How do crystals work? - Graham Baird

Traducteur: Marine Gauchard Relecteur: eric vautier

Deep beneath the geysers and hot springs of Yellowstone Caldera

Profondément sous les geysers et les sources d'eau chaude

de la Caldera de Yellowstone

lies a magma chamber produced by a hot spot in the earth’s mantle.

se trouve une chambre magmatique

générée par un point chaud dans le manteau terrestre.

As the magma moves towards the Earth’s surface,

Alors que le magma se déplace vers la surface de la Terre,

it crystallizes to form young, hot igneous rocks.

il se cristallise pour former des roches ignées, jeunes et chaudes.

The heat from these rocks drives groundwater towards the surface.

La chaleur de ces roches amène l'eau souterraine à la surface.

As the water cools, ions precipitate out as mineral crystals,

Pendant que l'eau se refroidit, les ions se précipitent en cristaux,

including quartz crystals from silicon and oxygen,

dont des cristaux de quartz, du silicone et d'oxygène,

feldspar from potassium, aluminum, silicon, and oxygen,

de feldspath, du potassium, de l'aluminium, du silicone et d'oxygène,

galena from lead and sulfur.

de galène, du plomb et du sulfure.

Many of these crystals have signature shapes—

Beaucoup de cristaux ont leur propre forme.

take this cascade of pointed quartz, or this pile of galena cubes.

Prenons cette grappe de quartz pointé, ou cet amas de cubes de galène.

But what causes them to grow into these shapes again and again?

Pourquoi se forment-ils toujours de la même façon ?

Part of the answer lies in their atoms.

Une partie de la réponse réside dans leurs atomes.

Every crystal’s atoms are arranged in a highly organized, repeating pattern.

Tous les atomes sont structurés de manière organisée et répétitive.

This pattern is the defining feature of a crystal,

Cette structure est la caractéristique essentielle d'un cristal,

and isn’t restricted to minerals—

et ne se limite pas qu'aux minéraux -

sand, ice, sugar, chocolate, ceramics, metals, DNA,

sable, glace, sucre, chocolat, céramique, métaux, ADN,

and even some liquids have crystalline structures.

et même quelques liquides possèdent des structures cristallines.

Each crystalline material’s atomic arrangement

Chaque arrangement atomique d'un matériau cristallin

falls into one of six different families:

se classe dans un des six groupes suivants :

cubic, tetragonal, orthorhombic, monoclinic, triclinic, and hexagonal.

cubique, tétragonal, orthorhombique, monoclinique, triclinique et hexagonal.

Given the appropriate conditions,

Avec des conditions appropriées,

crystals will grow into geometric shapes

les cristaux grandiront en une forme géométrique

that reflect the arrangement of their atoms.

qui reflète l'arrangement de leurs atomes.

Take galena, which has a cubic structure composed of lead and sulfur atoms.

La galène a une structure cubique composée d'atomes de sulfure et de plomb.

The relatively large lead atoms

Les atomes de plomb, plutôt volumineux,

are arranged in a three-dimensional grid 90 degrees from one another,

sont arrangés en une grille tridimensionnelle formée d'angles droits,

while the relatively small sulfur atoms fit neatly between them.

alors que les atomes de sulfures, plus petits, se glissent entre eux.

As the crystal grows, locations like these attract sulfur atoms,

En grandissant, ces emplacements attirent les atomes de sulfure,

while lead will tend to bond to these places.

alors que le plomb essaiera de combler ces espaces.

Eventually, they will complete the grid of bonded atoms.

Finalement, ils complèteront la maille d'atomes.

This means the 90 degree grid pattern of galena’s crystalline structure

Ça signifie que la structure cristalline aux angles droits de la galène

is reflected in the visible shape of the crystal.

se voit dans la forme finale du cristal.

Quartz, meanwhile, has a hexagonal crystalline structure.

Le quartz, lui, à une structure cristalline hexagonale.

This means that on one plane its atoms are arranged in hexagons.

Sur un plan, ses atomes sont arrangés en hexagones.

