Les mutations de l’écriture
|Troisième partie. Sciences
Mutations d’écriture en chimie
Texte intégral
1. Résumé
1Mêlant anamnèses personnelle et collective, cet article présente le langage iconique spécifique d’une discipline. Il contraste une évolution, lente et graduelle, et des mutations, en tout petit nombre.
2. Introduction
2Toutes ces mutations d’écriture qu’eurent en commun arts et sciences, au lever du xxe siècle ! Durkheim et la sociologie ; Saussure et la linguistique ; Vidal de la Blache et la géographie, sans parler de son influence plus tardive sur la création en histoire de l’école des Annales ; Einstein et Planck en physique ; Proust et Joyce pour le roman ; le cubisme pour l’écriture picturale ; les premiers chefs d’œuvre du cinéma ; Freud pour la psychologie ; Berg et Webern pour la musique...
3La chimie connut-elle pareille aventure ? Fut-elle durablement engagée dans de nouvelles problématiques ? S’exprima-t-elle d’une voix inédite ?
4C’est à ces questions que cet article s’efforce de répondre, pas seulement s’agissant du grand tournant vers 1914, ou d’après 1918, mais pour le xxe siècle pris dans sa totalité.
3. De mémorables rengaines
5La chimie a en propre un langage symbolique à prétention universelle, frappé au coin de l’européocentrisme, celui des formules structurales. Ce langage iconique représente diverses entités, dont le point commun est l’état ou l’échelle microscopique : les réactants sont l’état premier, avant transformation ; les produits, que le chimiste de synthèse prend comme cibles, sont l’état ultime de la transformation ; qui fait étape parmi un certain nombre d’intermédiaires. Peut-être y voyez-vous passé, présent, et avenir ? Vous êtes dans le vrai. Science des transformations de la matière, la chimie s’inscrit dans le temps. J’y reviendrai.
6Les formules de structure furent inventées dans les années 1860., Faisant preuve d’une belle longévité, elles perdurent, presque inchangées (voir figure 1 page 176). Des conventions vinrent les compléter, à partir des années 1920-1930. Il s’agissait de suggérer, sur un dessin à deux dimensions, la réalité tridimensionnelle de ces graphismes : on renforça le trait des liaisons avec des atomes situés dans le demi-espace avant, et l’on mit un tireté lorsqu’il s’agit du demi-espace arrière.
7L’invariance essentielle de cette écriture, depuis maintenant un siècle et demi, nous interpelle de diverses manières, que je vous préciserai tour à tour.
8Ce langage iconique se prête à des traductions. Je cite ici :
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celle vers le chinois, ardue : des idéogrammes remplacent les caractères latins désignant les éléments ou les réactifs ; par ailleurs, la disposition de la page imprimée diffère de celle qui nous est familière. Le premier exemple date de 1870. Il suivit donc presque immédiatement la mise au point de ce langage des formules. Les Chinois traduisirent en effet à cette date le manuel de Wells, publié en 1859, et intitulé Principles and Applications of Chemistry ;
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des concepts de la physique quantique : Pauling parvînt à partir de 1930 à exprimer le nouveau formalisme dans ce langage traditionnel des formules de structure. Pour ce faire, il décrivit la molécule comme un hybride, en résonance entre plusieurs formes-limite représentées chacune par une formule structurale distincte, mais dans lesquelles les noyaux des atomes sont fixés aux mêmes positions ;
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de l’analyse rétrosynthétique, qui est une itinérance dans l’espace des virtuels, une recherche de formes moléculaires qu’on souhaite amener à l’existence (cibles), intervenant dans la synthèse de molécules complexes, des substances naturelles typiquement, conception assistée par l’ordinateur. Corey la divulgua (il l’utilisait déjà depuis quelque temps à son propre bénéfice) en 1965.
9Le langage iconique des formules structurales se prête encore à la notation de la transformation chimique, passage d’un état initial, celui des réactants, à l’état final, celui des produits. Il permet aussi de spécifier l’identité des opérateurs microscopiques, réactifs, catalyseurs ou enzymes. Enfin, et il s’agit là d’une plus-value intellectuelle, ce même langage autorise aussi l’analyse mécanistique, c’est-à-dire la décomposition des transformations en des étapes élémentaires, lors desquelles interviennent des redistributions de la densité électronique environnant certains atomes.
