Jean-Pierre Sauvage, prix Nobel de chimie 2016

21/12/2016
Auteurs : Alain Brenac
Publication REE REE 2016-5
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2016-5:17759
DOI : http://dx.doi.org/10.23723/1301:2016-5/17759You do not have permission to access embedded form.

Résumé

Jean-Pierre Sauvage, prix Nobel de chimie 2016

Métriques

79
12
112.74 Ko
 application/pdf
bitcache://5cd72c00611f070d17c0e8aeacaaae3901d8bbdd

Licence

Creative Commons Aucune (Tous droits réservés)
<resource  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
                xmlns="http://datacite.org/schema/kernel-4"
                xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-4 http://schema.datacite.org/meta/kernel-4/metadata.xsd">
        <identifier identifierType="DOI">10.23723/1301:2016-5/17759</identifier><creators><creator><creatorName>Alain Brenac</creatorName></creator></creators><titles>
            <title>Jean-Pierre Sauvage, prix Nobel de chimie 2016</title></titles>
        <publisher>SEE</publisher>
        <publicationYear>2016</publicationYear>
        <resourceType resourceTypeGeneral="Text">Text</resourceType><dates>
	    <date dateType="Created">Wed 21 Dec 2016</date>
	    <date dateType="Updated">Thu 26 Jan 2017</date>
            <date dateType="Submitted">Sat 24 Feb 2018</date>
	</dates>
        <alternateIdentifiers>
	    <alternateIdentifier alternateIdentifierType="bitstream">5cd72c00611f070d17c0e8aeacaaae3901d8bbdd</alternateIdentifier>
	</alternateIdentifiers>
        <formats>
	    <format>application/pdf</format>
	</formats>
	<version>30385</version>
        <descriptions>
            <description descriptionType="Abstract"></description>
        </descriptions>
    </resource>
.

