Sensibliser les étudiants en STAPS aux milieux professionnels : une expérience diversifiée

Gérard Ferey a rejoint l’université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines en 1996 après une brillante carrière à l’université du Maine dont il a été Vice-Président Recherche pendant 6 ans.

Tout en dirigeant avec énergie et succès son laboratoire du Mans, il a exercé pendant 4 ans (sept 1988-sept 1992) les fonctions de directeur scientifique adjoint du département chimie du CNRS, puis assure la présidence des conseils scientifiques des plus importants laboratoires français en chimie du solide. A son arrivée à Versailles, il a rassemblé plusieurs équipes déjà associées au CNRS, pour former l’Institut Lavoisier UMR CNRS 8637 qui rassemble 18 enseignants chercheurs, 9 chercheurs CNRS et 7 ITA-IATOS.

En 1998, il est à l’origine de la création de l’Institut Fédératif Lavoisier Franklin qui rassemble 2 UMR de chimie (Institut Lavoisier et Sircob dirigé par François Terrier) et 2 UMR de physique (LMOV dirigé par François Varret et le LPSC dirigé par Pierre Galtier) dont il assure la Direction. Il a été nommé Professeur à l’institut universitaire de France, chaire de physico chimie des solides poreux en 1999 et enfin Membre de l’Académie des Sciences en 2003. Il est à noter que cette brillante carrière a débuté par trois années d’enseignement en tant qu’instituteur à Caen suivies d’études universitaires dans cette même cité.

Gérard Ferey a depuis près de 20 ans assuré des responsabilités administratives nationales ou internationales au sein du conseil supérieur des universités dont il a assuré la présidence pendant 8 ans, mais aussi au conseil des très grands instruments scientifiques. Il a été membre du Conseil scientifique du projet Soleil et reste expert du comité national d’évaluation des universités. Il assure la fonction d’éditeur en chef du journal international « Solid State Sciences » et il est membre de l’éditorial Board de nombreuses publications scientifiques dans les domaines de la chimie inorganique et de la chimie des matériaux. Bien évidemment il entretient des relations scientifiques avec de nombreuses universités étrangères (plus de 32 conférences invitées depuis 1996) il est membre de l’Academia Europaea depuis 1994 et de l’académie nationale des sciences de l’Inde depuis 2000. Mais 2 universités ont le privilège d’entretenir avec lui des relations très suivies, l’université de Santa Barbara en Californie avec des codirections de projets et de chercheurs et l’université de Bangalore en Inde. L’amitié y joue un grand rôle car pour Gérard Ferey comme pour le philosophe Alain « les amitiés se font non par prudence et examen mais bien plutôt par un choix d’instinct qui devient bon parce qu’on s’y fie » et l’amitié est une des valeurs essentielles de ce grand universitaire.

Ce, bref, résumé du curriculum vitae de Gérard Ferey pourrait être suivi d’une description de ses principaux travaux de recherche, résumés dans près de 400 articles parus dans des grandes revues généralistes (Jacs, Sciences, Nature Materials…), des journaux spécialisés de chimie ou de physique , mais je crois qu’au lieu de présenter les différentes thématiques abordées au cours du temps par ce chimiste qui a créé plus de 200 nouveaux solides, a étudié leur cristallogénèse, leur structure et ensuite leurs propriétés, il est préférable d’exposer, en essayant de ne pas la trahir, sa philosophie de recherche car comme le dit Henri Poincaré « on fait la science avec des faits comme une maison avec des pierres, mais une accumulation de faits n’est pas plus une science qu’un tas de pierres n’est une maison » l’important est d’ordonner.