In three dimensions, these hexagons are composed of many interlocking pyramids

En trois dimensions, ces hexagones sont composés de pyramides emboîtées

made up of one silicon atom and four oxygen atoms.

constituées d'un atome de silicone et quatre atomes d'oxygène.

So the signature shape of a quartz crystal

La forme caractéristique d'un cristal de quartz

is a six-sided column with pointed tips.

est donc une colonne à six faces à bouts pointus.

Depending on environmental conditions,

Suivant les conditions environnementales,

most crystals have the potential to form multiple geometric shapes.

beaucoup de cristaux peuvent avoir de multiples formes géométriques.

For example, diamonds, which form deep in the Earth’s mantle,

Par exemple, les diamants, qui se forment en profondeur dans le manteau terrestre,

have a cubic crystalline structure and can grow into either cubes or octahedrons.

ont une structure cristalline cubique et peuvent grandir en cubes ou en octaèdres.

Which shape a particular diamond grows into

La forme que les diamants prennent

depends on the conditions where it grows,

dépend des conditions où ils se trouvent,

including pressure, temperature, and chemical environment.

dont la pression, la température et l'environnement chimique.

While we can’t directly observe growth conditions in the mantle,

Alors qu'on ne peut directement observer ces conditions dans le manteau,

laboratory experiments have shown some evidence

des expériences en laboratoire ont prouvé

that diamonds tend to grow into cubes at lower temperatures

que les diamants ont tendance à grandir en cubes à basse température

and octahedrons at higher temperatures.

et en octaèdres à haute température.

Trace amounts of water, silicon, germanium, or magnesium

Des quantités limitées d'eau, de silicone, de germanium ou de magnésium

might also influence a diamond’s shape.

pourraient aussi influencer la forme d'un diamant.

And diamonds never naturally grow into the shapes found in jewelry—

Les diamants n'ont pas naturellement la forme qu'on peut trouver en bijouterie-

those diamonds have been cut to showcase sparkle and clarity.

ces diamants ont été polis pour arborer brillance et clarté.

Environmental conditions can also influence whether crystals form at all.

Les conditions environnementales peuvent aussi influencer

la formation de cristaux.

Glass is made of melted quartz sand,

Le verre est fait de sable de quartz fondu

but it isn’t crystalline.

mais n'est pas cristallin.

That’s because glass cools relatively quickly,

C'est parce qu'il refroidit relativement vite,

and the atoms do not have time to arrange themselves

et les atomes n'ont pas le temps de s'arranger entre eux

into the ordered structure of a quartz crystal.

pour former la structure ordonnée d'un cristal de quartz.

Instead, the random arrangement of the atoms in the melted glass

L'arrangement aléatoire des atomes dans le verre fondu

is locked in upon cooling.

est bloqué au moment du refroidissement.

Many crystals don’t form geometric shapes

Beaucoup de cristaux ne forment pas de formes géométriques

because they grow in extremely close quarters with other crystals.

car ils grandissent dans la promiscuité.

Rocks like granite are full of crystals,

Les pierres comme le granite sont pleines de cristaux,

but none have recognizable shapes.

mais aucun n'a une forme qui lui est propre.

As magma cools and solidifies,

Lorsque le magma refroidit et se solidifie,

many minerals within it crystallize at the same time and quickly run out of space.

beaucoup de minéraux se cristallisent en même temps et manquent d'espace.

And certain crystals, like turquoise,

Et certains cristaux, comme la turquoise,

don’t grow into any discernible geometric shape in most environmental conditions,

grandissent de manière très aléatoire dans des conditions adéquates,

even given adequate space.

même avec un espace suffisant.

Every crystal’s atomic structure has unique properties,

Chaque structure atomique d'un cristal a des propriétés uniques,

and while these properties may not have any bearing on human emotional needs,

alors qu'elles n'ont aucune répercussion sur les besoins émotionnels de l'homme,

they do have powerful applications in materials science and medicine.

elles ont des applications extraordinaires en science des matériaux et en médecine.