REE N°5/2016 Z 15 Le Français Jean-Pierre Sauvage, professeur à l’université de Strasbourg et directeur de recherche émérite du CNRS , le Britannique Sir James Fraser Stoddard, professeur de chimie à l’université Northwestern dans l’Illinois (États-Unis) et le Néerlandais Bernard L. Feringa, professeur de chimie orga- nique à l’université de Groningue (Pays-Bas) sont les lauréats du prix Nobel de chimie 2016. Cette prestigieuse distinction récompense cette année « la conception et la synthèse de machines moléculaires », selon les termes mêmes utilisés par le comité Nobel. Avant d’expliciter ce que recouvrent ces travaux, une pa- renthèse s’impose pour saluer la performance des chercheurs français dans cette discipline en rappelant que le dernier prix Nobel de chimie attribué à un français était Yves Chauvin en 2005 pour le décryptage de la métathèse des oléfines et que c’est la deuxième fois que l’université de Strasbourg est mise à l’honneur par la Fondation Nobel après le prix de chimie décerné à Jean-Marie Lehn en 1987 sur les clathrates. Parmi les travaux récompensés cette année, la contribu- tion de Jean-Pierre Sauvage a été essentielle d’un point de vue historique puisque, dès 1983, il est parvenu à créer dans certaines chaînes moléculaires (dénommées caténanes), une liaison mécanique entre molécules différente d’une liai- son chimique classique (covalente ou électrostatique, via un pont hydrogène). En utilisant des métaux, le cuivre notam- ment, il a réussi à entrelacer des anneaux moléculaires et progressivement à les faire bouger les uns par rapport aux autres de manière contrôlée par un apport d’énergie, obtenu par chauffage ou par éclairage (figure 1). Le concept de « ma- chines moléculaires » était né. A partir de cette avancée significative, la porte était ou- verte pour convertir l’énergie en mouvement à l’échelle sub- microscopique sur des structures de plus en plus sophisti- quées. C’est ainsi qu’en 1991 Fraser Stoddart, deuxième lau- réat primé cette année, développa une structure baptisée ro- taxane. C’est une molécule en forme d’haltère (riche en élec- trons) sur laquelle se greffe une bague (pauvre en électrons) susceptible de glisser le long de l’axe de l’haltère (figure 2). Trois ans plus tard, après le succès obtenu par Jean-Pierre Sauvage dans le contrôle des mouvements des anneaux de sa chaîne moléculaire, Fraser Stoddard réussit à contrôler ceux du rotaxane. Une avancée qui lui permit notamment de mettre en œuvre le premier « ascenseur moléculaire » qui s’éleva à quelque 0,7 nanomètre de hauteur. Il publia également l’élément de base constitutif d’un « muscle molé- culaire », capable de se contracter à la demande. Il faudra ensuite attendre 1999 pour la mise au point d’un véritable moteur moléculaire grâce à Bernard Feringa, le troi- sième lauréat du prix 2016, à partir d’une molécule semblable aux deux pales d’un rotor reliées entre elles par une double liaison carbone. Rattachés aux pales, des groupes méthyle Jean-Pierre Sauvage Figure 1 : Chaines moléculaires à base d’anneaux dont la position est commandée sous l’effet d’un apport d’énergie - ©Johan Jarnestad, The Royal Swedish Academy of Sciences. Figure 2 : Représentation schématique (a) et vue éclatée (b) d’une structure moléculaire de type rotaxane utilisée dans la machine de Stoddard – Source : Wikipedia. (b) (a) ACTUALITÉS Jean-Pierre Sauvage, prix Nobel de chimie 2016 16 Z REE N°5/2016 forcent la rotation de la molécule à s’effectuer toujours dans le même sens. Sous rayonnement ultraviolet, la molécule effectue une rotation de 180° autour de la liaison carbone centrale. Une deuxième impulsion lumineuse permet ensuite d’entretenir le mouvement de rotation. Le clou de cette in- vention a été la démonstration en 2011 par Bernard Feringa de la première « nanovoiture électrique » (figure 3). Quelles pourraient donc être les applications possibles de ces machines moléculaires ? Le jury du comité Nobel n’hésite pas à les comparer aux premières machines électriques du début du XIXe siècle. Toutefois il est trop tôt pour en éva- luer les retombées exactes, comme le précise Jean-Pierre Nierengarten, élève et proche collaborateur de Jean-Pierre Sauvage à Strasbourg, dans une interview donnée à l’Express. Ce chercheur entrevoit toutefois plusieurs pistes possibles : l’ordinateur moléculaire : en faisant passer l’anneau mis au point par Jean-Pierre Sauvage d’une position à une autre, on peut en effet obtenir un 0 ou un 1. Sous réserve de trouver le bon moyen de lire cette information, ses tra- vaux pourraient permettre de déboucher sur du stockage d’informations à l’échelle moléculaire ; la boîte moléculaire, vecteur de médicaments en nano- médecine. Celle-ci dûment programmée, délivrerait loca- lement et sur commande des substances actives dans l’or- ganisme à des fins thérapeutiques (tumeur cancéreuse) ; le « muscle moléculaire » en tirant parti des réalisations déjà effectuées par Feringa et al. sur des chaines molécu- laires qui peuvent se contracter ou s’étirer sous l’effet d’un stimulus. Le champ des applications de ces travaux reste donc très ouvert : machines programmables microscopiques, mi- cro-capteurs et micro-robots, systèmes de stockage d’éner- gie, etc. Nous ne sommes qu’à l’aube d’une rupture techno- logique dont les effets potentiels sur le grand public pourront se faire sentir dans plusieurs décennies. Q Alain Brenac Figure 3 : Représentation simplifiée du concept de nanovoiture électrique - © Johan Jarnestad, The Royal Swedish Academy of Sciences. Le prix Nobel de physique 2016 a été d’une part attri- bué à David J. Thouless et d’autre part et conjointement à Duncan M. Haldane et John M. Kosterlitz pour « Les décou- vertes théoriques des transitions de phase topologiques et phases topologiques de la matière ». Le comité Nobel a ainsi déjoué les pronostics qui pensaient voir récompenser la dé- tection des ondes gravitationnelles. Mais les recherches des trois chercheurs sont des travaux fondateurs qui apportent une vision nouvelle de la matière condensée. La science de la matière condensée Trois concepts en physique et en mathématiques sont derrière les prix de cette année à savoir : la topologie, les transitions de phase quantique et les états de la matière. C’est ce que le comité Nobel décrit comme de « belles idées physiques, mathématiques et profondes » et, de fait, les recherches des lauréats ont jeté les bases théoriques per- mettant d’expliquer une variété d’états de base de la ma- tière condensée, y compris les supraconducteurs et les films minces magnétiques. La topologie est le concept commun aux travaux de Hal- dane, Kosterlitz et Thouless. Cette branche des mathéma- tiques décrit les propriétés qui demeurent inchangées quand un objet est modifié ou déformé après une série de transfor- mations mathématiques. Le deuxième concept est celui de transition de phase de la matière. Une transition de phase se produit lorsque la matière change d’une forme à une autre, comme l’eau liquide vers la glace. Aux très basses tem- pératures, proches du zéro absolu, la matière présente de nouvelles phases étranges et à l’échelle atomique les effets quantiques deviennent très prépondérants. Les modèles de transition avaient comme paramètres dimensionnant la tem- pérature, la dimension et la maille du réseau. A partir d’une certaine température, la transition dans la matière se carac- térise par des interactions à courte portée (entre atomes voi- sins) mais il apparaît aussi des interactions à longue portée. ACTUALITÉS Le prix Nobel de physique 2016 : les nouvelles voies d’exploration des transitions de phase dans la matière condensée