10La protection-régénération intervient en synthèse, ici en série peptidique, pour masquer une fonction à l’encontre de réactifs susceptibles de lui nuire (Voir figure 2 page 178). L’image montre un trajet transformationnel, avec ses réactifs et ses produits secondaires. Elle participe d’un mode narratif, décrivant les étapes d’un périple, les acquisitions faites en chemin. Comme dans toute transaction, on y aperçoit l’inventaire avant et après ; bref, un bilan.
11Constatons à ce stade que la notation chimique fait appel aux entités des mathématiques que sont les graphes. Ce sont des représentations, d’une part des structures, d’autre part des transformations. Dans le premier cas, les points du graphe renvoient à des atomes. Dans le second cas, ils se rapportent aux molécules en cours de transformation les unes dans les autres.
12En un double mouvement, cette abstraction alla de pair avec une concrétisation, par réification de l’objet moléculaire. Le langage des formules eût sa conceptualisation. Rendons-la explicite, elle participe dans le premier cas (statique) d’un réalisme naïf : les molécules sont envisagées comme des objets, aux caractéristiques identiques à celles d’objets macroscopiques, comme une chaise ou un peigne : souplesse, dureté, volume, forme d’ensemble ou de leurs parties, etc.
13Cette conceptualisation, dans le second cas (dynamique), peut être qualifiée de stroboscopique ou de cinématographique. Le processus dynamique, quand par exemple Ahmed Zewail suit une réaction chimique en temps réel au moyen d’un laser femtoseconde, de la sorte est ramené aux planches d’une bande dessinée.
14Historiquement parlant, les formules de structure sont venues se substituer aux formules de composition (ou de constitution, leur autre dénomination. Exemple : H2O). Elles les explicitent. Elles ont comme autre mérite l’élimination de la polysémie, puisque des isomères en grand nombre partagent une même composition, dès lors qu’un composé a plus de quatre ou cinq atomes. Les formules de structure équivalent à des matrices de connectivité, en ce qu’elles superposent une topographie à une topologie, dressant des cartes des voisinages des différents atomes.
15La chimie est la science des transformations de la matière. Les flèches forment donc une part cruciale de son langage symbolique, une partie essentielle de sa ponctuation. La flèche simple dénote la conversion, mutation d’une entité en une autre : A → B. C’est en quelque sorte la flèche du temps. Les chimistes ont introduit une demi-douzaine de variantes de ce symbole graphique, la flèche : double flèche ou signe = des équilibres A = B, à ne pas confondre avec la double flèche de la résonance A ↔ A’ ; flèche courbe du basculement des liaisons ou, plus généralement, d’un transfert d’électrons ; flèches à un ou deux hameçons ; flèche d’implication logique ⇒, à rebours de l’élaboration synthétique. Cette dernière mérite un mot d’explication. Avant d’y venir, remarquons que cette planche (Fig. 3) peut aussi s’envisager comme encastrement de trois disciplines distinctes, les unes dans les autres : la mécanique ou dynamique ; la thermodynamique ; et la logique formelle. Dépliez cette dernière, vous vous ouvrez, suivant le cas, à la thermodynamique ou à la cinétique.
4. Canon inverse
16Dans les années 1960, E. J. Corey, un organicien de Harvard, spécialiste virtuose de la synthèse de substances naturelles complexes, vit le profit à tirer de l’informatique dans son activité. Elle permet de répertorier systématiquement toutes les voies d’accès à une molécule-cible. Une fois sa formule de structure établie, on peut envisager de la synthétiser. Dans ce but, on dissocie des paires d’atomes de la molécule-cible, sur le papier, ou sur l’écran de l’ordinateur. Ces déconnexions renvoient à des sous-ensembles de structures plus simples. Cette analyse, justement qualifiée de rétrosynthétique, se poursuit de proche en proche jusqu’à définir des composés de départ, qu’il suffira ensuite de combiner pour amorcer le processus, ou parcours synthétique. C’est le cas ici d’un alcaloïde, la kopsijasmine : les grandes étapes de sa synthèse sont schématisées ici au moyen de ce formalisme, passé dans la langue courante de la chimie organique. Voir les figures 3 et 4.
17Dans cet autre exemple (figure 5 page 181), l’addition initiale de ces deux partenaires forme un tricycle. L’élaboration ultérieure est elle aussi dictée par le raisonnement rétrosynthétique.
