Ancien lauréat
Médaille d'or Gerhard-Herzberg en sciences et en génie du Canada de 2007

John C. Polanyi

Chimie

University of Toronto

Le penchant de John Polanyi pour la science lui vient tout aussi naturellement que la respiration : «  C'est comme demander pourquoi on veut rester en vie. La raison, c'est que l'on veut réaliser quelque chose. C'est un prolongement de l'essence de la vie : il faut se dépasser pour tenter de faire des découvertes. »

Au fil des ans, cette approche a abouti à plusieurs progrès majeurs en chimie, notamment en contribuant à l'émergence du nouveau domaine de la « dynamique des réactions ». Traditionnellement, les chimistes s'intéressaient à l'ensemble des propriétés de la matière en concentrant leur attention sur ce qui se produit avant et après une réaction. La dynamique des réactions nous ramène au niveau moléculaire pour nous aider à comprendre ce qui se produit pendant la réaction. Il s'agit notamment de tracer un portrait fidèle des éléments au cours d'un bref instant (un millionième de millionième de seconde) lorsque les substances ont commencé à réagir, avant d'atteindre leur état final, et d'explorer les forces et les mouvements fondamentaux qui influent sur les réactions au niveau moléculaire.

Si John Polanyi a choisi ce domaine, c'est en partie en raison des travaux réalisés par son père (professeur de chimie et de philosophie, par la suite, à la Manchester University) sur les fondements moléculaires des réactions chimiques. Les travaux postdoctoraux qu'il a menés au Conseil national de recherches du Canada ont porté ce champ de recherche au niveau suivant en prouvant que la théorie de l'état de transition, alors la théorie dominante concernant le taux de réaction, reposait sur une compréhension inadéquate des forces qui entrent en jeu au cours d'une réaction.

Parmi ces forces, mentionnons l'énergie des trois types de mouvement observés chez les molécules : la rotation, la vibration et la translation, autrement dit le mouvement physique d'un point à un autre. Les travaux de John Polanyi ont permis de mieux comprendre l'interaction de ces trois types d'énergie pendant une réaction et, par le fait même, de contrôler ensuite ces réactions de façon plus intelligente.

En 1956, M. Polanyi s'est joint au corps professoral de l'University of Toronto. Motivé par la conviction qu'il pourrait détecter une longueur d'onde précise de la chimioluminescence infrarouge – brève émission de lumière – au cours de la réaction de l'hydrogène et du chlore, il a alors entrepris des expériences en ce sens. La réaction dégage une énergie appréciable sous forme de chaleur (en l'occurrence le mouvement moléculaire), mais on ignorait la répartition de cette énergie entre les trois types de mouvement. Ses travaux ont contribué à élucider le mystère en aidant à comprendre les différents aspects des réactions chimiques. Cette découverte a aussi ouvert la voie à la création de lasers chimiques et d'autres lasers vibrationnels, qui demeurent encore aujourd'hui les sources de rayonnement infrarouge les plus puissantes. Ses travaux ultérieurs ont permis d'observer de plus en plus en détail l'état de transition.

Ses contributions au domaine de la dynamique des réactions ont valu de nombreuses distinctions honorifiques à John Polanyi, qui a notamment fait partie du groupe lauréat du prix Nobel de chimie en 1986. Toutefois, l'idée de se reposer sur ses lauriers ne lui viendrait certainement pas à l'esprit : « Il y a encore tant de choses à faire dans le monde. »

Quoi qu'il en soit, ce n'est pas toujours facile de choisir de nouveaux sujets de recherche. En fait, le choix de la question à se poser est crucial. « Non seulement il faut se pencher sur une question utile ayant de vastes retombées dans de nombreuses disciplines de la science, mais aussi cette question doit être réaliste. Je trouve très rarement des questions qui remplissent toutes ces conditions », précise M. Polanyi.

L'étude des réactions qui se produisent à la surface des solides, domaine de recherche qui répond à ses critères, a été rendue possible grâce à l'invention du microscope à effet tunnel, qui permet d'obtenir des images des surfaces au niveau atomique. En contrôlant le processus de réaction à l'échelle atomique, le chercheur a pu disposer les molécules selon des structures précises, puis les lier à la surface. Il a ainsi combiné la dynamique des réactions et la science des surfaces pour mettre au point une « imprimante de molécules ». Cette technologie brevetée a des applications en nanofabrication et en électronique.

Tout en soulignant que ce n'est pas le but visé au moment où il amorce de nouvelles recherches, M. Polanyi est impatient de trouver des applications pour ses travaux. Faisant valoir avec ardeur l'utilité de la science fondamentale, il soutient que les scientifiques doivent choisir leurs projets de recherche en fonction des lacunes importantes en matière de connaissances et non sur la base de futures applications réelles ou imaginaires. La science fondamentale débouchera inévitablement sur des applications, mais on ne peut pas toujours prédire à quel moment et de quelle façon. « En fait, il serait très difficile de faire des progrès dans une science n'ayant aucune retombée pratique », fait-il remarquer.

« Les applications me fascinent, ajoute-t-il. À mon avis, elles aident à valider l'utilité de la science. Mais je ne veux simplement pas qu'elles la dictent. »

Avant d'obtenir le prix Nobel, M. Polanyi a reçu de nombreuses distinctions honorifiques. Il a notamment été nommé officier puis compagnon de l'Ordre du Canada et membre de la Société royale du Canada, de la Royal Society of London et de la Royal Society of Edinburg. Il a aussi reçu de nombreux doctorats honorifiques d'universités du monde entier et remporté une multitude de prix scientifiques.

Par ailleurs, John Polanyi s'intéresse depuis longtemps aux questions politiques et sociales, particulièrement celles qui touchent la science. Au fil des ans, il a rédigé de nombreux articles sur des sujets tels que le contrôle des armes, la paix et la politique scientifique. Il a été le premier président et cofondateur du Groupe canadien Pugwash, qui s'inscrit dans un mouvement international voué à comprendre les répercussions sociales de la science et à empêcher qu'elle ne soit utilisée à mauvais escient.

John Polanyi estime qu'il incombe aux scientifiques de se mobiliser pour éviter l'utilisation abusive de la science. Les découvertes en soi ne sont ni bonnes ni mauvaises – c'est leur usage qui en dicte la qualité. « Il revient aux scientifiques de tenter d'atteindre un juste équilibre dans l'autre volet de leur vie en qualité de citoyens, soutient-il. Pour ma part, je m'efforce de participer au processus politique pour éviter que l'on privilégie les applications stupides ou dangereuses. »

« Je m'en voudrais de ne pas participer aux affaires publiques, explique le chercheur. C'est un privilège d'intervenir dans le processus politique. »