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Chimie du solide et énergie. Exemples et avenir d’une science millénaire

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Jean-Marie Tarascon

Introduction

Serge Haroche

Texte intégral

1Le développement de l’homme a de tout temps été dépendant de celui des matériaux qu’il utilise dans sa vie quotidienne. Combiner des atomes de façons diverses pour réaliser des alliages aux propriétés mécaniques variées, des céramiques ou des colorants exploités par les artisans et les artistes, ou encore des drogues utiles aux médecins, a constitué depuis la préhistoire et tout au long de notre histoire, une activité empirique, parfois ésotérique et msytérieuse – je pense à l’alchimie médiévale – bien avant de devenir la science exacte que nous connaissons aujourd’hui.

2La chimie, au sens large, a ainsi, depuis des temps immémoriaux, participé de façon essentielle à l’aventure de l’humanité. Elle lui a permis de construire le monde dans lequel elle vit et d’exercer sur lui son pouvoir. Elle a aussi accompagné le développement de son imagination, en fournissant les matériaux que les hommes ont façonnés pour réaliser leurs œuvres d’art et ainsi transmettre leur culture de génération en génération. Ce lien profond entre la chimie et la vie est superbement exprimé dans le livre de Primo Levi, Le Système périodique, qui donne une vision poétique et philosophique profonde des liens que la science des matériaux a tissés entre l’homme et la nature, et qui montre comment les connaissances produites par la chimie ont été jusqu’à modifier et à influencer la pensée de l’humanité.

3Aujourd’hui, ces liens entre la chimie et notre civilisation sont plus profonds et plus importants que jamais. Les chimistes mettent continuellement à notre disposition de nouveaux matériaux grâce à des procédés de synthèse constamment renouvelés. La plupart des objets de notre environnement proviennent de cette science, qui s’élabore dans une relation étroite entre recherche fondamentale et recherche appliquée, entre laboratoires universitaires et laboratoires industriels. Et les demandes que l’on adresse aux chimistes sont de plus en plus nombreuses, variées et pressantes : pour répondre à nos besoins dans les domaines de l’énergie, des transports, des communications ou de la santé, il nous faut de nouveaux matériaux toujours plus sophistiqués, plus miniaturisés, plus robustes, mieux recyclables et plus respectueux de l’environnement. La synthèse de ces matériaux nouveaux – qu’il s’agisse d’électrodes pour des piles de plus en plus performantes, de surfaces photosensibles convertissant la lumière en électricité avec des rendements en constante amélioration, de verres pour fibres optiques toujours plus transparents ou de matériaux biocompatibles imitant de mieux en mieux la matière vivante – s’effectue de façon transdisciplinaire, les chimistes collaborant de plus en plus étroitement avec les physiciens du solide, les biologistes, voire les informaticiens et les mathématiciens.

4Il est donc naturel que cette science multiforme qu’est la chimie soit bien présente au Collège de France, lieu par excellence de production transdisciplinaire de connaissances. Elle y était jusqu’à aujourd’hui représentée par deux chaires, celle de Chimie des matériaux hybrides de Clément Sanchez et celle de Chimie des processus biologiques de Marc Fontecave. Il nous a semblé important d’accueillir aujourd’hui au Collège de France une troisième chaire de chimie, consacrée à la chimie du solide et à l’énergie. Les problèmes liés à la production et au stockage des énergies renouvelables sont en effet cruciaux pour nos sociétés et leurs solutions viendront largement des progrès de la recherche, en chimie des solides notamment.

5Personne ne pouvait mieux incarner cette chimie au Collège de France que le professeur Jean-Marie Tarascon, grand spécialiste de la chimie des matériaux dédiée aux technologies des batteries. Il a été pionnier dans la mise au point des batteries à ions lithium fondée sur un nouveau système « tout plastique », actuellement largement commercialisé, en particulier pour la propulsion des voitures électriques. Il développe avec une inventivité et une originalité constamment renouvelées d’autres types de batteries, utilisant des matériaux nanostructurés pour les électrodes, ou encore des matériaux organiques issus de la biomasse, dans le but de mettre au point des procédés de stockage de l’énergie toujours moins coûteux et plus efficaces.

6Ces travaux, Jean-Marie Tarascon les a d’abord menés aux États-Unis, à l’université Cornell, où il a été postdoctorant, puis pendant plus de dix ans aux laboratoires Bellcore, qui ont en 1982 pris la suite des légendaires laboratoires Bell. Il y a commencé ses recherches sur les matériaux supraconducteurs à hautes températures, avant de se consacrer au début des années 1990, avec le succès que je viens d’indiquer, à l’étude des électrolytes et des matériaux dédiés au stockage de l’énergie. Avant de rejoindre le Collège de France, Jean-Marie Tarascon était, depuis 1995, professeur à l’université de Picardie à Amiens. Il est depuis 2009 responsable d’un Réseau national de recherche et technologie sur le stockage électrochimique de l’énergie.

7Je n’insisterai pas sur les nombreuses distinctions reçues par Jean-Marie Tarascon au cours de sa carrière. Il a été membre de l’Institut universitaire de France et il est membre de l’Académie des sciences depuis 2004. Sa liste de publications est impressionnante, avec un taux de citation exceptionnellement élevé. Il a déposé un grand nombre de brevets actuellement exploités dans le monde. Et nous le connaissons déjà au Collège de France, puisqu’il y a occupé en 2010-2011 la chaire annuelle de Développement durable – Environnement, énergie et société, cogérée par le Collège et la compagnie Total.

8Cher Jean-Marie Tarascon, c’est sur une chaire permanente que vous revenez aujourd’hui au Collège de France. Je suis particulièrement heureux que l’offre que nous vous avons faite de venir occuper cette chaire l’ait emporté sur celle d’une grande université américaine. Que vous ayez eu ce choix à faire témoigne de la reconnaissance que vous valent vos remarquables travaux. Que vous ayez choisi de rester en France, à l’université de Picardie d’abord puis au Collège de France, démontre que le pays peut garder ses chercheurs de renom et que notre institution est un pôle d’attraction unique dans la grande compétition internationale pour l’excellence scientifique. Votre arrivée parmi nous, qui va se concrétiser par l’installation dans quelques semaines de vos laboratoires dans des locaux dont la construction s’achève, va permettre au Collège de France de créer, en synergie avec les deux chaires de chimie existantes, un centre important dans le domaine de la chimie pour l’énergie et l’environnement.

9Ce centre collaborera de façon fructueuse, j’en suis persuadé, avec les autres chaires de sciences, en physique, en biologie, en mathématiques et en informatique. Et dans la mesure où les problèmes que vous contribuez à résoudre concernent la société toute entière, vous serez aussi conduit tout naturellement à interagir avec vos collègues en sciences humaines.

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