18Il s’agit ici (figure 5 page 181) d’un perfectionnement, introduit vers 1925, permettant de visualiser le mécanisme d’une transformation comme résultat, ici aussi, de la rupture de liaisons chimiques, souvent concomitante avec la formation de nouvelles liaisons. Dit autrement, la réorganisation de la densité électronique permet d’exciser certains atomes d’une molécule existante, et de lui attacher de nouveaux atomes (ou groupes d’atomes). Ce jeu du pousse-électrons est une puissante heuristique. Elle permet d’imaginer des hypothèses sur le déroulement des transformations, que l’on testera expérimentalement, en s’efforçant, par exemple, de piéger telle ou telle structure intermédiaire. D’un point de vue évolutif, la flèche courbe signe le premier impact de la physique atomique en chimie ; elle est donc emblématique d’une transdisciplinarité.
19N’oublions pas en effet la dimension historique. La même formule de structure reçut, suivant l’époque, des interprétations très différentes. Il y eût ainsi des basculements de Gestalt. La formule de structure (Voir figure 1 page 176), au xixe siècle, était conçue comme une carte, récapitulant les transformations ; un peu à l’instar de la figuration d’une bataille militaire. Ce n’est que peu à peu qu’elle devînt, au xxe siècle, représentation de la configuration des atomes. D’empirique, un savoir se théorisait, infusé qu’il fut des découvertes, bien postérieures aux formules structurales des chimistes, notons-le, de la physique atomique.
20Au passage, mettons l’accent, non sur des changements d’écriture, mais sur le bougé des significations des mêmes symboles graphiques. Ce qui, au xixe siècle, était désigné comme « fonction », au vingtième, avec l’avènement de la physique atomique, devînt groupement d’atomes.
21La typologie, introduite au xixe siècle, de classes de molécules telles que les alcaloïdes, les terpènes ou les stéroïdes, un même squelette de base caractérisant chacune de ces familles, s’estompa peu à peu au cours du xxe siècle. On mit l’accent désormais sur l’assemblage, parfois naturel (biosynthétique), parfois artificiel (synthétique), de segments comparables aux phonèmes ou aux sèmes de la linguistique.
22Ces différences dans l’interprétation des mêmes écritures, des mêmes graphes, s’accompagnèrent d’autres basculements de Gestalt. Je citerai encore la perte d’influence de la thermodynamique, avec la prise en compte graduelle de la molécule individuelle au lieu de l’échantillon macroscopique, assemblée très nombreuse de molécules individuelles. De façon relativement indépendante, mais simultanée – ces mutations intervinrent durant les années 1950-1960 – la formule structurale s’affranchit d’un certain nombre de règles jusque-là canoniques, comme la règle de l’octet ou la valence.
23Un autre basculement de Gestalt, se doublant d’un gain d’influence d’une sous-discipline aux dépens d’une autre, se répercuta dans l’écriture de la chimie organique. À partir des années 1970, on passa de la narration au bilan, aplatissant la transformation chimique, la réduisant à ses seuls résultats au nom d’un prétendu réalisme (à très courte vue). La perspective mécanistique le cédait aux préoccupations de la synthèse.
24Mais l’histoire de l’écriture chimique ne saurait se ramener à quelques mutations majeures, elle est d’une complexité d’ordre supérieur. Pour donner un exemple de ces vicissitudes, la cartographie des réactions se résumant dans la formule structurale durant les années 1860 à 1880, revînt en force dans les années 1960, sous la forme des graphes d’interconversions.
5. Dissonances
25À l’instar des travaux d’un Morelli en histoire de l’art, être attentif aux menus détails aide à mieux comprendre cette histoire d’une écriture. Il en va ainsi de l’intégration des équations et formules dans le texte des publications : là encore, des mutations interviennent. Fin dix-neuvième, si l’on se réfère aux publications des Annalen ou des Berichte, l’intégration est voulue complète ; à telle enseigne que l’insertion d’une formule structurale se double d’un point ou d’une virgule. Début xxie siècle, alors que les messages publicitaires ont façonné un autre regard, on assiste au contraire à l’effacement du texte au profit de la seule formule dans ces résumés-annonces d’une publication, les résumés graphiques. On assiste à un retour en force de l’iconique. Une rhétorique d’argumentation le cède à l’image-choc. Ces abstracts graphiques équivalent entièrement aux anciennes équations de bilan, que la problématique mécanistique avait balayées, mais qui revinrent en force lorsqu’à la suite d’une vigoureuse controverse (des ions classiques ou non-classiques), la chimie organique physique fut contrainte de s’effacer derrière la chimie organique de synthèse. Ces résumés graphiques témoignent d’un pragmatisme du seul résultat, la bottom line des années Reagan, voulant ignorer sa prévision rationnelle. Il y a là une évidente perte de scientificité. Les préoccupations comptables prennent le pas sur la narration. A quoi cela tient-il ?
