La matière et l’esprit. Le silicium, de la naissance de l’univers à l’univers des hautes technologies
2002
François Fröhlich ;
avec la collaboration d'Erik Gonthier ; préface de Hubert Curien

ISBN : 978-2-7355-0491-6
21 x 27 cm, 140 p.
Collection : CTHS Sciences
N° dans la collection : 1
Code Sodis : F30444.9
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La matière a commencé d’exister il y a 15 milliards d’années. C’est toute l’histoire de l’Univers qui est d’abord résumée, avant de focaliser le discours sur notre planète. Le silicium y règne maître, souverain du monde minéral. La matière et l’esprit en déclinent les grandes étapes de son histoire en suivant depuis l’origine jusqu’à nos jours le personnage central de l’ouvrage : l’atome de silicium. L’ouvrage brosse un tableau original du monde minéral pour en arriver à l’Homme, ou tout au moins à ce que le silicium, matière première essentielle, lui révèle de son passé. Omniprésent dans notre environnement, l’atome de silicium est, par la singularité de sa structure électronique, le maître du verre, du quartz des montres, et de tant d’autres produits issus de l’esprit de l’Homme.
Table des matières :
Préface - p. 7
Avant-propos - p. 9
Naissance de la lumière - p. 11
La substance de la terre - p. 27
Le minéral, l'eau et la vie - p. 51
À l'aube de l'humanité - p. 71
La civilisation de l'argile - p. 93
Du quartz au silicium - p. 111
Conclusion - p. 133
Glossaire - p. 136
Bibliographie - p. 140
Comptes rendus parus dans la presse :
historiens et géographes
19/03/2002 - Isabelle Brisson Le Figaro
CHIMIE Un livre fait le point sur cet élément omniprésent sur notre planète L
Huitième élément dans l'Univers, deuxième sur Terre, le silicium est partout. Présent dans la composition de nombreuses roches de notre environnement, il accompagne nos civilisations depuis la préhistoire avec le silex qui en découle, Et constitue la base d'un grand nombre de produits de notre industrie quotidienne. François Fröhlich, du Muséum national d'histoire naturelle, a choisi cette substance chimique comme, fil conducteur de son livre La Matière et l’esprit qu'il vient de réactualiser (1).

Propos recueillis par Isabelle Brisson


Le Figaro. - Où se trouve le silicium?
François Fröhlich. - Le silicium est un élément chimique dont les atomes sont élaborés par fusion thermonucléaire au cœur des étoiles massives. C'lassé huitième élément de l’Univers, il est l’élément chimique le plus abondant sur la Terre après I'oxygène. 'Toujours combiné à l'oxygène dans la nature, le silicium représente 28 % de la masse de roches granitiques des continents, un peu moins dans les roches basaltiques de la croûte océanique. L'oxyde de silicium ou silice (SiO2) est par sa masse le corps chimique le plus important du globe. Dans les enveloppes supérieures de la Terre elle se présente sous la forme d'un groupement moléculaire élémentaire, le, tétraèdre (SiO4), "brique élémentaire" à la base de l’immense majorité des minéraux constitutifs de ces enveloppes de silicates. A l’état pur, l’oxyde de silicium est surtout le quartz dont l’agencement avec d'autres silicates donne des roches telles que le granite, le gneiss ou encore, des roches d'épanchement volcanique comme le basalte. Ainsi les coulées de, lave sont des fleuves de silicates liquides. Substance maîtresse du Monde minéral, la silice est à la surface du globe en interaction permanente avec le monde vivant. Support de la vie elle est aussi celui de l’environnement de l'homme. La silice a représenté dès l’aube, de la préhistoire, la matière première primordiale à la base de l'industrie humaine. Son rôle moteur auprès des civilisations est revenu au premier plan dans les dernières décennies avec l'informatique et des télécommunications.

