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L'invention par [[:w:William Hyde Wollaston|William Hyde Wollaston]] en 1809 du goniomètre à réflexion, qui permet des mesures d'angles d'une bien meilleure précision, marque un nouveau pas dans l'histoire de la minéralogie et de la cristallographie. En 1815, Christian Samuel Weiss décrit les sept systèmes cristallins possibles. L'utilisation du goniomètre à réflexion amène en particulier [[:w:Eilhard Mitscherlich|Eilhard Mitscherlich]], assisté par [[:w:Gustav Rose|Gustav Rose]], à découvrir l'isomorphisme en 1819 et le polymorphisme en 1824. De ces découvertes s'inspirent pendant presque un siècle les travaux suivants sur la relation entre la forme des cristaux et leur composition chimique, du domaine de la cristallochimie. On peut noter entre autres la (re)découverte de la « dissymétrie moléculaire » (ou énantiomorphisme) par [[:w:Louis Pasteur|Louis Pasteur]] en 1848 ainsi que sa méthode expérimentale pour isoler les deux énantiomorphes du paratartrate, qui conduit à la naissance du domaine de la stéréochimie. [[:w:Hermann Franz Moritz Kopp|Hermann Kopp]] étudie les cristaux mixtes isomorphes, dans lesquels des molécules peuvent être substituées par d'autres, et montre en 1840 que la probabilité pour deux molécules de former des cristaux mixtes est plus grande si leurs tailles sont semblables. Ces résultats sont développés par [[:w:Paul Heinrich von Groth|Paul Heinrich von Groth]] qui met en évidence un changement graduel de la morphologie des cristaux mixtes lors d'une substitution isomorphe. En 1849, [[:w:Auguste Bravais|Auguste Bravais]] décrit les propriétés de la maille élémentaire et montre qu'il n'existe que 14 mailles élémentaires dans l'espace à trois dimensions. La deuxième moitié du {{s-|XIX|e}} voit également l'élaboration de classifications des minéraux en fonction de leurs compositions chimiques et/ou de leurs formes cristallines, comme la classification de Gustav Rose et celle de [[:w:James Dwight Dana|James Dana]]. À la fin du {{s-|XIX|e}}, les fondements mathématiques de la théorie sur la symétrie des cristaux, dont la liste des 230 groupes d'espace, sont développés de façon indépendante par [[:w:Arthur Moritz Schoenflies|Arthur Schoenflies]], William Barlow et [[:w:Evgraf Fedorov|Evgraf Fedorov]].
 
La découverte des atomes au début du {{s-|XX|e}} permet finalement de comprendre la nature des cristaux. William Barlow et [[:w:William Jackson Pope|William Pope]] émettent l'hypothèse, en 1906, que la forme des cristaux est définie par l'arrangement d'atomes sphériques qui en sont les constituants élémentaires. Les expériences de diffraction des rayons X par les cristaux menées par [[:w:Max von Laue|Max von Laue]] en 1912 et les travaux successifs de [[:w:William Lawrence Bragg|William Lawrence Bragg]] et [[:w:William Henry Bragg|William Henry Bragg]] sur le chlorure de sodium NaCl confirment cette hypothèse et ouvrent la voie à la détermination de la structure atomique des cristaux. En 1926, [[:w:Victor Moritz Goldschmidt|Victor Goldschmidt]] montre que la formation de cristaux mixtes a lieu lorsque les rayons ioniques des éléments substitués dans le cristal sont très proches, comme par exemple dans la série forstérite ({{fchim|Mg|2|SiO|4}}) - fayalite ({{fchim|Fe|2|SiO|4}}). Au début des années 1930, [[:w:Carl Hermann|Carl Hermann]] et [[:w:Charles Victor Mauguin|Charles Mauguin]] se consacrent à l'étude des 32 classes cristallines et des 230 groupes d'espace, développant une notation symbolique toujours utilisée internationalement : les symboles d'de Hermann-Mauguin. L'amélioration au cours du {{s-|XX|e}} des techniques de diffraction des rayons X, des neutrons et des électrons, la construction de synchrotrons et de sources de neutrons à des fins scientifiques et les progrès en informatique font de la détermination d'une structure cristalline une technique de routine en cristallographie. Depuis la découverte des rayons X par [[:w:Wilhelm Röntgen|Wilhelm Röntgen]] en 1895, les prix Nobel jalonnent l'histoire de la cristallographie dans plusieurs disciplines scientifiques.
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|+ Prix Nobel dans l'histoire de la cristallographie<ref>Tableau réalisé à partir des articles de Wikipédia ''[[:w:Prix Nobel de chimie|Prix Nobel de chimie]]'', ''[[:w:Prix Nobel de physique|Prix Nobel de physique]]'' et ''[[:w:Prix Nobel de physiologie ou médecine|Prix Nobel de physiologie ou médecine]]'' dans leurs versions du 16 novembre 2011</ref>