26Cela vient de l’influence de la chimie industrielle, de son pragmatisme, de son culte de l’empirisme et de la boîte noire, d’une recherche non pas hypothético-inductive mais trial and error, d’essais et erreurs, au tâtonnement de canne blanche à l’aveuglette. La préoccupation exclusivement comptable se comprend très bien, eu égard aux enjeux financiers. Pour citer un épisode récent, mon ex-collègue Edward C. (Ted) Taylor vient de faire cadeau à l’université Princeton d’une partie des royalties d’une molécule médicamenteuse (Alimta, Eli Lilly) qu’il y synthétisa. Ce montant se chiffre en centaines de millions de dollars.
27Il y eût aussi l’épisode, assez scandaleux ma fois, d’une thèse de doctorat relative à la synthèse du taxol, à l’université d’État de la Floride, dont la soutenance eût lieu à huis-clos, avec des membres du jury astreints à un secret total, afin de ne pas encourir le risque d’une impossibilité de brevet pour le directeur de thèse, Robert A. Holton.
28Ce culte du secret, issu de la branche industrielle de la chimie, la distingue d’avec des disciplines voisines comme la physique ou la biologie. A titre d’exemple, l’information relative aux publications de biologie et médecine est libre et gratuite (Medline), alors que celle relative aux publications de chimie (Chemical Abstracts) est restreinte et payante.
29Cette double face de la chimie s’exprime en un dualisme de la clarté et de l’obscurité dans la diffusion des résultats des recherches. Mais refermons cette parenthèse, assez sordide, relative à la plus-value, aux préoccupations comptables et au culte du secret industriel.
6. Accords parfaits
30Je reviens aux questions d’écriture, à la méthode des liaisons de valence, ou résonance, introduite par Linus Pauling en 1930. Ce grand chimiste, un éducateur-né, traduisit ainsi les percées de la physique quantique en usant du langage des formules structurales. Ce faisant, il introduisait une heuristique puissante, car offrant des prédictions sur la structure et la stabilité des molécules, et attrayante, par la légèreté de l’outil.
31Je vous en donne un exemple (Fig. 6). Il s’ancre dans la notion de liaisons doubles plus fortes et plus courtes (1,34 Å) que des liaisons simples (1,54 Å). Cela étant rappelé, voici un problème de structure. Dans le naphtalène, des liaisons 1-2 et 2-3, laquelle est la plus longue ? Il n’est besoin d’aucun calcul. Il suffit d’écrire les formes-limite prépondérantes, et de les compter. Deux sur trois placent une liaison double en 1-2 : ergo, la liaison 1-2 est courte tandis que la liaison 2-3 est longue. Cela montre la puissance de cette heuristique de Pauling.
32Les chimistes, qui optent pour cette discipline par goût de l’expérimentation, couplé à une réticence qui va même, pour certains, jusqu’à de l’aversion pour les mathématiques, affectionnent de tels raisonnements qualitatifs, qu’on peut inscrire sur le dos d’une enveloppe.
33J’écris à présent les formes-limite prépondérantes pour la molécule de biphénylène (Voir figure 7 page 185). Faisons un raisonnement similaire au précédent.
34Conclusion, deux sur trois de ces formes-limite mettent une liaison 1-2 simple. Conclusion : la liaison 1-2 est longue, par contre la liaison 2-3 est courte. C’est bien ce que l’on observe, dans la structure telle qu’on l’établit, entre autres, par diffraction des rayons X.
35Je reviens à nouveau à cette même formule (Voir figure 8 page 185) pour vous faire remarquer l’élision, semble-t-il arbitraire, de bon nombre d’atomes d’hydrogène, à l’exception de ceux des groupements méthyle CH3. L’usager y supplée par la pensée. De même, la disposition de la molécule dans l’espace est suggérée par la convention des demi-espaces avant et arrière.
36Voici à présent la même molécule en vue tridimensionnelle (Figure 9 page 186).
37Celle-ci est davantage réaliste, peut-être un peu moins claire que la précédente ? Le gain est d’ordre psychologique et anthropomorphique. On se figure mieux, par exemple, la plus grande vulnérabilité du système diénique à une attaque par le haut plutôt que par le bas.
