Mikhail Katsnelson, physicien russe à l'université de Nimègue, aurait tout aussi bien pu être le troisième lauréat du prix Nobel en 2010, aux côtés d'André Geim et de Konstantin Novoselov. Cette année, il a remporté le prix Nobel non officiel néerlandais pour ses travaux révolutionnaires sur le graphène :le prix Spinoza d'une valeur de 2,5 millions d'euros.
Le prix Nobel de physique en 2010 a été décerné à des recherches pionnières sur le graphène. Mikhail Katsnelson, chercheur russe à l'université de Nimègue, aurait bien pu être le troisième lauréat, aux côtés d'André Geim et de Novoselov. Cette année, il remportera le soi-disant prix Nobel néerlandais :le prix Spinoza, d'une valeur de 2,5 millions d'euros.
Le Néerlandais Andre Geim (51 ans) et le Britannique Konstantin Konstantin Novoselov (36 ans) – tous deux d'origine russe et travaillant à l'Université de Manchester – ont reçu il y a trois ans la plus haute distinction scientifique pour leurs recherches novatrices sur le graphène, un matériau à base de carbone encore le mieux décrit comme du fil de poulet microscopique. En 2004, Geim et Novoselov ont dessiné une coquille ultra-mince de graphite à partir d'une pointe de crayon avec un morceau de scotch. La coque – appelée graphène – possède des propriétés exceptionnelles. La conductivité électrique est aussi bonne que le cuivre, la conductivité thermique est également bonne et le graphène est extrêmement flexible et transparent. A l'échelle macroscopique, ce serait le matériau le plus solide sur Terre :le graphène peut supporter plusieurs millions de fois son propre poids.
Mikhail Katsnelson, physicien théorique de l'état solide à l'Université Radboud de Nimègue, travaille avec Geim depuis 2004 et a été invité par Geim et Novoselov à les rejoindre pour un verre de champagne à Stockholm. C'est l'interview que Eos eu avec Katsnelson en 2010, juste après l'annonce du prix Nobel.
Le graphène est considéré comme un matériau merveilleux, en raison de ses innombrables applications possibles dans autant de domaines, de la technologie des puces au transport en passant par les voyages dans l'espace. De quelle application rêvez-vous ?
« Tout d'abord, il existe deux types d'applications :celles qui n'ont pas l'air très spectaculaires, mais auxquelles on peut s'attendre dans quelques années; et ceux qui semblent plutôt futuristes, mais pour lesquels de nombreux obstacles doivent encore être surmontés. Dans la première catégorie, je trouve les écrans tactiles flexibles et pliables une très belle application. Les écrans LCD peuvent être équipés d'une couche de graphène - qui remplace l'oxyde d'indium - vous donnant un écran tactile.'
« Dans la deuxième catégorie, je considère le graphène comme le matériau semi-conducteur ultime pour la construction de micropuces, ce qui pourrait rendre les ordinateurs beaucoup plus rapides. Le graphène remplacerait alors le silicium comme matière première de base dans l'industrie des puces. Mais comme je l'ai mentionné, il reste encore un certain nombre de problèmes fondamentaux à résoudre dans cette affaire. »
On dit aussi que le graphène est extrêmement robuste et aussi, curieusement, transparent. Supposons que je me tiens devant un «écran» de graphène à l'échelle de l'homme. Puis-je le traverser ? Pourrais-je voir le graphène ?
« Vous vous en sortiriez, mais avec un peu d'effort. Le graphène est extrêmement flexible. Il ne casse qu'à une déformation de 15 à 20 %. De nombreux matériaux ordinaires se cassent déjà à une déformation de 1 %. Quant à la transparence, le graphène laisse passer beaucoup de lumière, mais pas la totalité. C'est en fait une fonctionnalité très intéressante. Le coefficient d'absorption de la lumière est de 2,3 % pour le graphène. La particularité est qu'il s'agit d'une constante universelle de la nature – donc indépendante du matériau lui-même. Ce que vous verriez, c'est un léger contraste, une sorte d'écran irréel, à moitié présent.'
Lorsque vous avez appris que le prix Nobel était attribué à Geim et Novoselov, n'avez-vous pas pensé un instant que vous auriez formé un beau trio avec eux ? Parce que ça aurait pu être :vous en tant que troisième gagnant. Non ?
"Honnêtement, je pense que j'ai eu une chance. Mais je ne saurai jamais exactement quelle était la taille de cette chance. La procédure d'attribution est tenue secrète et les procès-verbaux des réunions du comité ne peuvent être rendus publics avant cinquante ans. Il reste beaucoup de spéculations, ce prix Nobel. Même après qu'il ait été décerné."
