Histoire des cristaux solides

Un angle dièdre est un angle entre deux faces consécutives. Ainsi, en 1669, Nicolas Sténon fait une étude qui consiste à couper les cristaux suivant une section normale (=droite ou plan perpendiculaire à un plan) aux arêtes du prisme hexagonal. Il constate alors que l'angle dièdre est toujours égal à 120°. Lorsqu'il réitère l'expérience avec des extrémités pyramidales, il constate également que les angles ont une valeur constante (autre que 120°).

Un siècle plus tard, Jean Baptiste Romé de l'Isle formule la première loi de la cristallographie, la loi de constance des angles : "dans une même espèce cristalline, l'angle dièdre de faces correspondantes est constant". Il faut noter que les dimensions des faces varient tandis que les angles eux ne varient pas.

En 1784, après avoir fait malencontreusement tomber une calcite, l'abbé Haüy pense, après observation, que les cristaux sont constitués de parallépipèdes élémentaires, semblables pour une espèce cristalline. Ses travaux sont encore d'actualité, mais nous parlons maintenant de maille cristalline. Cette théorie réticulaire (=forme de réseau) des cristaux d'Haüy sera confirmée en 1912 par Von Laue grâce aux expériences de diffraction des rayons X par les cristaux. Après avoir "démonté" les cristaux, il décide de les "remonter". Ainsi, pendant l'empilement, il obtient des faces ayant des orientations différentes de celles obtenues par empilement simple. Cette notion constitue la loi de troncatures de Haüy : les nombreuses formes que peuvent prendre une même espèce cristalline proviennent de troncatures (=remplacement d'un sommet ou d'une arête d'un cristal par une face) d'une même forme. En mathématiques on appelle ce système les fractales.

On sait également que la force principale qui maintient un cristal est l'interaction de Van der waals, cependant, la polarisation des molécules et les liaisons hydrogènes peuvent intervenir dans le processus.