38Je reviens à présent sur la question du réalisme naïf. À scruter la formulation structurale dans ses détails, on a le sentiment d’une désinvolture du dessin. Elle marque le caractère arbitraire et conventionnel des formules, par opposition à leur représentativité. Ainsi de la perspective inversée, avec point de fuite avant plutôt qu’arrière (Figure 10 page 186) : l’accent est mis de la sorte sur la conventionnalité de l’écriture. Est-ce par détachement d’avec le réalisme pictural ? Ou bien, cela dénote-t-il une vision totalisante de l’objet moléculaire, saisi de tous côtés par le regard du chimiste ? Puisqu’il vient d’être question de la molécule de norbornane, évoquons la question d’écriture qui créa une grande agitation, au sein de la communauté des organiciens, vers la fin des années 1960 : comment convenait-il d’écrire la formule du cation norbornyle-2 (Figure 11 page 187) ? Suivant une formulation orthodoxe, comme équilibre rapide entre deux formes classiques ? Ou suivant cette formulation, qualifiée de non-classique ? Cette querelle des Anciens et des Modernes vit la victoire de ces derniers. Mais victoire à la Pyrrhus, puisque s’ensuivit la déroute de la chimie organique physique, la sous-discipline à l’origine de la controverse. Les ayatollahs de la synthèse organique, forts de leurs bataillons de mollahs, lui coupèrent les vivres !

Figure 11 : Cation norbornyle, formulé, en haut, de façon classique ; en bas, de façon non-classique
39L’imaginaire du chimiste a besoin du support des formes, que celles-ci soient (et c’est rare) exclusivement mentales, qu’elles soient des écritures (ce qui est plus fréquent) ou, et c’est là le cas général, ces petites maquettes qu’on appelle des modèles moléculaires. J’ai un vif souvenir ainsi, lorsque E. J. Corey m’avait reçu dans son bureau de Harvard au printemps 1963, de tous ces modèles de Dreiding des molécules sur lesquelles il travaillait, accrochées à des lignes, des espèces de cordes à linge en miniature, par dessus sa table de travail.
40La notation chimique possède sa créativité. L’écriture, lorsqu’elle est systématisée, définit des cases vides. L’exemple célèbre est celui du tableau périodique. Il en est bien d’autres. Car la chimie est aussi cet ars combinatoria pressenti par Leibniz. Tout écrivain connait la force motrice de l’écriture. Elle le porte. Un rythme ternaire lui fait mettre des trépieds. Un rythme binaire impose des oppositions ou des mises en parallèle. Toute phrase, par sa structure même, anime et entraîne la plume qui l’écrit. De même, l’écriture d’une structure chimique ne se suffit pas à elle-même. Elle est rêverie. Comment fabriquer ceci ? Comment protéger cet élément-là de la structure ? Couper ici ou là par hydrolyse, en régénérant un alcool et un acide ? Que puis-je extrapoler de cette structure ? Les bibliothèques de l’université Harvard abritent ainsi les brouillons griffonnés de la main de Robert B. Woodward, l’un des génies de la chimie du xxe siècle. Ces esquisses sont autant d’instantanés d’une pensée créatrice à l’œuvre.
41La réflexion du chimiste est active. En cela, elle se conforme à la philosophie d’Alain. Mais cette pensée ne va pas spontanément vers une gestuelle de laboratoire, vers la manipulation de fioles et de solvants, de spatules et de balances, de bains-marie et de rampes à vide. Elle s’exprime bien davantage dans l’écriture de formules, cet Esperanto propre à cette profession.
42N’oublions pas cet acquis de la révolution lavoisienne, l’installation d’une nomenclature cohérente, conjointement avec Fourcroy et Guyton de Morveau. Lavoisier suivit le précepte de Condillac, pour qui une science se construit sur une terminologie adéquate.
43Outre sa terminologie, une fois son lexique défini, la science chimique se donna une syntaxe, un ensemble de règles d’assemblage, applicables tant aux symboles qu’à leurs référents, les objets réels auxquels ils renvoient.
44Mais cet ensemble (lexique + syntaxe) est-il véritablement un langage ? Non, dans la mesure où toute symbolique scientifique se doit d’éliminer l’ambiguïté. Il est vrai, par contre, que certains des systèmes de signes de la chimie sont polysémiques. C’est le cas des formules de constitution, puisque de multiples isomères répondent à une même composition élémentaire, telle que C16H22O4. Une thèse moins éculée, largement plus intéressante, est celle de la polysémie d’une formule structurale déterminée, telle que celle reprise ici à nouveau (Figure 13 page 189).
