Kitagawa, qui a trouvé un usage à l'inutile, remporte le prix Nobel
KYOTO—Lorsque l'appel téléphonique est arrivé à 17h30 le 8 octobre, Susumu Kitagawa a pensé que c'était juste un autre télévendeur ennuyeux qui interrompait son travail dans le laboratoire.
Mais l'appelant suédois allait changer sa vie pour toujours.
Kitagawa avait été nommé co-lauréat du prix Nobel de chimie, pour ses travaux révolutionnaires sur les structures métallo-organiques (MOF), une découverte qui pourrait aider à lutter contre le changement climatique et révolutionner le stockage de l'énergie.
« J'ai été choqué. Je pensais que c'était un de ces étranges appels de sollicitation que je reçois souvent », a déclaré Kitagawa, 74 ans. professeur distingué à l'Institut d'études avancées de l'Université de Kyoto (KUIAS), lors d'une conférence de presse immédiatement après. « Je suis profondément ému. »
Le lendemain matin, Kitagawa est arrivé à l'université dans le quartier Sakyo de Kyoto sous les applaudissements de plus de 100 membres du personnel qui ont accueilli le nouveau lauréat du prix Nobel.
« J'étais juste un vieil homme ordinaire et maintenant tout a changé. Ce n'est pas bon », songea Kitagawa.
« C'est dans les moments calmes que diverses idées me viennent. Je me demande quoi faire maintenant. »
Kitagawa a déclaré: « J'étais tellement épuisé que je me suis effondré dans mon lit la nuit dernière, mais je me suis réveillé en pleine forme ce matin. »
« J'ai tellement de choses à faire : des recherches, mais aussi des tâches administratives en tant que directeur d'université, dont j'aimerais bien être dispensé », a-t-il plaisanté, provoquant les rires de ses collègues.
DÉCOUVERTE ACCIDENTELLE
Les MOF primés de Kitagawa sont des matériaux remplis d'innombrables pores minuscules et ordonnés. Ces structures peuvent absorber une grande variété de gaz, ce qui les rend utiles dans des applications industrielles et environnementales.
Sa percée a eu lieu vers 1990. À l'époque, Kitagawa était à l'Université de Kindai, essayant de déterminer la structure 3D de composés chimiques fabriqués à partir de métaux et de matériaux organiques.
Il a emprunté un superordinateur à l'Université de Kyoto, mais comme son utilisation était partagée avec de nombreux autres chercheurs et nécessitait de traiter une quantité massive de données, cela a pris beaucoup de temps.
Un jour, de plus en plus impatient, Kitagawa a demandé à un étudiant de dessiner la structure du complexe sur papier en cours de calcul.
« Professeur, il y a des pores dedans », a déclaré l'étudiant.
Le dessin révélait un motif en forme de nid d'abeille.
« Je pensais que c'était incroyablement intéressant », se souvient Kitagawa. « Mon intuition m'a dit que les pores, et non la structure principale, pourraient être utiles. Mais je n'ai pas su tout de suite comment. »
Par la suite, Kitagawa et son équipe ont réussi à synthétiser des matériaux dotés de ces pores microscopiques. Au début, la structure était instable et s’effondrait facilement, mais grâce à des expériences répétées, ils ont finalement créé une structure stable capable de stocker du méthane.
DU REJET À LA RÉVOLUTION
La découverte était si révolutionnaire qu’elle a bouleversé les idées reçues du monde scientifique de l’époque. En conséquence, cette proposition n’a pas été facilement acceptée.
Lorsque Kitagawa a présenté ses découvertes lors d'une conférence aux États-Unis en 1999, il a été accueilli par une pluie de critiques de la part de chercheurs internationaux, qui lui ont dit : « C'est faux ».
La substance trouvée par Kitagawa était un composé organique avec de la matière organique attachée à un métal (une substance inorganique). À l’époque, la croyance dominante était que ces composés organiques étaient trop instables pour être utilisés dans la pratique.
Mais Kitagawa ne cède pas aux critiques et poursuit ses recherches. Il a étendu ses applications à la « séparation », dans laquelle un gaz spécifique est extrait d'un mélange, et à la « conversion », où un gaz est transformé en un autre à l'intérieur des pores.
UNE PHILOSOPHIE ENRACINÉE DANS LE VIDE
Lecteur assidu depuis ses années de lycée, Kitagawa a déclaré que son intérêt pour les innombrables pores des matériaux provenait des livres qu'il avait lus alors qu'il était étudiant en première année à l'Université de Kyoto.
Dans les livres du célèbre physicien Hideki Yukawa, Kitagawa était captivé par le concept philosophique lao-zhuang du « muyo-no-yo » (l'utilité de l'inutile), l'idée selon laquelle les choses qui semblent n'avoir aucun but sont, en fait, utiles.