Gérard Ferey résume lui-même sa démarche par 3 mots clefs : Création – études – volonté de changement. Le chimiste comme il aime à le rappeler en citant Marcellin Berthelot est « le seul scientifique qui crée l’objet de ses études ». Pour la création, il faut une matière de départ, ce furent les fluorures et les oxydes minéraux et hybrides. Les études, la frustration magnétique jusqu’en 1990 puis les solides microporeux. Le domaine de la frustration magnétique correspondait avant tout à une recherche fondamentale qui a permis tout au moins dans les fluorures de prouver que la frustration n’était pas suffisante pour créer un comportement « verre de spin » et qu’il fallait nécessairement qu’il y ait désordre cationique pour qu’il apparaisse l’état verre de spin. Cette découverte a nécessité la création de nombreuses familles d’espèces différentes et Gérard Ferey a déjà rejoint à cette époque les « architectes de molécules » selon la formule de Pierre Gilles Degenne ou plutôt comme il préfère le dire « les sculpteurs de matière », formule d’Olivier Kahn, qui rend peut-être mieux compte de la réalité car elle implique plus un côté esthétique qui frappe même les non scientifiques en regardant les merveilleuses mosaïques que constituent les structures qu’il a mises au point !

Il a utilisé les remarquables facultés des solides inorganiques à pouvoir accepter des substitutions sur le réseau cationique en gardant le même type structural. On a donc une infinité de variations possibles et par conséquent une grande modulation des propriétés. L’étude de ces propriétés physiques enrichit le savoir mais surtout génère en retour des nouvelles idées de synthèse, donc de nouveaux produits donnant des applications plus performantes, ou plus démonstratifs permettant une compréhension physique quantitative. En permanence le chercheur oscille entre 3 démarches : créativité, conceptualisation, innovation.

Les outils de ces créations sont constitués par une palette très large de méthodes de synthèses (élaboration par voie solide à haute température, chimie douce, synthèse hydrothermale), de substitutions de cations dans un édifice tridimensionnel mais aussi le choix fréquent du fluor à cause de ses spécificités électroniques et de sa réactivité. Pour « éclairer » les objets, différentes techniques ont été utilisées. Bien évidemment l’analyse structurale (rayons X, neutrons, rayonnement synchrotron) mais aussi RMN du solide. Ces techniques n’ont jamais été qu’un moyen pour lire et prédire une propriété en l’occurrence le magnétisme ou un mécanisme à travers une topologie.

Comme se plait à le dire Gérard Ferey « une structure cristalline est un livre, il reste ferme si l’on se contente d’une table de coordonnées atomiques, l’ouvrir c’est à la fois savoir analyser les moindres détails mais aussi pouvoir regarder la structure avec tout le recul nécessaire pour en extraire les ensembles topologiques majeurs et les informations qu’ils recèlent sur la formation du solide ». A la célèbre formule de Platon « Nul n’entre ici s’il n’est géomètre » (formule qui nous accueille à l’entrée du bureau de Gérard Ferey), Gérard Ferey a ajouté « mais nul chimiste n’en sort s’il n’est que géomètre » ! D’autres éclairages ont été utilisés, celui de la propriété macroscopique mais explicable en termes de topologie

Troisième mot clef le changement. Rappelons ici la phrase célèbre du Mahatma Gandhi utilisée fréquemment par G. Férey « we must be the change that we want to see » ! Certes il fut géographique mais surtout méthodologique : la stratégie « synthèse, structures, propriété » a été une richesse permettant la création d’une immense base de données mais l’important est de connaître, de comprendre les règles qui régissent la chimie. Comme il le dit lui-même, « il faut introduire plus de raison dans la démarche, plus d’exhaustivité dans les solutions prévisibles et/ou possibles pour atteindre enfin l’ère du design déjà réalisée par les chimistes organiciens ou molécularites ». Il faut s’attaquer aux vrais mécanismes, c’est la seule voie qui verra l’avènement du solide « sur mesure » donnant la possibilité de répondre aux demandes des industriels. Cela implique en plus de la connaissance des aspects mécanistiques, la création d’outils adaptés de simulation donc de prévision.

Le schéma ci-dessous dessiné par Gérard Ferey résume clairement la démarche intellectuelle privilégiée.