« Si le prix Nobel devait être attribué à la recherche sur le graphène, il était clair que Geim et Novoselov le méritaient. Ce sont eux qui en 2004 avec leur publication dans Science ouvert le champ. En plus de moi, cependant, il y a encore quelques personnes qui ont apporté d'importantes contributions à la recherche. Je pense que – s'ils voulaient vraiment un troisième lauréat – le choix aurait été très difficile.'
Le graphène pourrait produire des écrans tactiles très flexibles, entre autres.
Vous êtes vous-même un physicien théoricien. Geim et Novoselov sont des expérimentateurs pur sang † Pouvez-vous bien travailler avec eux ?
'Oui bien sûr. La recherche sur le graphène est un exemple de fertilisation croisée réussie entre la physique expérimentale et la physique théorique. Un théoricien peut développer toutes sortes de modèles, mais s'il ne peut pas les tester en laboratoire, cela ne lui sert à rien. Je préfère vérifier mes modèles par rapport à la réalité dès que possible.”
Soit dit en passant, 'La 'découverte' du graphène est une belle illustration de la façon dont la science devrait être faite – intéressante aussi pour les philosophes des sciences. Il y a cinquante à soixante ans, les théoriciens étudiaient déjà le graphène en tant que concept physique. Mais il ne pouvait être produit en laboratoire qu'il y a six ans. Depuis lors, nous, physiciens théoriciens, avons fait d'énormes progrès, grâce à des expérimentateurs comme Geim et Novoselov. La physique reste largement une science expérimentale.'
N'est-ce pas faire une injustice à la cosmologie et à l'astrophysique, qui dépendent principalement d'observations et de modèles théoriques ?
« Je dis juste que les choses sont complètement différentes dans des domaines comme l'astrophysique, la cosmologie, mais aussi dans la physique des hautes énergies (la physique des particules élémentaires, ndlr). La relation entre théorie et expérience y est beaucoup moins prononcée. En effet, les expériences dans ces domaines sont souvent très coûteuses :il faut d'énormes accélérateurs de particules (comme le Large Hadron Collider au CERN), des satellites, de grands télescopes... Il faut souvent dix ans sur une expérience avant d'avoir des résultats. Celle-ci sera ensuite analysée sur les vingt prochaines années. En conséquence, les théoriciens de ces domaines peuvent lancer des modèles et des théories spectaculaires à leur guise qui ont peu de chances d'être un jour testés contre la nature.'
Vous voulez dire la théorie des cordes...
« Entre autres, oui. Soit dit en passant, je soupçonne que les théoriciens des cordes ne prennent même pas la peine de faire des déclarations qui peuvent être expérimentalement confirmées ou réfutées. C'est complètement différent dans mon domaine, la physique du solide. Ici, c'est la coutume que nous comprenions plus ou moins les choses que nous examinons. C'est pourquoi je suis si heureux de ce prix Nobel :c'est une grande reconnaissance pour notre domaine en tant que domaine scientifique mature. Et je le vois comme une approbation d'une façon plus rare et plutôt démodée de faire de la physique. »
Les théoriciens des cordes ne prennent pas la peine de faire des déclarations qui peuvent être confirmées expérimentalement'
'Quand je vivais encore en Suède, j'assistais régulièrement aux conférences des lauréats du prix Nobel. Ceux-ci étaient souvent les gagnants de la physique des hautes énergies et de l'astrophysique. Physique intéressante et spéciale, toutes, mais cette recherche moderne me rappelle fortement le monde des affaires. Les meilleurs scientifiques qui remportent le prix Nobel sont souvent plus des managers que des chercheurs à leur poste. Ils dirigent des équipes de dizaines voire de centaines de physiciens. En plus d'assurer le leadership, ils doivent également négocier avec les gouvernements, ce qui laisse souvent peu de temps pour de véritables recherches scientifiques.'
C'est complètement différent dans votre domaine ?
«La recherche sur le graphène se fait avec des expériences relativement bon marché, en groupes de cinq personnes maximum. Souvent, vous travaillez même à mains nues, comme un véritable artisan. C'est le genre de recherche que j'aime, c'est la science du passé, taillée à l'échelle humaine. Elle me rappelle l'âge d'or de la physique dans les années 1920-30 (lorsque la mécanique quantique s'est développée, ndlr).'
« Je trouve très encourageant que nos recherches attirent encore aujourd'hui les jeunes. Chez nous, vous n'êtes pas une petite partie dans un immense tout. L'avantage de travailler dans de petits groupes de recherche est que vous pouvez travailler à moindre coût et laisser libre cours à vos idées. Et Geim et Novosolev ont prouvé qu'on peut aussi devenir célèbre dans le monde entier."
Si vous additionnez leurs âges, Geim et Novoselov sont encore plus jeunes que nombre de leurs prédécesseurs. Ne risque-t-il pas de se reposer sur ses lauriers ?
