Un livre emprunté et des cristaux dorés : la trajectoire d’Alan MacDiarmid vers les polymères conducteurs

Vers 1937, Alan MacDiarmid, alors âgé de dix ans, se rendit à vélo à la bibliothèque publique de Lower Hutt, en Nouvelle-Zélande. Tout en bas du rayon pour enfants, il découvrit un livre à la couverture bleu vif intitulé The Boy Chemist. Selon le récit autobiographique de MacDiarmid, il emprunta le volume et en renouvela le prêt sans interruption pendant plus d'un an, réalisant presque toutes les expériences qui y étaient décrites. Ce seul livre de bibliothèque éveilla en lui une curiosité tenace pour les réactions chimiques, une passion qui allait façonner l'ensemble de sa carrière scientifique.

Pieds nus à Lower Hutt

Né le 14 avril 1927 à Masterton, en Nouvelle-Zélande, MacDiarmid grandit pendant la crise économique de la Grande Dépression. Son père, ingénieur, se retrouva au chômage pendant quatre ans au début des années 1930, contraignant cette famille de sept personnes à déménager près de Wellington, à Lower Hutt. En raison des difficultés financières, la nourriture était strictement rationnée au foyer, et le jeune MacDiarmid se rendait à l'école primaire pieds nus, tout comme de nombreux enfants de la région. Pour soutenir les siens, il livrait du lait et des journaux à vélo, développant ainsi dès son plus jeune âge une autonomie forgée par la précarité.

Le concierge de seize ans

Lorsque son père prit sa retraite avec une maigre pension, MacDiarmid fut contraint de quitter le lycée Hutt Valley High School à l'âge de 16 ans, vers 1943. Il décrocha un poste faiblement rémunéré d'assistant de laboratoire et de concierge au département de chimie du Victoria University College de Wellington. À l'époque, le département accueillait 1 200 étudiants mais ne comptait que deux professeurs. Indépendant financièrement dès l'âge de 17 ans, MacDiarmid suivit des cours à temps partiel tout en nettoyant la verrerie et en balayant les sols. Parmi ses attributions figurait la préparation des démonstrations de cours pour l'enseignant A.D. « Bobbie » Monro. Chargé par Monro de préparer du tétrasoufre tétranitrure, MacDiarmid synthétisa de brillants cristaux d'un orange éclatant. Cette réaction spectaculaire éveilla son intérêt pour les dérivés chimiques colorés, ce qui déboucha sur sa thèse de master (M.Sc.) et sa première publication scientifique en 1949.

Des cristaux dorés à Philadelphie

Après avoir obtenu ses diplômes en tant qu'étudiant à temps partiel puis décroché des doctorats aux États-Unis et en Angleterre, MacDiarmid rejoignit le département de chimie de l'université de Pennsylvanie, où il enseigna pendant 45 ans. À Philadelphie, il entama une collaboration avec le physicien Alan Heeger. Motivé par des travaux publiés par Mort Labes à l'université Temple, MacDiarmid s'appuya sur ses recherches de master sur le tétrasoufre tétranitrure pour synthétiser du nitrure de soufre polymérique, désigné sous la formule chimique (SN)x. MacDiarmid et Heeger réussirent à produire de brillants cristaux polymériques dorés capables de conduire l'électricité à la manière d'un solide métallique.

Une tasse de thé et un bond spectaculaire

En 1975, lors d'une visite à l'Institut de technologie de Tokyo, MacDiarmid rencontra le chimiste Hideki Shirakawa autour d'une tasse de thé vert. MacDiarmid lui présenta ses cristaux dorés de (SN)x, tandis que Shirakawa lui montra un échantillon de film de polyacétylène argenté, (CH)x, issu d'une erreur de concentration de catalyseur survenue dans son laboratoire. MacDiarmid invita Shirakawa à rejoindre son équipe à l'université de Pennsylvanie. À Philadelphie, les chercheurs tentèrent de purifier le film argenté, mais découvrirent qu'une pureté accrue réduisait en réalité sa conductivité électrique. Comprenant qu'un agent chimique ajouté pouvait agir comme dopant, ils exposèrent le film de polyacétylène argenté à de la vapeur de brome à température ambiante. En l'espace de quelques minutes, sa conductivité électrique fut multipliée par plusieurs millions.

Cette transition soudaine donna naissance au tout premier polymère métallique synthétique au monde, prouvant ainsi que les matières plastiques pouvaient conduire l'électricité. S'appuyant sur cette avancée majeure, MacDiarmid, Heeger et Shirakawa se virent décerner le prix Nobel de chimie en 2000. Cette découverte a transformé la science des matériaux et la chimie de synthèse, posant les bases des diodes électroluminescentes modernes, des cellules solaires et des écrans électroniques souples.

Illustration éditoriale générée par IA ; ce n’est pas une photographie documentaire.

Source: Nobel Prize Alan MacDiarmid