Principe

Cristal de 1979 par Tryggvi Emilsson

La technique évoquée ci-après semble provenir des travaux d’un chimiste islandais prénommé Tryggvi Emilsson (1902-1993). Il est possible de trouver sur internet des photos de ses cristaux figés depuis 1979.

Le principe simple est de plonger des cristaux de neige dans de la colle cyanoacrylate de méthyle (C5H5NO2). Cette colle (dénommée superglue, ou « cyano ») à comme propriété de polymériser (durcir-coller) grâce à l’eau. Les cristaux constitués d’eau se voient donc « encapsulés » par la cyano où la colle réagit en surface puis en profondeur avec les molécules d’eau de la neige.

Cette propriété de réaction avec l’eau explique entre-autres pourquoi ça colle aux doigts (70% d’eau dans le corps humains !). Pour la petite histoire, cette propriété est employée pour refermer des plaies proprement (la colle produit de l’acide acétique en durcissant, qui n’est pas bio-incompatible...demandez à la salade ).

Afin de rendre tout ceci observable, ce piégeage s’effectue sur une lame mince de microscope.

D’autres techniques d’empreintes peuvent s’effectuer avec d’autres colles...le défi étant qu’en durcissant, la colle ne doit pas générer de chaleur (incompatible donc avec la résine epoxyde par exemple)

Matériel

Mise à température du matériel

Le matériel à employer pour la capture des cristaux se range aisément dans une petite boite que l’on prendra soin de mettre à l’extérieur (pour la mise en température).

Je conseille vivement aux chasseurs de cristaux d’employer de la cyano de bonne qualité. Vous connaissez peut-être la différence entre une bonne colle et une mauvaise. Dans un cas vous passez votre temps à presser les objets l’un contre l’autre en vous collant les doigts...et dans l’autre cas, vous réussissez précisément vos collages (à vous de choisir  ! ). Il faut faire attention à bien prendre de la cyano fluide « normale » et non la version « Gel ». De prochains tests seront effectués à l’aide du couple cyano + accélérateur.

Il faut ensuite un support pour la goutte de cyano. Le support couramment employé est la lame mince de microscope, mais on peut envisager d’autres types de supports (plaque métallique anodisée, support plastique résistant à la colle...). Une lamelle sera ensuite posée par dessus, mais l’empreinte peut se faire sans recouvrir le cristal (une expérience fructueuse a été réalisée sur des gobelets et des cristaux de givre).

Afin de manipuler « aisément » les cristaux, un petit pinceau fait très bien l’affaire (n°6, 7, 8). Certains les manipulent avec des brucelles ou des pinces à épiler fines.

Enfin, afin de stocker ses captures, une boite en bois (spécial lames minces) ou en plastique à cases est à envisager.

Suivi de la température par ibutton

http://www.maxim-ic.com/products/ib...

Un thermomètre ou un enregistreur de température peut être employé afin de connaître les conditions expérimentales.

Méthode

La méthode employée sera illustrée afin de mieux comprendre les différentes actions à réaliser. Inutile de préciser que la manipulation de cyano et de cristaux à l’aide de pinceau demande un peu de dextérité et ne sera pas forcément adapté aux enfants trop jeunes (à réaliser au moins avec des 9-10 ans).

La boîte du chasseur de cristaux

 1 La première étape : mise en température du matériel

Si la température extérieure est trop proche de zéro, l’expérience devient très difficile étant donné la trop grande proximité avec la température de fusion de la glace. La moindre élévation de température due à la polymérisation, dû à un rayon de Soleil, à une trop longue manipulation avec les doigts, à un souffle chaud sur la lame, à un trop long maintien du tube de colle dans la main, provoque inévitablement la fonte des cristaux et le piégeage...de gouttes d’eau !

 2 La seconde étape : le dépôt de cyanoacrylate

L’utilisation d’un support sombre permet de visualiser facilement les cristaux, les gouttes de colle tombées à côté, et l’endroit où on a posé les lamelles. Une petite goutte suffit, la lamelle permettant d’étaler cette dernière et mouillant des cristaux même en périphérie de la goutte initiale.

On dépose une goutte de cyanoacrylate

 3 Troisième étape : La capture du cristal et son dépôt sur la lame

Choisir un cristal intéressant et le déplacer jusqu’à la goutte à l’aide du pinceau. La capillarité attrapera le cristal dès qu’il entrera en contact avec la goutte. Faites attention à ne pas briser les cristaux à ce moment là et à ne pas mouiller le pinceau avec la colle. Pour découvrir de nouveaux cristaux « sauvages », on pourra se déplacer directement sous les chûtes de neige ou approcher la lame de la couche de neige et souffler pour déplacer les cristaux sans les choisir.

 4 Quatrième étape : Poser la lamelle par dessus

Une fois que vous avez réalisés votre composition cristalline et que vous vous êtes assurés que les cristaux n’ont pas fondu, vous pouvez déposer la lamelle et admirer votre capture.

 5 Cinquième étape : (la plus importante !), laisser durcir la colle en restant au froid

Et oui, trop souvent l’impatience peut nous faire faire des erreurs, comme celle de rentrer les lames au chaud après la capture...qui transformera ces petits chef d’œuvre de la nature en simples gouttes d’eau... Laisser au moins 2 à 3 heures à l’extérieur...car à -10°C, la vitesse de la réaction de durcissement n’est pas aussi grande qu’à 25°C...
Voici par exemple, le petit tableau de chasse de ce début d’hiver :

Autres méthodes

Kenneth Libbrecht indique quelques autres méthodes avec d’autres polymères mais il est envisageable de réaliser des empreintes de cristaux sur un plaque noire préalablement recouverte de laque.

Voir ici :http://www.its.caltech.edu/ atomic/snowcrystals/preserve/preserve.htm

Version pdf

Et après ?

Objectif Sciences International met à disposition un catalogue de photos de cristaux de neige (www.osi-photos.org/thumbnails.php?a...).
La suite de l’aventure peut être la confection de cadres, la photographie de cristaux sous loupe binoculaire, microscope optique ou microscope numérique. Un prochain article pourrait suivre....

Bonne chasse !

Microphotographie numérique (x100)

A lire également  : Les classifications des cristaux de neige, La neige quelques références ou encore L’évolution de nos connaissances sur les cristaux de neige

Si vous souhaitez tester cette teschnique sur le terrain, le Programme de Recherche et d’Education EXPLOREARTH et Objectif Sciences International organisent chaque année des séjours Ski et Cristaux de neige. Rendez-vous sur www.vacances-scientifiques.com/Ski-... pour plus d’informations et rejoignez nous sur le TERRAIN DE VOS AVENTURES