaire aux étudiants pour
leur permettre de pouvoir animer ces ateliers.
Fiches créatives des Editions Usborne
« 50 activités scientifiques »
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Projet en partenariat avec
« Les Petits Débrouillards »
2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
DanSymétries
La symétrie, concept fondamental de la cristallographie, est
le sujet principal de cette action qui mêle danse et science.
« Les Chemins Buissonniers » conduisent depuis plus d’une
dizaine d’années des actions réunissant art et science sous
différents formats (production et diffusion de spectacles,
On peut définir un cristal par la répétition périodique d’un
ateliers, rencontres - débats, etc...) construites en partenamotif via des éléments de symétrie (translation, rotation,
riats entre scientifiques et artistes.
miroir), le plus souvent représentés en deux dimensions. La Les principaux objectifs sont de transmettre conjointement
création de chorégraphies permettra d’ancrer les notions de des connaissances scientifiques et artistiques, autour des
symétrie par le mouvement.
valeurs de l’éducation populaire et d’éveil à la citoyenneté.
Le projet DanSymétries est proposé aux écoles élémentaires
et se concrétisera par un spectacle réunissant les chorégraphies des classes participantes. Le spectacle sera présenté
à la fin de l’année scolaire 2013 - 2014. Accompagné
d’un référent scientifique, cette action sera réalisée avec la
participation de Claudine Trémeaux de l’association « Les
Chemins Buissonniers ». Cette danseuse - chorégraphe
détient l’agrément « danse à l’école » et depuis 2007, fait
partie des personnes ressources pour la danse à l’école en
lien avec les arts et les sciences (formation interministérielle
pour l’éducation artistique et culturelle).
Arabesque humaine à travers un kaléidoscope géant issu du spectacle « The project of X »
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Projet en partenariat avec
« Les Chemins Buissonniers »
2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Cristallo’graf
Cette action proposée aux classes de collège, permettra de découvrir la symétrie, notion essentielle en cristallographie mais
aussi très présente dans notre quotidien : dans la nature, les œuvres de nombreux artistes, etc...
Cristallo’graf alliera les sciences et les arts plastiques. Le volet scientifique de la symétrie pourra être traité en cours de
mathématiques, physique-chimie et sciences de la vie et de la terre ; et le volet historique et artistique en cours d’histoire de
l’art et d’arts plastiques.
A travers des exemples comme les mosaïques arabes ou les dessins d’Escher, les élèves découvriront que la cristallographie
fait également partie du patrimoine et de la culture mondiale.
Chaque classe créera une œuvre basée sur l’utilisation des éléments de symétrie (format de 40 X 50 cm). Des référents
scientifiques et un artiste accompagneront le projet. Les réalisations seront rassemblées à la fin de l’année scolaire 2013 2014 lors d’une exposition.
« Day and Night », M. C. Escher,
1938
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Pavage
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Cette image d’un cristal de silicium, par la technique de la
diffraction électronique donne accès aux informations sur
la symétrie et les caractéristiques des mailles du cristal.
© Florent HOUDELLIER, Plateforme microscopie, Centre
d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CNRS).
Rothschildia aurota speculifera
© Didier DESCOUENS / Muséum de Toulouse
Microscopie d’un
flocon de neige
Ammonite
© Jean FONTAYNE
Muséum de Toulouse
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Concours de cristallisation : cultive tes cristaux
Cultive tes cristaux est une initiation à la cristallogenèse : la science qui étudie la croissance des cristaux. Elle s’adresse
aux lycéens et permettra d’aborder des concepts de base de la cristallographie ainsi que les différentes techniques de
cristallisation. Les élèves mettront en application ce qu’ils auront appris en se confrontant à la réalisation d’une expérience
avec toutes ses étapes : protocole expérimental, manipulation, observation, etc...
Pour mener à bien ce projet, nous invitons les enseignants qui inscriront leurs classes à participer à une journée de
séminaire sur les concepts de la cristallographie. Elle comprendra la présentation d’outils pédagogiques de cristallographie et cristallogenèse ainsi que le matériel qui sera utilisé dans les classes pour cette action. A cette occasion un
dossier pédagogique sera fourni et un référent scientifique nommé pour toute la durée du projet afin de conseiller les
enseignants et les élèves.
Les élèves participants conduiront des expériences de cristallisation à l’aide d’un kit qui leur sera fourni. Des photos et
vidéos leurs seront présentées pour découvrir les nombreuses possibilités qui s’offrent à eux. Les élèves pratiqueront ainsi
une activité ludique tout en développant une meilleure compréhension des concepts de solubilité, sursaturation, croissance
cristalline, etc… lien entre la forme macroscopique et l’organisation atomique, ionique ou moléculaire.
Afin de valoriser le travail accompli, chaque groupe mettra en scène les cristaux obtenus et réalisera une affiche détaillant
les objectifs, le matériel utilisé, les méthodes, les résultats ainsi que les conclusions de leur travail. En fin d’année, une
journée sera consacrée à l’exposition des compositions et affiches et un jury décernera plusieurs prix comme par exemple
le plus beau monocristal, la plus belle composition, la meilleure affiche.
Le concours « Concurso de cristalización en la escuela » connait un grand succès en Espagne, où plusieurs éditions ont
déjà eu lieu dans différentes régions du pays. La proximité de notre académie avec la Catalogne et l’existence de l’Eurorégion Pyrénées-Méditérranée devrait permettre d’initier des actions trans-frontalières. Des contacts ont été pris avec Juan
Manuel Garcia-Ruiz, du Laboratoire d’études cristallographiques de Grenade, initiateur des concours en Espagne.