45On peut l’envisager de multiples manières, comme : (i) résultat d’une biosynthèse ; (ii) aboutissement d’une synthèse, aux nombreuses voies d’accès concevables et réalisables ; (iii) bicycle porteur de quatre chaînes latérales ; (iv) osmophore, en tant qu’alliant des parties hydrophobes et des parties polaires ; (iv) présence d’un diène conjugué, stabilisateur de cette structure ; (v) deux groupements aisément clivables, un ester et une lactone (ester cyclique) ; (vii) rôle de cette substance pour la plante la produisant ; etc.
46S’il ne s’agit pas d’un langage au sens strict, cette écriture chimique ne serait-elle qu’un code ? Aidons-nous du dictionnaire. Pour le petit Larousse, est code tout « système de symboles permettant d’interpréter, de transmettre un message, de représenter une information, des données. »
47Cette définition est pertinente, mais insuffisante. La formule chimique traditionnelle se veut représentative, elle relève donc de la cognition par l’image. Néanmoins, elle encode aussi, comme on vient de le voir, de multiples significations, inépuisables. En cela elle est un texte, redevable de diverses interprétations, d’une véritable herméneutique. Alors quoi, image ou texte ? Les deux. La formule chimique est dans la lointaine mouvance des emblèmes de la Renaissance.
48Devant toutes ces voies ouvertes par l’écriture, de quel côté aller ? Avec la grande masse moutonnière, ou en cherchant du neuf ? La science chimique, c’est là ma thèse, a vocation à l’innovation. D’où la nécessité d’un style, que j’entends au sens de Granger. La formule chimique me parait correspondre à ce que Granger dénomme « métaconcept d’objet ». « Tous les faits introduits par la science le sont en tant que virtuels. [...] les objets virtuels ne peuvent être considérés autrement que fixés par le réseau des opérations qui seules donnent pouvoir de représentation au référentiel où sont déterminés les faits virtuels. »

Figure 14 : Représentation schématique de la surface d’un solide qu’explore une pointe métallique (microscopie par effet tunnel, ou STM)
49Qui dit style, appelle la question d’une esthétique. Effectivement, celle-ci domine souvent la pensée chimique. Comme elle est capable d’imaginer une infinité de manières de synthétiser telle ou telle molécule-cible, les schémas les plus élégants la marquent. Un exemple est la synthèse biomimétique, fulgurante dans son efficacité, d’une substance naturelle, appelée protodaphniphylline, par Clayton Heathcock.
7. Musiques concrètes
50Une mutation prit cours à la fin du xxe siècle, lorsque la chimie sembla le céder à la nanoscience. Il est encore trop tôt pour l’affirmer. Si tel était bien le cas, le changement du support d’écriture serait tout-à-fait révélateur. On passerait du textuel au matériel. Le père fondateur, au lieu de demeurer Lavoisier, serait Aloïs Senefelder (1771-1834), l’inventeur de la lithographie ; puisque la nanoscience emprunta à la microélectronique ses techniques de microlithographie.
51On passe (Figure 14 page 190) du support papier au support surface d’un cristal, mais surtout s’opère cet énorme changement d’échelle, du centimètre au nanomètre, un facteur de l’ordre du million en pratique courante.
52Voilà une image canonique de la nanoscience (Figure 15 page 191), l’enclos quantique, corral en anglais, que forment 48 atomes de fer sur la surface (111) d’un cristal de cuivre. œuvre de Crommie, Lutz et Eigler, physiciens du laboratoire d’IBM à Almadén, elle date de 1993. La structure, Stonehenge nanométrique, forme sa propre inscription.
53De la sorte, commença à se réaliser le programme que Richard P. Feynman avait énoncé lors d’une conférence, dès 1959 : installer l’intégralité des volumes de l’Encyclopaedia Britannica sur une tête d’épingle.
54Voici une autre structure élaborée par des moyens analogues (Figure 16 page 192). L’objet coïncide avec sa propre inscription ou description. C’est un happening, une installation nanométrique !
55On peut le trouver beau. N’y a t’il pas là une allusion aux Nymphéas de Claude Monet ? N’est-ce pas comme une vue aérienne d’un îlot, comme celles auxquelles Yann Arthus-Bertrand nous a habitués ? On peut le trouver laid, espèce de Jello tout juste démoulé et dont la langue escompte fadeur, et une saveur dénuée de relief dans tout le volume de cet étouffe-chrétien.
