Gérard Férey, architecte de la chimie, de l’Académie des sciences, Médaille d’or 2010 du CNRS

On surnomme volontiers Gérard Férey "l’architecte de la matière", il a eu quatre vies scientifiques bien distinctes, du métier d’instituteur à la création de l’Institut Lavoisier et la découverte des MIL, des matériaux aux propriétés étonnantes et aux applications potentielles incroyables pour l’environnement et la santé. Récompensé pour l’ensemble de ses travaux en 2010 par la médaille d’or du CNRS, Gérard Férey, nous livre les moments clés de sa carrière.

_ Notre invité a commencé sa carrière comme instituteur en Normandie. Il garde de ses trois années d’expérience un souvenir ému :« C’était dans la campagne profonde, je me devais d’utiliser des mots simples pour emmener mes élèves vers la connaissance. Je regardais l’impact de mes leçons dans le regard des mes élèves. J’enseignais toutes les matières. J’avais 18 ans, presque le même âge que mes élèves ! C’était une expérience passionnante ».
Mais Gérard Férey ne reste pas en classe d’école. Très vite il retourne à la faculté de Caen. Il y attrape le virus de la chimie et entre dans un laboratoire de recherche ; la voie de Gérard Férey est déjà tracée. « Ça a été la découverte du combat permanent avec la matière. La matière est très pudique. J’ai donc appris à connaître ses secrets ».

L’étude des substances cristallines à l’échelle atomique

Après sa thèse de troisième cycle, Gérard Férey crée le département chimie de l’Institut Universitaire du Mans.
« Là encore, ce fut une expérience enrichissante. La première année, on a joué aux plombiers et aux électriciens avec mes collègues car tout était à construire ! Au même moment, je suis entré dans laboratoire de Robert de Pape qui était un jeune chimiste du solide. La discipline était nouvelle et je me suis initié à cette recherche. Je l’ai quittée partiellement il y a 10 ans seulement ».
Gérard Férey s’attaque à la chimie du solide et se rapproche des physiciens. Il s’intéresse à la cristallographie, une science qui se consacre à l'étude des substances cristallines à l'échelle atomique.

A la fin des années 1960, la cristallographie est un véritable levier dans le parcours de Gérard Férey. « La cristallographie est un « livre » qui permet de positionner les atomes dans l’espace. C’est une succession de calculs qui vous donne une table de coordonnées atomiques ». Ça s’arrête là pour le physicien. Pour le chimiste ce n’est pas suffisant : « Nous, on aime bien les images » s’amuse Gérard Férey, « alors on a cherché à représenter l’arrangement des atomes dans l’espace ». Le métier de cristallochimiste était né.
Cela paraît anodin. C’est pourtant une petite révolution. « Lorsque l’on observe bien la structure, son examen vous donne des idées sur les propriétés que pourrait avoir vos solides, sur les énergies mises en jeu et de retourner à la chimie pour faire d'autres solides. C’est devenu un jeu passionnant pour moi-même, même si aujourd’hui ceci est devenu très banal ».

« Et le magnétisme, vous y pensez ? »

En 1971, « Monsieur Bertaut »[[Erwin Felix Lewy-Bertaut, (1913-2003), est un cristallographe de renom, académicien des sciences ]] comme Gérard Férey aime à l’appeler, lui conseille de faire du magnétisme dans les solides poreux, ceci alors qu’il n’est pas physicien. « Il m’a répondu que ce n’était pas un problème. Et je l’ai suivi à Grenoble. C’est grâce à Monsieur Bertaut que je suis entré dans la communauté des grands instruments : la diffraction de neutron, d’électron… un pas supplémentaire dans la connaissance de matière qui allie physique et chimie ».
Pendant 10 ans, il travaille sur la frustration magnétique du point de vue chimique, allant à contre-courant des idées de la physique. Mais une dizaine d’années plus tard, Gérard Férey ressent le besoin d’un nouveau défi.

