Les structures des minéraux sont-elles vraiment ordonnées ?

Publié par Redbran le 27/11/2021 à 13:00
Source: CNRS INSU

© stux/Pixabay
De nombreuses personnes perçoivent les cristaux comme l'incarnation d'un ordre parfait, une croyance qui a conduit à attribuer même des pouvoirs magiques aux minéraux. Cet ordre apparent nous a conduits à accepter que la cristallisation se produise par l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la...) systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...) de blocs de construction bien définis, généralement des ions ou des molécules. Pourtant, des expériences de laboratoire menées au cours de la dernière décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...) remettent en question ce modèle classique ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...) par ion et montrent que la formation de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) cristallins peut impliquer une grande variété d'unités de construction - y compris des particules liquides, amorphes ou même nanocristallines - suivant une voie de cristallisation non classique.

Dans des travaux récents, nous avons montré qu'une voie de nucléation médiée par des particules est en fait imprimée dans les cristaux de CaSO4. Cette propriété nous donne l'occasion unique de rechercher des preuves de voies de nucléation non classiques dans les environnements géologiques.

Des chercheurs1 ont utilisé des cristaux d'anhydrite (L’anhydrite (genre masculin) est un minéral composé de sulfate naturel de calcium...) (CaSO4) bien formés, extraits de la mine de Naica au Mexique, qui se sont développés pendant des millénaires dans des conditions proches de l'équilibre, offrant ainsi un laboratoire naturel unique pour étudier la voie de cristallisation. Ils ont élucidé l'histoire de la croissance de ce minéral en cartographiant sa structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) à l'aide d'une combinaison (Une combinaison peut être :) de techniques microscopiques et de diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) des rayons X avancées.

Ces analyses ont révélé que les défauts d'alignement à l'échelle nanométrique se propagent sur des échelles de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...), entraînant finalement la formation de cristaux d'anhydrite mésostructurés de taille centimétrique contenant des vides anisotropes de différentes tailles. Ils montrent que ces défauts proviennent de la voie de nucléation médiée par les particules et créent ce que l'on appelle des "graines d'imperfection", qui conduisent à un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) "unique" macroscopique dont les fragments ne s'emboîtent pas de manière autosimilaire à différentes échelles de longueur. Ces résultats complètent le concept récent de nucléation non-classique avec notre vision de longue date de la structure cristalline. En bref, la construction d'un cristal pourrait ainsi être considérée comme la nature empilant des blocs dans un jeu de Tetris, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en oubliant lentement le concept de base du jeu et en ne parvenant pas à remplir complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) les rangées.


Cristaux d'anhydrite. La structure des cristaux est généralement divisée en monocristaux, polycristaux et amorphes. Récemment, une quatrième classe a été proposée: les mésocristaux. © R.M. Lavinsky

Note:
1 - Ce travail a été initié et mené conjointement par des chercheurs d'ISTerre (CNRS, UGA) et de BAM (Berlin, Allemagne) en collaboration avec des chercheurs du MPI (Potsdam, Allemagne), du GFZ Potsdam (Allemagne) et de l'ETZ (Zürich, Suisse).


Pour en savoir plus:
Seeds of imperfection rule the mesocrystalline disorder in natural (Natural est un langage de programmation semi-compilé, édité par la société...) anhydrite single crystals

Contact:
Alexander E.S. Van Driessche - Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des sciences de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) (ISTerre) - alexander.van-driessche at univ-grenoble-alpes.fr
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