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Les Cristaux

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Les Cristaux la lettre n0 5 / automne 2002 de l’Académie des sciences Cles ristaux la lettre n0 5 / automne 2002 de l’Académie des sciences Sommaire - La scolarisation d’une classe d’âge s’est accrue et les études supérieures Éditorial ont été diversifiées en sciences fonda- Les scientifiques de demain: mentales et appliquées. craintes, faits et réflexions Editorial - Les formations universitaires en Jean Dercourt page 2 sciences et dans leurs applications On évoque de plus en plus fréquemment croissent significativement, mais cette - Les filières générales ne sont profes- la désaffection des élèves et des croissance ne concerne que les forma- sionnalisantes qu’en deux paliers: à la Dossier étudiants pour les sciences. Quelques tions professionnalisantes. licence vers la formation des maîtres, La science des cristaux: faits significatifs me permettront de faire - Après la licence, les instituts univer- et en thèse, où aucun passage n’est de l’ordre au désordre le point. sitaires de formation des maîtres possible d’un palier à un autre. Hubert Curien page 3 Un élément de base, la transformation (I.U.F.M.) intègrent près de 20 000 radicale de la société française depuis étudiants scientifiques, souvent issus Je ne vois pas dans ces faits une désaf- Les rayons X et la structure 50 ans: en 1945, la population active se du D.E.U.G. Ils préparent le professorat fection des étudiants pour la science ou de la matière Paul Caro répartissait en 26 % pour l’agriculture, des écoles, le C.A.P.E.S. et l’agrégation de ses applications, mais une organisa- page 6 40 % pour l’industrie et 34 % pour les en suivant partiellement les maîtrises tion des études scientifiques générales L’apport du rayonnement services, devenus aujourd’hui respecti- générales ou licences où ils sont comp- inadaptée aux souhaits des étudiants qui synchrotron à la cristallographie recherchent - comme tous les étudiants Entretien avec Yves Petroff par Paul Caro page 12 du monde entier - des études courtes. Les scientifiques de demain: A tous les niveaux de formations profes- Les quasicristaux, ou comment sionnalisantes, une véritable symbiose la nature déjoue les théorèmes existe entre professions, écoles et Remy Mosseri page 15 craintes, faits et réflexions universités mais s’étiole dans la forma- tion générale. Les enseignants-cher- Questions d’actualité cheurs l’assurent seuls en D.E.U.G. et vement 5 %, 35 % et 60 %, tous consom- tabilisés. Les maîtres ès-sciences en licence; les chercheurs, les labora- Les groupes en physique mateurs de scientifiques! poursuivent leurs études en écoles toires de recherche publics et privés n’y des particules Maurice Jacob Les qualifications ont également été d’ingénieurs dans et hors des univer- participent pas! page 16 bouleversées. En 1950, parmi la popu- sités. Les classes préparatoires et les Où l’astronomie rejoint lation active de 18 à 65 ans, les diplômes universités ont décerné 16000 diplô- La baisse de fréquentation dans la filière l’ophtalmologie les plus élevés étaient pour 6 % un C.A.P., mes d’ingénieurs en 1990 et 24500 en scientifique générale est exacerbée en Pierre Léna page 17 pour 3 % un Baccalauréat et pour 3 % 2000. France où la féminisation des études un diplôme de l’enseignement supérieur. - Enfin, d’autres maîtres ès-sciences scientifiques est réduite (55 % de la En 1996, ils représentaient 33 %, 12 % préparent soit un D.E.A. master recher- population étudiante, mais 20 % en I.U.T. La vie de l’Académie et 21 %, beaucoup relevant d’une forma- che (en 1994, 16000 diplômés, en 1999, scientifiques, 22 % en sciences et tech- Rencontre entre les Bureaux tion de science fondamentale ou appli- 10000). La baisse est particulièrement nologies de l’ingénieur, 35 % en sciences de l’Académie des sciences et de quée. Pendant les « 30 glorieuses », nette en physique et en chimie (37,5 %). de la matière). Seules les sciences de la l’Académie nationale des sciences des États-Unis élèves et étudiants trouvaient tous une Le D.E.S.S. master professionnel comp- vie en comptent 56 %; là existe une autre Yves Quéré embauche au sortir de leurs études, tait en 1994, 4000 diplômés, en 2000 la ségrégation: l’écrasante majorité des page 19 depuis 25 ans, ce n’est plus le cas. progression avoisine 90 %, de nombreux femmes choisissent d’enseigner, elles Succès de la théorie de Langlands Plusieurs points se dégagent de cette étudiants de maîtrises générales le ne bénéficieront jamais d’une approche Christophe Soulé évolution: préfèrent aux D.E.A.. de la recherche. Améliorer chaque page 19 - Au sein des universités, la fluidité des année, de quelques points, ce recrute- systèmes se développe dans les filières ment féminin et le fil de l’histoire en sera La vie des séances appliquées, elle le fait mal dans les changé, comme il l’a été dans beaucoup filières générales. d’autres secteurs professionnels. Le Sécurité sanitaire, vigilance sanitaire, goût des sciences est peu en cause dans surveillance épidémiologique Alain-Jacques Valleron De ces données brutes on peut extraire la baisse de la filière recherche ; le page 20 les éléments suivants: mauvais fonctionnement de toutes les - Les bacheliers choisissent préféren- formations l’est, car il ne répond pas aux tiellement des formations en étapes et besoins sociologiques de la génération ᔢ par Jean Dercourt acquièrent un titre « monnayable » Secrétaire perpétuel à chacune d’elles (D.U.T., diplôme de l’Académie des sciences, d’ingénieur-maître, ou d’ingénieur professeur à l’université Pierre et Marie Curie D.E.S.S.). 