Directeur adjoint des sciences chimiques du CNRS pendant 4 ans

1988 : Nouveau tournant dans la carrière de Gérard Férey qui devient directeur adjoint des sciences chimiques du CNRS. Il passe ainsi de l’autre côté du miroir puisqu’ancien chercheur dont les travaux dépend des crédits, il devient responsable des fonds à distribuer aux laboratoires de recherche. « Une de mes missions a été d’apporter une grande attention aux petits laboratoires de province si souvent oubliés. Je voulais mettre fin à une sorte de copinage avec les grands centres de recherche, cela choquait mon sens de la justice ».

Création de l’Institut Lavoisier

En 1996 l’université de Versailles est créée selon les souhaits du ministre de l’époque, Claude Allègre.
« L’administrateur provisoire avait souhaité un pôle de recherche. Je suis donc parti pour une nouvelle aventure : monter un laboratoire de recherche à Versailles qui s'est appelé l’Institut Lavoisier. C’était fantastique, là-bas j’étais un peu un grand-père parmi tous ses jeunes » s'amuse Gérard Férey.
Son objectif est alors le suivant : reprendre en main la cristallochimie, avec une question qui le taraude… « Pourquoi ? ». « Dans ma période de recherche sur les solides poreux dans le laboratoire de Monsieur Bertaut, j’ai mis quatre ans à comprendre. Ça peut paraître long, mais après j’avais la règle du jeu alors que les autres continuaient de faire de la pêche à la ligne. Par la suite, nous avons gagné 10 à 15 ans d’avance avec mes équipes ».

Les MIL : des trésors de chimie

C’est en comprenant les « règles du jeu » que Gérard Férey et ses équipes mettent sur pied les MIL : Matériaux de l’Institut Lavoisier
« La vedette chez nous, c’est le MIL101 : Le papier que nous avions publié sur lui dans “Science” est l’article le plus cité en chimie depuis cinq ans » précise l’intéressé.
Un MIL est un système poreux à l échelle atomique, réparti de manière régulière. Le MIL101 est un assemblage de super tétraèdres minéraux avec des ligands organiques qui sont des dicarboxylate et des téréphtalates et leur arrangement est tellement merveilleux que ça donne des trous absolument énormes. Cela ressemble à une poudre banale qui peut stocker 400 fois son volume sans gonfler !

« Comme le dit Aristote, la nature a horreur de vide, alors j’ai réfléchi à ce que je pouvais mettre dans ses trous. Nous y avons mis du CO2, des gaz polluants. Nous avons aussi essayé de stocker de l’hydrogène. Ce gaz parcourt pas moins de 2 km/seconde. Le MIL101 est une structure qui arrive à piéger ce gaz. Mais à l’heure actuelle l’hydrogène se fixe à trop basse température. Et nous ne stockons le CO2 dans le MIL101 qu’à l’échelle de quelques grammes. Les applications industrielles sont certainement intéressantes mais tout reste à faire ».

Gérard Férey a plus d’un tour dans son sac… Il a mis au point deux autres MIL tout aussi spectaculaires : le MIL53 et le MIL88 : « des matériaux qui respirent » nous lâche-t-il tout sourire. « Sous l’action d’un agent extérieur, le MIL53 et le MIL88 gonflent et reprennent leur taille initiale lorsque l’agent est retiré. Ce sont des sortes d’éponges, sauf qu’ici nous parlons de solides cristallisés qui ont cette capacité de « respirer ». Le MIL53 augmente de 40 %, et le MIL88 de 300% ! » On imagine bien toutes les applications industrielles qui pourraient en découler.

Au cours de cette émission Gérard Férey termine sur un point qui lui est cher : l’image de la chimie en France. « Dans ce pays, elle est associée à l'industrie de la pollution. En Allemagne, 70% de la population pense que la chimie est utile et qu’il faut la préserver. En France nous ne sommes que 20% à en penser du bien... Je ne dis pas que la chimie est une science parfaite. Nous avons fait des erreurs, comme tout le monde, mais nous les avons analysées. La chimie est la seule science qui apporte des solutions à l’avenir de la planète ».


En savoir plus :

- Gérard Férey, membre de l'Académie des sciences
- Institut Lavoisier