Pendant longtemps, la différence était claire et facile à retenir : les métaux conduisent l’électricité, les plastiques non. Aujourd’hui, il est reconnu que les choses sont en réalité plus compliquées que cela. En effet, les plastiques sont en fait capables de conduire l’électricité dans certaines circonstances. Avec son collègue japonais Hideki Shirakawa et le spécialiste américain des sciences naturelles Alan J. Heeger, le chimiste néo-zélandais Alan MacDiarmid a reçu le prix Nobel de chimie pour cette découverte en 2000. Il y a dix ans, le 7. février 2007, Alan MacDiarmid est décédé à l’âge de 79 ans.
Comme souvent, le hasard a également joué un rôle dans la découverte des polymères conducteurs : au début des années 1970, Hideki Shirakawa était en train de fabriquer du polyacétylène (PAC), un plastique utilisé – entre autres – pour l’isolation électrique, dans son laboratoire de Tokyo. Cependant, le scientifique japonais a commis une petite erreur lors de la synthèse.
Pour réticuler l’acétylène, il faut un catalyseur, c’est-à-dire ajouter une substance qui est en mesure de déclencher ou d’influencer une réaction chimique tout en restant elle-même inchangée. Shirakawa a utilisé mille fois la quantité normale de ce catalyseur et s’est retrouvé avec un matériau argenté brillant au lieu d’une poudre blanche.
Lors d’un séminaire, Shirakawa rencontra Alan MacDiarmid, professeur à l’université de Pennsylvanie, et Alan J. Heeger, de l’université de Californie à Santa Barbara, qui rapportèrent qu’ils avaient eux aussi produit un matériau métallique brillant lors de la polymérisation de l’acétylène. Les scientifiques ont discuté des tests qu’ils avaient effectués et ont convenu de se concerter pour poursuivre les recherches sur leurs matériaux. Une entreprise qui en valait la peine, puisqu’elle a abouti, en dernière analyse, à la remise du prix Nobel – la récompense la plus prestigieuse qu’un scientifique naturel puisse recevoir pour ses travaux de son vivant.
En ajoutant de l’iode au polymère, les scientifiques ont réussi à modifier / augmenter la conductivité du plastique. Après avoir reçu le prix Nobel, MacDiarmid a répondu à peu près comme suit lorsqu’on l’a interrogé sur les raisons de ce résultat dans une interview accordée au New York Times : l’iode, qui est un halogène et un oxydant puissant, attire très efficacement les électrons du polymère. La conséquence de cela est que les porteurs de charge électrique dans le polymère sont emballés de manière moins dense, deviennent plus agiles et peuvent s’écouler – comme dans les métaux.
Le polyacétylène a donc été le premier plastique qui s’est fait un nom en tant que conducteur d’électricité. Au niveau physique, les propriétés conductrices étaient attribuables notamment à l’ajout d’oxydants, qui aimaient réagir aussi avec l’oxygène atmosphérique, ce qui a conduit à une réduction considérable du niveau de conductivité, qui était initialement très bon.
En attendant, les chercheurs ont relevé ce défi. Différents polymères conducteurs très stables sont aujourd’hui disponibles sur le marché et présentent des niveaux de conductivité électrique comparables à ceux du cuivre. Les domaines d’application des polymères conducteurs sont très variés, par exemple dans la technologie des LED, pour la production d’écrans efficaces ou de cellules solaires. En y regardant de plus près, on peut dire que le prix Nobel de chimie n’a pas seulement honoré les réalisations scientifiques exceptionnelles de MacDiarmid, Heeger et Shirakawa. En plus de cela, le prix souligne l’importance considérable des plastiques conducteurs.
Retour à Alan MacDiarmid en guise de conclusion. Le lauréat du prix Nobel souffrait d’un cancer depuis un certain temps et n’avait plus beaucoup de temps à vivre. Afin de dire au revoir à sa famille, il a voulu prendre un vol pour la Nouvelle-Zélande depuis les États-Unis. MacDiarmid était pressé, il ne voulait pas rater son vol. Dans la débauche d’activités le jour de son départ, il tomba et se blessa si gravement qu’il mourut. GDeussing