2 Dossier e siècle que nous venons de vivre peut être qualifié de révolutionnaire dans tous les secteurs de la recherche et de la connaissance. L’un des effets de cette révolution L est d’ailleurs qu’il est devenu difficile, voire incongru, de dessiner une carte secto- rielle de la science faisant apparaître des frontières. Les cristallographes ont, peut-être avant d’autres, vécu dans cette atmosphère pluridisciplinaire. Minéralogistes tout autant que chimistes et physiciens, les voici maintenant partenaires des biologistes. En s’adonnant par goût et nécessité à la gymnastique de la pluridisciplinarité, ils sont devenus champions dans le sport du jeu d’échelles, du macroscopique au microscopique, avec un intérêt récemment grandissant pour le mésoscopique. Mais la conversion profonde opérée en cristallographie est dans l’intérêt croissant porté aux défauts des cristaux. Naguère consi- dérés comme des accidents regrettables venant troubler l’élégante périodicité de la matière cristallisée, les défauts cristallins, qu’ils soient ponctuels, linéiques ou surfaciques sont main- tenant appréciés pour leurs vertus. Bien contrôlés et sagement dosés, ils confèrent aux cris- taux des qualités essentielles pour leurs usages. structure cristalline: un cristal est un assemblage périodique régulier dans l’espace de « molécules élémentaires » toutes identiques. Décrivant la nature des cristaux, il devenait aussi l’un des La Science découvreurs de la nature moléculaire et atomique de la matière. La maille élémentaire d’Haüy est l’entité que ne peut pas couper (a-tome) sans dénaturer une substance. des cristaux: Après l’ère des pères-fondateurs, Romé de l’Isle et Haüy, vint celle des mathé- maticiens – géomètres. Auguste Bravais (1811-1863) étudia les types de symé- tries compatibles avec la périodicité dans de l’ordre l’espace et dénombra les quatorze types de réseaux qui portent son nom. Puis vinrent les champions des groupes cris- tallins, Schönflies (1853-1928) et Fedorov (1853-1919). Travaillant indépendam- ment, l’un à Berlin, l’autre à Saint- au désordre Pétersbourg, ils apportèrent la preuve de leur excellence en proposant le même résultat, la même liste de deux cent trente groupes distincts. Ces deux cent 1 par Hubert Curien trente cases ouvertes au classement des cristaux selon leur symétrie ont donné a cristallographie est née comme pleine satisfaction aux cristallographes Lune science de l’ordre. Jean- jusqu’à des temps très récents où furent Baptiste Romé de l’Isle (1736-1790) découverts des milieux solides présen- édicta la loi de « constance des angles »: tant aux expériences de diffraction des les facettes d’un cristal d’une espèce symétries d’ordre cinq. Notre confrère déterminée font entre elles des angles Denis Gratias figure en tête des louables de valeurs constantes. Travaillant dans iconoclastes. En fait, ces phases à symé- le même esprit, mais non sans quelques trie quinaire sont d’une nature distincte. controverses, que l’évidence des faits eut Il est maintenant convenu de les appeler tôt fait de calmer, René-Just Haüy (1743- « quasi-cristaux ». 1822), partant de l’observation du phéno- mène de clivage, donna une idée claire 1 Président de l’Académie des sciences, professeur et remarquablement moderne de la émérite à l’université Pierre et Marie Curie 3 Dossier des substances fluides troubles et biré- fringentes qui deviennent limpides et isotropes à une température bien déter- minée. Ces phases liquides qui ont cependant quelques propriétés cristal- lines sont nommées « cristaux- liquides ». L’étude sera reprise un peu plus tard par Georges Friedel qui appor- tera la lumière sur la structure de ces substances et proposera une classifica- tion logique. Georges Friedel était le fils de Charles Friedel, chimiste dont le nom est resté attaché à la méthode de synthèse organique dite de « Friedel et Crafts ». Il fut le père d’Edmond, lui- même père de Jacques Friedel, brillant physicien contemporain. La famille Friedel n’est-elle pas un très remar- quable exemple de continuité familiale dans le succès de la démarche scienti- fique? Revenons aux cristaux – liquides dont les applications techniques connais- sent aujourd’hui un énorme succès. Leur caractère hybride est la cause de leurs vertus: fluides, ils sont aisément modi- fiables par des influences extérieures; anisotropes, ils peuvent constituer des éléments essentiels, dans des systèmes électro-optiques par exemple.
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