Physique et mathématiques visuelles/Les structures cristallines

Un tout petit grain de sel

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Chaque ligne représente une liaison entre deux ions dans un cristal de NaCl (le chlorure de sodium, c'est le sel ordinaire). Les couleurs bleue et verte représentent les deux espèces d'ions. C'est un cristal cubique centré. Chaque ion Na+ est entouré de 8 proches voisins Cl-. De même chaque ion Cl- est entouré de 8 proches voisins Na+. Deux ions proches voisins sont toujours de charges opposées, parce que des charges opposées s'attirent tandis que des charges de même signe se repoussent.


Des galaxies cristallines

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Que verrions-nous si nous étions assez petits pour être à l'intérieur d'un cristal et voir ses atomes comme des étoiles, ou si nous regardions le ciel dans une galaxie cristalline ?

 

Galaxie cubique


 

Ciel de diamant

Une ligne brillante d’étoiles révèle que la ligne de vision (la ligne allant du centre de l’œil au centre de l’objet) se trouve dans un plan d’étoiles. Ces plans sont comme les faces d’une pierre précieuse :

 


La structure cubique simple

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La structure cubique simple est la structure cristalline la plus simple :

 

 

La répétition du même

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La structure cubique simple est un empilement de cubes dans les trois directions de l'espace. Une structure cristalline est obtenue par la répétition d'une même cellule, pas nécessairement cubique, dans une ou plusieurs directions de l'espace.

Une structure cristalline peut être à deux dimensions :

 

Un empilement de sphères toutes identiques a la structure d'un cristal.


Une frise a la structure d'un cristal à une dimension :

 


La structure cubique à faces centrées

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Cette structure est obtenue par la répétition d'une cellule cubique à faces centrées :

 


La structure du diamant

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Cette structure est obtenue par la répétition de la cellule suivante :

 


Promenades à l'intérieur d'un diamant :