"Ce danger est toujours là. André (Geim, éd.) continuera cependant à travailler, j'en suis convaincu. Je suis sûr que nous l'entendrons à nouveau. Il est vrai que pour beaucoup de lauréats, la vie après le prix Nobel n'a pas été à la hauteur des attentes. Certains ont cessé de fonctionner et se sont retrouvés dans un trou noir. D'autres sont devenus fous parce qu'ils se sont sentis obligés de livrer des résultats du même niveau que ceux pour lesquels ils avaient reçu leur prix Nobel."
"La meilleure façon d'y faire face est de faire comme si rien ne s'était passé. Andre a déjà indiqué dans ses premières interviews qu'il souhaitait simplement continuer à travailler dans la recherche sur le graphène. Et je le crois, car je l'ai déjà eu au téléphone à propos d'un article sur lequel nous travaillions avant le prix, et qu'il a repris après cette semaine mouvementée d'octobre. Il ne laissera absolument pas le prix Nobel perturber sa carrière scientifique."
Comme Geim et Novoselov, vous êtes né et avez grandi en Union soviétique. Cependant, vous êtes resté en Russie plus longtemps que la plupart de vos collègues.
« La plupart des scientifiques ont quitté la Russie pendant la période tumultueuse de la dissolution de l'Union soviétique. André est parti en 1990. Je suis resté à cause de ma famille. J'ai beaucoup voyagé à l'étranger pour de courtes missions de recherche. En 2001, j'ai déménagé à Uppsala en Suède. Et en 2004, j'ai reçu une invitation à venir travailler ici à Nimègue. »
Pourquoi avez-vous choisi l'Europe plutôt que les États-Unis ?
« Parce que je préfère le mode de vie et de travail européen au mode de vie américain. En fait, aux États-Unis, il était beaucoup plus facile de trouver du travail en tant que scientifique. Il y a beaucoup plus d'universités, il y a beaucoup plus d'argent pour la recherche scientifique… Certains préfèrent travailler aux États-Unis, d'autres - comme moi - en Europe."
Geim et Novoselov ont-ils réellement reçu des félicitations de la Russie ? Ils restent en grande partie des scientifiques russes.
"J'ai suivi les médias russes sur Internet pendant un certain temps après le prix, mais j'ai abandonné parce que je lisais tellement de commérages. Il est vrai que Geim, Novoselov et moi, en un sens, appartenons encore à l'école scientifique russe. Après tout, nous avons étudié à Moscou et cette éducation était de très haut niveau. Si les gens utilisent le prix Nobel dans les médias aujourd'hui pour souligner que l'enseignement des sciences en Russie était très bon à l'époque – disons il y a trente ou vingt ans – alors je le peux. Mais j'ai lu quelque chose de tout à fait différent :que Geim et Novoselov avaient gagné parce que l'enseignement des sciences en Russie est aujourd'hui d'actualité. Ce n'est absolument pas vrai. L'establishment scientifique actuel en Russie n'a aucun mérite dans l'attribution du prix Nobel. »
La science en Russie n'est plus ce qu'elle était. Les décideurs politiques pensent trop comme des gestionnaires. Pour eux, ce n'est qu'une question d'argent :les problèmes disparaîtront d'eux-mêmes si suffisamment d'argent leur est versé. Ils ne comprennent pas qu'il existe des problèmes insurmontables qui entravent l'épanouissement de la science russe :un manque de bonnes infrastructures, d'un environnement de travail ouvert et créatif, des choses qui sont présentes en Europe et aux États-Unis.'
C'était tellement mieux en Union soviétique ?
« La situation était très artificielle à l'époque. Par exemple, il y avait peu de canaux pour faire ses preuves et accéder à une position ambitieuse en science. Vous avez été fortement encouragé à étudier les mathématiques et la physique, par exemple. Les étudiants industrieux en histoire ou en philosophie, en revanche, étaient beaucoup moins appréciés – sans doute pour ne pas remettre en cause la structure de la société. Donc je ne veux absolument pas revenir à cette époque.'
La science russe était connue dans le monde entier pour ses brillants physiciens théoriciens. Quelle est cette réputation aujourd'hui ?
« Un certain nombre de traditions scientifiques en Russie – comme une solide école théorique de physique – ont été plus ou moins préservées à ce jour. Si l'on investit dans ce domaine et, par exemple, encourage la coopération internationale, il y a une chance d'amélioration rapide. Il y a encore beaucoup de physiciens théoriciens en Russie, mais il n'y a plus de véritable communauté. Beaucoup sont déjà partis. Il faut une certaine masse critique pour pouvoir parler d'une vraie communauté scientifique qui fonctionne. Qu'il y ait eu tant de physiciens théoriciens en Russie, par rapport à d'autres pays, était très spécial. Mais c'était aussi une situation contre nature, je pense. Dans un monde normal, il y a plus d'expérimentateurs que de théoriciens." (Tiré du magazine Eos , n° 12, décembre 2010)
