Harold Kroto, chimiste et lauréat du prix Nobel de chimie 1996, est décédé le 30 novembre 2016. Pionnier du buckminsterfullérène, surnommé « buckyball », il a posé les bases des nanosciences modernes.
Dans les années 1980, la découverte du buckminsterfullérène, ou « boule de bucky », marque la naissance des nanosciences. Trente ans plus tard, les applications concrètes des nanotechnologies restent limitées. « Nous devons être patients », confiait Harold Kroto, codécouvreur de cette molécule. « Les opportunités sont fantastiques. »
Il l’admettait lui-même : la découverte du buckminsterfullérène est en grande partie due au hasard – ou à la « sérendipité », comme le préfèrent les scientifiques. En septembre 1985, Harold Kroto visite ses collègues Richard Smalley et Robert Curl Jr. dans leur laboratoire texan à la Rice University. Le trio ne cherchait nullement une troisième forme de carbone après le graphite et le diamant. « Au début des années 1980, à l’Université du Sussex, j’avais lancé un programme en astrochimie », racontait Kroto, alors âgé de 74 ans, lors d’une conférence des lauréats Nobel à Lindau en 2013. « Nous étudiions les chaînes de carbone comme le benzène dans l’espace interstellaire. Cela nous a révélé que ces chaînes complexes se forment naturellement dans les nuages de gaz des étoiles carbonées, riches en carbone. Nous étions perplexes. »
Pour simuler ces processus cosmiques, Kroto manquait d’équipement. Smalley et Curl disposaient d’un laser capable de vaporiser le graphite en microsecondes. « Dès que j’ai vu cet appareil, j’ai su que nous pouvions recréer la chimie des étoiles carbonées. » Surprise : ils découvrent une molécule sphérique et creuse de 60 atomes de carbone, disposés en 20 hexagones et 12 pentagones, comme les coutures d’un ballon de football. Kroto la nomme buckminsterfullérène en hommage à l’architecte Richard Buckminster Fuller et ses dômes géodésiques. « Nous avons ajouté le suffixe « -ène » pour un nom chimique authentique. » Rapidement appelée « buckyball » ou C60.
Grâce à cette simulation, ils produisent du buckminsterfullérène. Il faudra attendre 2010 pour l’observer in situ : le télescope Spitzer de la NASA détecte sa signature infrarouge dans de vrais nuages interstellaires.
Cette découverte ouvre la nanochimie et les nanotechnologies. Des fullerènes aux nanotubes de carbone et au graphène, ces structures promettent matériaux ultra-résistants, supraconducteurs et ordinateurs ultra-rapides. En 2013, aucune « application miracle » n’était encore concrétisée, mais la transition des nanosciences vers les technologies progresse.
Faudra-t-il encore trente ans pour des applications nano réelles ?
Kroto : « Oui, patience. Les nanosciences avancent de bas en haut, pas à pas, sans grandes théories globales. Nous maîtrisons de nouvelles compétences pour de futures applications. Les systèmes d’auto-assemblage moléculaire restent à venir – hors nanoparticules cosmétiques. »
« Avec le C60, on pourrait produire rapidement des panneaux solaires organiques imprimés sur plastique. »
Quelle application rêvez-vous ?
« Les cellules solaires organiques à base de buckminsterfullérène, imprimées à bas coût sans silicium, pour une révolution photovoltaïque. »
Les risques nano font l’objet de débats alarmistes. Les chimistes doivent-ils s’impliquer ?
« Absolument. Ils connaissent les faits et doivent admettre les dangers potentiels. On ne stoppera pas la nanotechnologie, comme on n’a pas arrêté la chimie au XXe siècle. L’auto-assemblage est la nouveauté prometteuse. »
D’autres « supermolécules » comme le C60 existent-elles ?
« Peu probable. Le C60 fut une découverte tardive via l’astrochimie ; nous avions déjà des chaînes plus complexes en labo dès les années 1970. »
Exemple parfait de sérendipité : que dit cela de la recherche ?
« Privilégiez la recherche solide, avec liberté pour l’expertise. Évitez la pression des publications ou financements straté giques aux jalons rigides. Les percées viennent souvent d’ailleurs, comme pour la photosynthèse artificielle. »
Buckyball, nanotubes, graphène : pourquoi le carbone est-il si spécial ?
« Unique au tableau périodique, le carbone forme des liaisons simples, doubles, triples. 90-95 % de la chimie est organique grâce à lui. Sans cela, la vie serait impossible. »
Athée convaincu malgré ses origines juives, vous exigez la rationalité des scientifiques.
« Beaucoup luttent encore entre science et religion. L’humanité peine à accepter son évolution. Je chéris la laïcité européenne, humaniste. J’aurais été marxiste avant 1939, mais cela mène à la dictature. La rationalité doit primer. »
« Si j’avais vécu avant la Seconde Guerre mondiale, j’aurais été marxiste. »
La fraude scientifique ébranle la crédibilité.
« Les cas sont négligeables face au nombre record de chercheurs. La science s’auto-corrige efficacement. »
Je suis plus agacé par l’« hyperflation » scientifique : spéculations médiatiques créant de fausses attentes, au détriment des faits prouvés.
Biographie
Harold Kroto
Né en 1939, Harold Kroto étudie la chimie à l’Université de Sheffield (doctorat 1964 en spectroscopie). Après des post-docs aux États-Unis et au Canada, il rejoint l’Université du Sussex où il explore les chaînes carbonées et l’astrochimie. En 1985, avec Smalley et Curl, il découvre le buckminsterfullérène, récompensé par le Nobel 1996.
Professeur émérite à la Florida State University depuis 2004, il fonde le Vega Science Trust pour des vidéos éducatives scientifiques.
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