Cristaux de dihydrogénophosphate d’ammonium colorés
artificiellement.
Premier prix pour la meilleure composition cristalline au
concours de cristallisation à l’école, Catalogne, 2012
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Fiches thématiques « Le petit cristallographe illustré »
Dans la collection « Petit illustré » de La Dépêche du Midi, à l’image du « Petit chimiste illustré » publié à l’occasion de
l’Année internationale de la chimie en 2011, un livret comprenant des fiches thématiques vulgarisées sera réalisé.
Il présentera un panorama des recherches effectuées dans le domaine de la cristallographie au sens large, dans les laboratoires de recherche publics (CNRS, UPS, INP, etc...) de la région Midi-Pyrénées, afin de célébrer l’Année internationale de
la cristallographie.
Plusieurs thèmes ont été identifiés :
• Cristallographie et chimie ;
• Cristallographie et médicaments ;
• Cristallographie et biologie / santé ;
• Cristallographie et minéralogie ;
• Cristallographie et diffraction des rayons X ;
• Cristallographie et symétrie ;
• Cristallographie et art ;
• Cristallographie et aéronautique.
Ce livret sera distribué aux classes ayant participées aux actions pendant l’année et proposé en kiosque par le journal
La Dépêche du Midi au moment de la Fête de la science en octobre 2014.
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2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Exposition « Voyage dans le cristal »
L’exposition « Voyage dans le cristal » a été réalisée et présentée en 2009 au Muséum d’histoire naturelle de Grenoble en
partenariat avec l’Association française de cristallographie (AFC), l’Institut Néel (CNRS) Grenoble et l’Institut de minéralogie
et de physique de la matière condensée de Paris.
Exposition « Voyage dans le cristal »
Palais du Parlement, Grenoble, 2009
A partir de cette exposition de 300 m2, 12 panneaux seront
édités par l’AFC, spécialement pour l’Année internationale de la
cristallographie.
On découvrira la cristallographie :
- De l’antiquité à la fin du XIXe siècle
Le cristal, objet d’émerveillement, d’observation et de déduction
- Avec la découverte des rayons X permettant le voyage dans le cristal
Le cristal, objet de science
- Au quotidien, des scientifiques « cultivent » des cristaux
Le cristal, objet de recherche
Le cristal, objet d’application
Afin de mettre en scène ces panneaux, un premier contact a été
pris avec le centre de culture scientifique, technique et industrielle « Science Animation Midi-Pyrénées ».
Nous sommes également en relation avec le Muséum d’histoire
naturelle de Toulouse qui serait un lieu d’accueil privilégié pour
cette exposition.
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Exposition « Le cristal, un bijou pour la chimie »
Année internationale de la chimie
2014
Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Cycle de conférences
Un cycle de conférences sera mis en place dans les huits départements de la région. Il commencera dès le mois de janvier par
la journée d’ouverture de l’Année internationale de la cristallographie avec des conférences sur l’histoire de la cristallographie.
Puis, tout au long de l’année, des conférences autour de thèmes majeurs seront organisées:
• Cristallographie et histoire ;
• Cristallographie et art ;
• Cristallographie et applications ;
• Cristallographie et biologie / santé ;
• Cristallographie et sciences ;
• Cristallographie et techniques d’analyse ;
• etc...
Quelques conférenciers ont d’ores et déjà accepté notre invitation :
- Philippe Walter « Des cristaux pour l’art et la beauté »
Centre de recherche et de restauration des musées de France, Palais du Louvre, Paris
- Jean-Pierre Cuif « Structures calcaires d’origine biologique : les propriétés surprenantes d’objets ordinaires et leurs multiples applications », Université de Paris XI – Orsay
- Michel Mitov « Cristaux liquides »
Centre d’Elaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales, CNRS, Toulouse
Porteuse d’offrandes égyptienne
Musée du Louvre
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Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
Manifestations en Midi-Pyrénées
Toulouse est une ville active dans la promotion de la culture scientifique. Nous souhaitons nous associer aux manifestations organisées localement telles que La Novela, La Fête de la Science, La Nuit des chercheurs.
Des contacts avec les principaux partenaires de ces évènements (Mairie de Toulouse, Conseil régional Midi-Pyrénées,
CNRS, PRES - Université de Toulouse, etc...) ont été pris.
La pluridisciplinarité de la cristallographie permet d’envisager une multitude de thèmes et d’approches afin de s’adapter
aux différentes manifestations (colporteurs du savoir, parcours culturel gratuit de la ville de Toulouse, exposition, etc...).
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Année internationale de la cristallographie
en Midi-Pyrénées
>> CONTACTEZ NOUS
[email protected]
Vos contacts pour l’Année internationale de la cristallographie en Midi-Pyrénées:
Jean-Claude DARAN
Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC) 205, route de Narbonne 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 33 31 74/ [email protected]
Lionel MOUREY
Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS) 205, route de Narbonne 31077 Toulouse Cedex 4
05 61 17 54 36 / [email protected]
Anne-Magali SEYDOUX
Laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET) 14, avenue Édouard Belin 31400 Toulouse
05 61 33 25 97 / [email protected]
Nicolas RATEL-RAMOND
Centre d’Elaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (CEMES) 29 rue Jeanne Marvig 31055 Toulouse Cedex 4
05 62 25 79 41 / [email protected]
Association française de cristallographie (AFC) : www.afc.asso.fr
Année internationale de la cristallographie (IYCr) : www.iycr2014.fr
International union of crystallography : www.iucr.org
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