La mort d'un découvreur

Ainsi, il y a un peu plus de deux semaines, on annonçait la mort du professeur
Richard Smalley, physico-chimiste et prix Nobel de chimie pour sa
capacité à voir ce qui resta invisible pour les autres. Les découvertes
sont rarement le produit d'un pur hasard ; « Aide-toi et le Ciel
t'aidera ». Ce dicton s'applique à merveille au monde de la
recherche. Ainsi, pour faire une découverte, il faut souvent avoir
travaillé des années afin d'aiguiser ses sens et percevoir dans un
résultats légèrement inhabituel, un phénomène important. La plupart du
temps, on se trompe et il s'avère que ce n'était qu'un bruit qu'on
n'avait pas prévu. Lorsqu'on a raison, par contre, c'est l'explosion de
satisfaction et de réussite à l'état pur.

Richard Smalley faisait partie de ces chercheurs perspicaces. Certaines
découvertes se font de longue haleine. On sait qu'on trouvera quelque
chose, il « suffit » de mettre en place les équipements
nécessaires, parfois au prix de longues années d'efforts. Ce fut le cas
avec la préparation du premier condensat de Bose-Einstein, un état de
la matière prédit il y a plus de 80 ans et qui ne fut réalisé qu'au
milieu des années 1990. À cette époque, plusieurs groupes à travers le
monde étaient dans la course et les seules questions qu'on se posait
étaient « quand ? et qui ? ». N'allez surtout pas croire que
je désire diminuer l'exploit associé avec de telles découvertes. Dans
ce cas, les problèmes techniques étaient nombreux et la résolution de
plusieurs d'entre eux ouvrit de nouveaux domaines de recherche.

Malgré mes dénégations, je dois quand même reconnaître une beauté
intrinsèque à la découverte de Smalley : une nouvelle phase de carbone
où 60 atomes de carbones placés de manière à réaliser une molécule
sphérique! Du carbone, élément à la base de la vie et que nous
connaissons depuis des millénaires. Pire, cette molécule mystérieuse se
retrouve, en quantités infimes, il est vrai, dans la plupart des suies,
allant de la chandelle au feu de camp déjà utilisé par nos ancètres
préhistoriques.

Histoire de vous éblouir, je vous invite donc, avant de continuer, à
visiter quelques sites, qui montrent la célèbre buckeyballe ou carbone
60 sous toutes ces facettes.

Un site en français et un en anglais, pour ceux qui maîtrisent la langue de Shakespeare.

L'histoire est simple. Harold Kroto, un astrophysicien était intéressé
par la composition des nuages interstellaires. Ces nuages n'ont rien à
voir avec les nuages de pluie que l'on connaît. Ils ont une densité
proche du vide et sont composés de particules ou d'amas d'atomes
séparés les uns des autres par de très grandes distances.

Toujours est-il que Kroto demanda alors à son collègue, Richard Smalley,
s'il pouvait l'aider à étudier les amas de carbone. Celui-ci, en
collaboration avec un troisième collègue, Robert Curl, et deux
étudiants au doctorat, se mit immédiatement au travail. Rapidement, il
remarqua que certaines tailles d'assemblage de carbone étaient
particulièrement favorisées, dont ceux possédant 60 et 70 atomes. Ce
genre d'observation n'a rien de surprenant en soi, on sait que les
atomes préfèrent normalement s'assembler de manière à minimiser leur
énergie. Certains arrangements sont alors particulièrement favorables.

En fait, cette domination d'amas de 60 atomes avait été observée par
quelques autres groupes également, au cours des années précédentes,
sans qu'ils en fassent grand cas.

L'inspiration de Smalley fut qu'au lieu de simplement noter cette
prédominance, il se demande quelle structure pouvait bien avoir un amas
de C60. Il pouvait s'agir d'un polymère de pur carbone, d'un plan
graphitique aux extrémités tordues ou d'un noyau à la structure
diamant. Aucune de ces structures ne semblait favoriser le C60,
toutefois. Finalement, Smalley eut un éclair de génie : il
s'agissait tout simplement d'un ballon de soccer (ballon de football,
pour nos lecteurs européens). En plaçant les atomes sur les points de
rencontre des arêtes du ballon, on permet à chaque atome de se trouver
dans le même environnement graphitique légèrement déformé. C'était la
première fois qu'on trouvait une molécule avec cette structure tout en
symétries.

Se rappelant la célèbre géodésique créée par l'architecte Buckminster
Fuller lors de l'Exposition universelle de 1967, à Montréal, Smalley et
ses collaborateurs nommèrent la nouvelle structure fullerène, et le C6o
reçu le surnom de buckeyballe.

Leur découverte, présentant une nouvelle phase du carbone, d'une grande
beauté formelle de surcroît, fut reçue avec un mélange d'enthousiasme
et de scepticisme. Mais ces derniers furent rapidement confondus et les
années 1990 ont vu l'apparition de nouvelles familles de molécules de
carbone basée sur la buckeyballe.
La découverte du C60 démontre puissamment qu'on ne peut prédire
l'inconnu. Alors qu'on pensait tout savoir du carbone, trois chercheurs
ont mis à jour une nouvelle forme de matière que l'on côtoyait pourtant
depuis que l'Homme sait faire du feu. Qui peut dire ce quelles
surprises nous réservent la Nature ? Réponse: Personne!