56George Whitesides, à Harvard, mit à profit cette technique des auto-assemblages (Figure 17 page 192). On lui doit la fabrication de ces hémisphères creuses (Figure 18 page 193), qui nous apparaissent comme des enveloppes vides à la suite d’une éclosion, ou comme les instruments abandonnés sur la scène, à la fin d’un concert, ayant servi à jouer une musique des sphères, non plus astronomique mais microscopique.
57Ou encore celle de ces tiges alternant des segments d’or et de nickel (Figure 19 page 193).

Figure 17 : L’auto-assemblage d’une monocouche à la surface d’un solide est une autre nanotechnique, une sorte de décalcomanie (SAM = self-assembled monolayer)
58Je passe à présent à cette autre modalité de l’écriture en chimie, la façon dont les chimistes signent leur nom.
8. La signature d’un chimiste
59Une question subsidiaire, toujours redevable de l’écriture, est celle de la signature. Un compositeur recourt aux notes, que des lettres de l’alphabet transcrivent, pour faire entendre son nom : (Jean-Sébastien) BACH en est l’exemple canonique. Les chimistes se donnent une pratique similaire. Mais ils ne signent ni de leur patronyme, ni de leur prénom. Ils signent d’une identité empruntée. Ils s’identifient de façon si intime à l’objet de leur travail qu’ils signent souvent – usant pour ce faire du langage des formules – par le dessin d’une molécule-cible ou l’inscription d’une transformation accaparant leur attention.
60L’observation va au delà de l’anecdote. Elle engage cette accroche de la cognition, qu’est la familiarité acquise avec des images mentales, qu’on identifierait volontiers aux themata de Gerald Holton.
61De plus, cette signature personnalisée prolonge l’habitude qu’ont les chimistes – en une discipline personnelle permanente, et en conséquence de l’engagement contractuel apprenti-patron – de tenir méticuleusement un cahier de laboratoire. Avoir noté ce qu’on a fait et ce qu’on a trouvé sert aussi de preuve à l’appui d’une demande de brevet.
62Un chimiste signe ainsi d’une petite icône moléculaire, par exemple à la suite d’un séminaire qu’il a donné. Un chèque lui est remis, en règlement d’honoraires et de remboursement de ses frais. C’est alors qu’on lui présente souvent un livre d’or à signer. Il est à espérer que les historiens des sciences s’intéresseront à de tels documents. L’un d’eux est reproduit ci-après.
63Je sollicite l’indulgence des lecteurs pour ce qui ressemble fort à de l’outrecuidance mais qui, en fait, tient du caractère privé, informel aussi, de tels graphismes (Figure 20 page 195).
64Elle représente les auto-assemblages que le 5’-GMP (5’-guanosine mono-phosphate) forme spontanément en solution aqueuse, avec nucléation par des cations potassium. La biologie en tire parti pour l’appariement des chromosomes lors de la méïose. Leurs extrémités ou bouts télomères, riches en guanine (lettre G du code génétique), forment de la sorte des quadruplexes. Cette structuration reste d’actualité.
9. Conclusions
- 1 Lewis, G.N. "The Atom and the Molecule." J. Am. Chem. Soc. 38 (1916) : 762-85.
65Le langage graphique de la chimie, depuis sa mise au point dans les années 1860, a-t-il subi une seule véritable mutation ? Un premier épisode, susceptible d’être retenu, est celui des formules de Lewis, à partir de 19161. Leur introduction investit les formules de leur pleine signification, provenant de la physique atomique : oui, elles montraient bien des atomes et leurs interconnexions ; ces dernières étant le fait, pour chacune des liaisons entre des atomes adjacents, d’une paire d’électrons. Cette interprétation des formules par Gilbert N. Lewis, certes un enrichissement considérable de leur signification, néanmoins ne fut pas révolutionnaire.
66Un second épisode notable fut la théorie des liaisons de valence, que Pauling formula en 1930, en s’appuyant justement sur les formules de Lewis. Là aussi, point de mutation. Il se fit seulement traduction des nouveaux acquis, ceux de la physique quantique – elle assurément révolutionnaire – dans le langage existant de la chimie.