Cette démarche a été primordiale pour le deuxième domaine auquel Gérard Ferey et ses collaborateurs se sont intéressés à partir de 1990 : les solides microporeux. Ces matériaux performants tant en fonctionnalité qu’en sélectivité sont stratégiques pour l’économie des grands pays industrialisés dans le domaine de la pétrochimie, de la catalyse, de la chimie fine et de la séparation de gaz. Ils forment une immense famille caractérisée par un squelette tridimensionnel dans lequel se trouvent des pores de taille variable présentant une surface interne conséquente. On peut introduire dans ces tunnels de taille importante (plus d’une dizaine d’A°) bordés de polyèdres (jusqu’à 24 pour l’instant), différentes molécules introduisant des propriétés variées (magnétisme, optique non linéaire, stockage d’hydrogène…). Leur synthèse s’effectuant par voie hydrothermale, c’est-à-dire en bombe scellée, la compréhension, comme nous l’avons vue fondamentale, du mécanisme de formation entraîna de développement des études in situ (RMN et rayonnement synchroton). Ensuite il fallut bien évidemment introduire une dimension modélisation, passage obligé entre expérience et théorie.

Pour la première fois, les chercheurs du laboratoire ont donc introduit la prédiction topologique et structurale simultanément à celle des évolutions thermiques. La nouvelle stratégie a donc consisté en :

- une analyse amont systématique et académique pour dégager les paramètres physicochimiques essentiels gouvernant la formation de ces solides, établissant systématiquement une corrélation entre évolution thermique et évolution structurale.
- L’établissement sur des bases structurales d’une hypothèse de mécanisme de formation.
- La validation de cette hypothèse et de ses conséquences prévisibles en accédant aux mécanismes de formation par des analyses in situ.
Théorie, simulation, expérience sont ici en totale interdépendance.
Cette démarche peut seule répondre à une demande industrielle en terme de cahier des charges. En effet, il est fondamental de ne pas oublier la dimension économique. Une recherche innovante doit pouvoir aider l’industrie nationale et pour Gérard Ferey les coopérations avec l’industrie sont incontournables, elles permettent un enrichissement mutuel et n’excluent en aucun cas la recherche fondamentale.

Les résultats les plus marquants dans ce domaine des solides microporeux concernent :

- les hybrides à base de Nickel pour leurs propriétés ferromagnétiques
- les téréphtalates de chrome et d’aluminium qui présentent des effets de respiration géants (plus de 5 A°) et réversibles dont les performances dans le domaine du stockage d’hydrogène sont remarquables ce qui laisse envisager une application industrielle.
- les téréphtalates de terre rare pour leurs propriétés de luminescence.

Mais beaucoup de voies sont encore à explorer, il s’agit de trouver s’il existe d’autres topologies de stabilité comparable à ce qui a été découvert mais plus prometteuses en terme de fonctionnalité et de sélectivité : recherche de propriété de conduction et de propriétés optiques par exemple. Il s’agit aussi de comprendre certains comportements pour générer des solides plus performants en particulier le « Breathing Matter », « la matière qui respire », mais aussi de nouveaux matériaux qui pourraient être d’une importance considérable pour la protection de l’environnement et qui doivent très bientôt faire l’objet d’une publication dans Nature. Nous ne sommes pas au bout de nos surprises ! Au terme de ce bref exposé, le talent, l’imagination créative, le sens de la rigueur et l’immense culture scientifique de Gérard Ferey sont, nous l’espérons, apparus. Il ne faut pas l’oublier de mentionner la passion de découverte et de compréhension qui l’anime, l’enthousiasme qu’il sait communiquer à ceux qui l’entourent et l’on peut lui appliquer pleinement la phrase de Montesquieu « un homme d’esprit sent ce que les autres font savoir ».

Martine Stern
Professeur émérite à l’UVSQ
martine.stern@admin.uvsq.fr