Pourquoi avoir choisi cet objet de recherche ?
Un peu par hasard. Comme Obélix, je suis tombé dans la silice dès, le début de mes recherches. Travaillant sur la nature et la formation des silex, sous l'aspect géologique puis chimique et jusqu'à la structure moléculaire, j'en suis venu à m’intéressé à ce que l’homme en avait fait, à l’aspect archéologique. Le silicium a dominé l’environnement domestique dès l’aube de l’humanité. Il s'inscrit encore en continuité des civilisations qui, depuis le néolithique et l’Antiquité, ont basé, leur vie quotidienne sur le silex, mais aussi sur l’argile –un silicate- tant dans la construction en torchis que dans la céramique. Le silicium est toujours aujourd’hui l’élémentchimique à la base du bâtiment et des travaux publics puisque le verre est composé à plus de 70 % de silice, que le béton est à base d’argile tout comme les céramiques, carrelage et sanitaire. On le trouve en abondance dans le silex des falaises d’Etretat.

Comment le silex s'est-il formé dans ces roches ?

Celui qu’on trouve en abondance dans les falaises de craie d’Etretat, témoigne d’une situation climatique différente de la nôtre sur le globe terrestre, il y a 80 millions d’années. Le bassin de Paris se trouvait alors dans des mers chaudes. La croûte granitique émergée était occupée par des forêts tropicales. Dans de telles conditions de climat et de couvert végétal, les roches silicatées sont profondément altérées donnant naissance à des sols latériques et à une évacuation de la silice libérée vers la mer. Cet apport constant en silice dissoute, beaucoup plus important que de nos jours où la forêt tropicale est très réduite en surface, a permis la croissance cristalline de minuscules cristaux de quartz dans la craie en train de se déposer et à conduit à la formation de silex.

Trouve-t-on du silicium dans le domaine du vivant ?

Bien-sûr. Des organismes comme les diatomées (des algues unicellulaires) fabriquent du varre à froid en quantité extraordinaire, en extrayant la silice en solution très diluée dans l’eau de mer. Une production de l’ordre de la centaine de milliards de tonnes de verre par an. Les industriels exploitent d’ailleurs ces fibres de verre en particulier pour filtrer le vin. Il sera peut-être un jour possible d’utiliser l’usine biologique des êtres vivants pour fabriquer du verre de silice pure sans avoir à chauffer le sable de quartz à 2000°C pour le fondre.


Quel est son avenir ?

Le silicium sert à réaliser des alliages pour l’industrie automobile, des silicones ou encore des pneus verts, souples et résistants. La molécule de silice peut se polymériser pour encroûter des objets comme des enzymes ou des bactéries dans la fabrication de médicaments à effet différé. Les verres de silice pure sont employés comme isolants thermiques dans les technologies spatiales, la laine de verre en construction. Le verre est à la base de toute l’optique, des fibres optiques. Le quartz est cœur des montres et des télécommunications. Enfin le silicium est aussi et surtout le métal de toute l’informatique. Il n’a pas encore été détrôné dans ce domaine.


Bulletin de l’Union des physiciens
03/12/2002 - Bruno Velay
Rubrique "Parus ou à paraître"
" Partir du silicium pour dresser un portrait du monde, de la naissance de l’Univers à la substance de la Terre, de l’origine des civilisations jusqu’aux techniques d’aujourd’hui " : voici, comme le pointe fort bien le préfacier H. Curien, l’idée originale développée dans ce livre. D’esprit résolument pluridisciplinaire, l’auteur qui est professeur de minéralogie au Muséum national d’Histoire naturelle, n’hésite donc pas à traiter d’astrophysique, de préhistoire, de physique, de chimie, de biologie. " Cette unité et " intra-fécondité " du savoir n’est peut-être pas encore assez clairement mise en lumière dans nos habitudes d’enseignement " insiste encore le préfacier.
(...)
On pourra noter une importante iconographie en couleur de qualité, dont le choix quant au caractère illustratif est le plus souvent pertinent. Le texte qui se veut aisément abordable, est pour l’essentiel assez lisible, certains points abordés étant parfois traités un peu brièvement pour un lecteur à la formation scientifique insuffisante. Le choix d’un propos volontairement descriptif et explicatif sans aucun recours aux formules et aux calculs correspond au caractère de " vulgarisation scientifique " résolument affirmé qui en facilitera l’approche.
L’aspect le plus attractif de ce livre reste cependant le caractère transcendant et synthétique de cette saga multidisciplinaire.