Par exemple, un dicton du légendaire philosophe chinois Laozi dit : « Nous pétrissons l'argile pour faire de la poterie. L'intérieur de la poterie peut sembler comme un espace vide inutile, mais c'est l'espace vide qui rend la poterie utile. »
La chimie se concentre généralement sur la matière, c'est-à-dire les éléments remplis d'atomes et de molécules. Mais Kitagawa s'est concentré sur les « pores », qui sont des espaces vides.
« Cette idée – selon laquelle même le néant a un sens – a eu un impact énorme sur moi », a-t-il expliqué. « Un pore semble inutile. Mais si vous y mettez des atomes ou des molécules, les stockez ou les transformez, cela devient utile. Un simple changement de perspective peut tout changer. »
L’ÈRE À VENIR DES GAZ
Kitagawa envisage un monde dans lequel les nouveaux matériaux qu'il a développés pourraient éliminer les conflits autour des ressources énergétiques.
Les MOF, avec leurs pores personnalisables, peuvent absorber non seulement des solides et des liquides, mais même de minuscules molécules de gaz. Ils pourraient un jour capter le dioxyde de carbone ou extraire de l’énergie de l’air.
Lors d'une conférence de presse le 8 octobre, Kitagawa a déclaré : « L'air est composé d'oxygène, d'azote, d'hydrogène et de dioxyde de carbone. Avec ceux-ci, nous pouvons créer des protéines et des carburants. Les gaz deviennent de plus en plus prometteurs. »
Il pense que les humains entrent dans « l’ère des gaz », après l’ère des solides, qui a provoqué la révolution industrielle avec le charbon, et l’ère des liquides dominée par le pétrole.
« L'air est de l'or invisible », a-t-il déclaré. « Le charbon et le pétrole ont créé des disparités entre les pays riches et pauvres en ressources. Mais l'air est partout. Même les petits pays peuvent en tirer pleinement parti. Si nous pouvons en extraire de l'énergie, les conflits autour des ressources devraient disparaître. »
Selon Kitagawa, plus de 40 startups ont été lancées dans le monde pour résoudre les défis environnementaux et énergétiques.
Bien qu’il existe encore des obstacles aux applications pratiques, il s’est dit optimiste, déclarant : « La science progresse à une vitesse fulgurante, avec des choses telles que l’IA (intelligence artificielle), donc je pense que cela peut être réalisé au cours de ce siècle. »
VISION, GRATITUDE, GRATITUDE
Kitagawa a déclaré que ses luttes passées étaient « innombrables ». Mais il n’a jamais perdu courage, animé par la conviction qu’« un scientifique a besoin d’une vision et d’une attitude permettant de relever les défis avec curiosité », et il a poursuivi ses recherches avec diligence.
« Ce que je fais, c'est créer de nouveaux matériaux. J'apprécie le défi d'essayer de nouvelles choses et de créer de nouvelles choses depuis plus de 30 ans », a-t-il déclaré.
« Il arrive souvent que les choses ne se passent pas bien. En chimie, le travail d'équipe est crucial », a-t-il ajouté, exprimant sa gratitude envers les membres de son laboratoire.
Interrogé par un journaliste sur un message pour la prochaine génération, Kitagawa a cité le célèbre microbiologiste français du XIXe siècle, Louis Pasteur : « Le hasard favorise les esprits préparés. »
Kitagawa a déclaré : « De bons professeurs, de bons amis et de bonnes relations. Ces choses ne vous arrivent pas soudainement un jour. Elles s'épanouissent lorsque vous chérissez toutes vos expériences. »
RECETTE POUR UNE BONNE CHIMIE
L'équipe de Kitagawa était également ravie de l'annonce suédoise.
« Nous attendions cela depuis des années. Mais cette année, j'étais sûr que cela arriverait », a déclaré unprofesseur agrégé Kenichi Otake, 37 ans,
Bien que Kitagawa soit connu pour ses normes de recherche strictes, il favorise une culture de laboratoire égalitaire où les étudiants de premier cycle et les boursiers postdoctoraux débattent sur un pied d’égalité – une recette pour une bonne chimie à plus d’un titre.
Les membres de l'équipe font souvent des randonnées ensemble dans les montagnes de Kyoto, comme Kurama et Fushimi, et tous les trois mois, ils dégustent un des vins préférés que Kitagawa a collectés lors de ses voyages à l'étranger.
Parfois, Kitagawa, un cuisinier passionné, fait du pain à la maison et le sert à tout le monde.
Le professeur Hirotoshi Sakamoto, 46 ans, qui travaille dans le laboratoire depuis ses études de premier cycle, a plaisanté : « Il fait du pain allemand bien emballé à l'intérieur et (contrairement à son sujet de recherche) il n'a pas beaucoup de trous ! »
