Prix Marie-Victorin - Architecte, certes, mais de la molécule!

Pierre Vallée Collaboration spéciale
Le professeur Wuest consacre son énergie à la recherche en chimie supramoléculaire.
Photo: Source ACFAS Le professeur Wuest consacre son énergie à la recherche en chimie supramoléculaire.

Ce texte fait partie du cahier spécial Prix du Québec 2013

James D. Wuest, professeur et chercheur en chimie supramoléculaire à l’Université de Montréal, est cette année le lauréat du prix Marie-Victorin. Cet honneur vient souligner l’exceptionnelle contribution de M. Wuest à la compréhension scientifique de l’architecture moléculaire.

 

James D. Wuest est né dans la ville de Cincinnati, aux États-Unis. Enfant, il s’intéresse déjà à la science. « J’ai su très tôt que j’allais faire une carrière de scientifique. J’avais un oncle qui était gérant de laboratoire et, lorsqu’il venait à la maison, il apportait avec lui des échantillons. Un jour, il est arrivé avec du soufre, auquel il a mis le feu. Cela a grandement impressionné l’enfant de sept ans que j’étais. »

 

Cet oncle avait aussi l’habitude d’apporter des cristaux. À l’adolescence, c’est donc d’abord par la minéralogie qu’il s’intéresse à la science. Au secondaire, son professeur de chimie lui propose un projet en laboratoire. « J’ai vu cela comme un défi à relever et c’est ce qui m’a amené à la chimie. »

 

Pourtant, lorsqu’il s’inscrit au baccalauréat en sciences à l’Université Cornell, il ne choisit pas la chimie. « Je ne voulais pas me spécialiser trop vite et je voulais me donner une formation plus large. » Il se spécialisera donc pendant ses études supérieures à l’Université Harvard, où il obtient son doctorat en chimie.

 

L’arrivée à Montréal

 

Son diplôme en poche, il occupe pendant quelques années le poste d’assistant professeur à Harvard. « À cette époque, soit dans les années 1970, la politique à Harvard était de ne pas donner de poste permanent à ses jeunes professeurs, l’université préférant les offrir à des professeurs plus établis provenant d’autres universités. Je devais donc me trouver un emploi dans une autre université. »

 

Au début des années 1980, il reçoit une offre de l’Université de Montréal. « Je pensais poursuivre ma carrière aux États-Unis, mais l’offre de l’Université de Montréal était très intéressante et je l’ai acceptée. D’ailleurs, je connaissais assez bien le Canada pour y avoir voyagé plusieurs fois avec mes parents lors des vacances d’été. »

 

De plus, il découvre que le système de soutien financier canadien et québécois à la recherche scientifique convient au genre de science qu’il veut faire. « Il y a évidemment plus d’argent aux États-Unis, mais le soutien financier dépend beaucoup du nombre de publications que vous faites. Par contre, au Canada, le financement est plus patient, ce qui me convenait, car, dans mon domaine, les résultats des recherches prennent du temps et, par conséquent, on ne peut pas toujours publier. »

 

S’il maîtrise aujourd’hui parfaitement la langue de Molière, ce n’était pas le cas à son arrivée à Montréal, en 1981. « Ce n’était pas évident d’apprendre une nouvelle langue au début de la trentaine, et il a fallu faire des efforts. L’université m’avait donné deux ans pour apprendre le français et j’ai réussi. Mais, au début, je devais pratiquer mes présentations de cours afin d’éviter les erreurs. »

 

La chimie supramoléculaire

 

Le domaine de recherche scientifique du professeur Wuest et son équipe est celui de la chimie supramoléculaire. Cette chimie s’intéresse aux interactions moléculaires non covalentes, c’est-à-dire celles qui ne reposent pas sur un partage d’électrons. Il existe plusieurs interactions moléculaires qui ne sont pas covalentes, par exemple celle qui repose sur un pont d’hydrogène ou celle entre ions positifs et ions négatifs. On qualifie ces interactions d’interactions faibles.

 

« En société, les individus sont distincts, mais c’est la communication entre les individus qui caractérise la société, explique-t-il. C’est un peu la même chose pour un ensemble de molécules. Les propriétés d’un ensemble de molécules reposent sur les éléments qui le composent, mais aussi sur la géométrie de l’ensemble, sur son architecture moléculaire. » Le type d’architecture moléculaire, sa géométrie précise, repose sur les interactions faibles.

 

Les travaux de recherche de James D. Wuest ont deux objectifs intimement liés : comprendre pourquoi un ensemble moléculaire choisit une architecture plutôt qu’une autre et contrôler cet assemblage moléculaire afin de lui donner une architecture particulière. Le but est d’arriver à synthétiser des molécules ou des ensembles moléculaires ayant des architectures prédéterminées et, par conséquent, des propriétés prédéterminées. Une telle maîtrise permettrait l’élaboration de nouveaux matériaux.

 

L’architecture tectonique

 

Dans les années 1980, James D. Wuest a mis au point une nouvelle approche concernant l’assemblage moléculaire, qu’il a nommée « architecture tectonique ». Le tecton est une molécule synthétisée qui, par sa composition, peut favoriser ou inhiber les interactions moléculaires non covalentes. En combinant les tectons à d’autres molécules, on peut ainsi construire un ensemble moléculaire ayant une géométrie prédéterminée et, par conséquent, des propriétés spécifiques et même nouvelles.

 

Par exemple, prenons une structure moléculaire cristalline. Un cristal est cassant et n’est pas souple. Mais l’équipe de Wuest, grâce à l’approche tectonique, a réussi à créer en laboratoire un cristal qui, sans perdre sa structure cristalline, accepte un certain degré de déformation. Bien que les cristaux soient au centre de ses recherches, James D. Wuest s’est aussi intéressé à d’autres structures moléculaires et son approche est multidisciplinaire, faisant appel autant à la science des surfaces qu’aux nanosciences.

 

C’est ainsi qu’il a pu réaliser des travaux sur des ensembles moléculaires afin d’en augmenter la porosité. Quelles applications pourrait-on en tirer ? Prenons le cas des matériaux poreux. On imagine aisément leur intérêt écologique si on arrivait à synthétiser des ensembles moléculaires, comme un polymère, dont la porosité serait conçue pour absorber des molécules de dioxyde de carbone.

 

« Ce n’est pas nécessairement notre groupe qui accouchera des applications. D’autres le feront. Mais, ce dont je suis fier, c’est que l’approche tectonique est aujourd’hui un concept de base utilisé dans l’architecture moléculaire. »


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