67Le troisième épisode à retenir, me semble-t-il est celui de l’analyse rétrosynthétique introduite par Corey en 1965. Projeter un film à l’envers, de la dernière image jusqu’à la première, fut alors une innovation fructueuse. Par cette méthodologie, qui fournissait à la synthèse de substances naturelles, aux structures élaborées et complexes, une stratégie logique, programmable sur l’ordinateur, Corey eût une contribution mémorable, à l’influence profonde et durable. En somme, il fit de la théorie du récit et de la rétrodiction. Mais point de mutation là, sauf peut-être l’impact de la CAO (conception assistée par ordinateur) dans la sous-discipline de la synthèse organique, qui d’un art devenait activité rationnelle.
- 2 Derek de Solla Price : "Philosophical Mechanism and Mechanical Philosophy of Scientific Instruments" (...)
68Se propose enfin la nanotechnologie et son écriture de motifs structuraux à même les atomes, intervenues depuis une quinzaine d’années. Il est trop tôt pour se prononcer, mais ce pourrait bien être une véritable mutation, impulsée qu’elle fut par l’introduction d’un nouvel instrument2.
- 3 Nye, Mary Jo, ed. The Question of the Atom : From the Karlsruhe Congress to the First Solvay Confer (...)
69Si l’on convient de la stabilité de cette langue pictographique de la chimie, presque un siècle et demi durant, à quoi tient un tel conservatisme ? Il peut faire penser à celui qui régit aussi la langue française écrite, qui n’a guère évolué depuis Racine et Molière. Dans l’un et l’autre cas, on doit alléguer l’excellence de l’outil. Dans le cas de la chimie, le rôle de Malherbe revint au congrès de Karlsruhe, qui légitima la théorie structurale, en évitant de se prononcer sur la théorie atomique sous-jacente3.
70Ma thèse est donc qu’au conservatisme dans l’écriture, seul répondit un réformisme dans la lecture, imputable à Lewis, Pauling, et Corey. Cette assertion me servira de conclusion.
Notes
1 Lewis, G.N. "The Atom and the Molecule." J. Am. Chem. Soc. 38 (1916) : 762-85.
2 Derek de Solla Price : "Philosophical Mechanism and Mechanical Philosophy of Scientific Instruments", Annali dell’Istituto e Museo di storia della scienza di Firenze, V, 1, 1980, pp. 75-85.
3 Nye, Mary Jo, ed. The Question of the Atom : From the Karlsruhe Congress to the First Solvay Conference 1860-1911 : A Compilation of Primary Sources. Los Angeles : Tomash, 1984.
Table des illustrations
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Légende | Figure 1 : Une formule de structure, ou thème principal |
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Légende | Figure 2 : Exemple de notation de procédures successives de protection-régénération |
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Légende | Figure 3 : Un exemple d’analyse rétrosynthétique |
URL | http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/1768/img-3.jpg |
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Légende | Figure 4 : Autre exemple d’analyse rétrosynthétique |
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Légende | Figure 5 : Conjectures mécanistiques, les flèches courbes sont en rouge |
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Légende | Figure 6 : La géométrie de la molécule de naphtalène, en heuristique à la Pauling |
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Légende | Figure 7 : Géométrie de la molécule de biphénylène, dans l’heuristique à la Pauling |
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Légende | Figure 8 : Retour du thème |
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Légende | Figure 9 : Variation en stéréo |
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Légende | Figure 10 : Représentation usuelle et courante du norbornane |
URL | http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/1768/img-10.jpg |
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Légende | Figure 11 : Cation norbornyle, formulé, en haut, de façon classique ; en bas, de façon non-classique |
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Légende | Figure 12 : Nouveau retour du thème |
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Légende | Figure 13 : Réitération du thème, et variations |
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Légende | Figure 14 : Représentation schématique de la surface d’un solide qu’explore une pointe métallique (microscopie par effet tunnel, ou STM) |
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Légende | Figure 15 : L’enclos quantique des physiciens d’IBM |
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Légende | Figure 16 : Nénuphar nanométrique |
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Légende | Figure 17 : L’auto-assemblage d’une monocouche à la surface d’un solide est une autre nanotechnique, une sorte de décalcomanie (SAM = self-assembled monolayer) |
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Légende | Figure 18 : Coquilles vides, à l’échelle nanométrique |
URL | http://books.openedition.org/psorbonne/docannexe/image/1768/img-18.jpg |
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Légende | Figure 19 : Un empilement d’objets à l’échelle nanométrique |
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Légende | Figure 20 : La « signature » de l’auteur, à la suite d’un séminaire à Varsovie, le 12 juin 1978 |
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