Les travaux scientifiques de Jean Rouxel,
Médaille d'or du CNRS 1997


Jean Rouxel est un spécialiste de la chimie de l'état solide. Dans la plupart des solides, la cohésion de la structure est assurée par des liaisons fortes entre tous les atomes dans les trois directions de l'espace. Le cas des composés dits de "basse dimensionalité" est particulier. Leur géométrie reflète une grande anisotropie des liaisons chimiques, ces dernières ne s'exerçant de manière forte que dans deux dimensions (plans, feuillets), voire même selon un seul axe (fibre). Cette géométrie particulière est source d'une richesse scientifique considérable tant au niveau de la formulation de nouveaux concepts que vis-à-vis des développements industriels.

Le solide de basse dimensionalité peut être considéré comme le résultat d'un empilement de molécules planes ou linéaires infinies. Ceci place les travaux de Jean Rouxel à l'interface entre chimie du solide classique et chimie moléculaire. Par ailleurs, les propriétés de ce solide sont particulières, parfois totalement nouvelles : le chercheur a ainsi proposé aux physiciens quelques uns des matériaux nouveaux qui devaient permettre de caractériser des effets tels que les ondes de densité de charge, c'est-à-dire des fluctuations couplées de la densité électronique et des positions atomiques le long d'une chaîne.

L'apport de Jean Rouxel à la connaissance des structures dites "incommensurables" ne se limite pas à ce domaine : il s'est aussi intéressé à des édifices dits "misfits" où les périodicités de feuillets empilés les uns sur les autres se trouvent désaccordées et s'expriment par un rapport irrationnel. L'expression du lien chimique est alors complexe. Ces travaux l'ont conduit récemment à jeter les bases d'une chimie de trous et d'anti-liaisons. Cette chimie part de l'expression de concepts et de formulations largement antisymétriques de ceux utilisés de manière classique à partir de liaisons peuplées d'électrons. Elle a notamment permis de mettre l'accent sur le rôle des anions dans le solide, alors que la chimie du solide traditionnelle mettait davantage l'accent sur les cations métalliques porteurs des propriétés électriques, magnétiques et optiques.

Cependant la plus grande richesse conceptuelle que l'on puisse associer aux solides de basse dimensionalité se situe peut-être au niveau de leur extraordinaire réactivité chimique. On peut écarter feuillets et fibres par le jeu de diverses intercalations réversibles de type ionique ou moléculaire. Dès 1965, Jean Rouxel généralisait ainsi la chimie d'intercalation en l'étendant notamment aux chalcogénures lamellaires (sulfures, séléniures, tellurures). Il décrivait les conditions fondamentales et les expressions correspondantes des transferts électroniques. Une généralisation tridimensionnelle était possible. Les conditions de désintercalation, les possibilités de condensation mutuelles de feuillets par réaction acido-basique, les réactions de greffages sur feuillets étaient explorées et constituaient la base des concepts de ce qui allait devenir la chimie douce à précurseurs solides (une autre forme de chimie douce utilisant des précurseurs moléculaires mis en solution constitue les procédés sol-gels, étudiés ailleurs). La chimie douce est topotactique c'est-à-dire qu'elle garde en mémoire tout ou partie du squelette structural du précurseur. Elle se fait à température ambiante ou moyenne. Jean Rouxel ouvrait sans doute la voie à la multitude de travaux qui se déroulent aujourd'hui pour mettre au point de nouvelles batteries pour la voiture électrique, de nouveaux électrochromes, de nouveaux catalyseurs.

Dans l'analyse de ses travaux on rencontre de manière constante deux préoccupations : un renouvellement et une extension des méthodes de synthèse à température ambiante ou moyenne, et l'interprétation des relations structure-propriétés sur la base des structures électroniques.

Tout au long de sa carrière, Jean Rouxel a noué de manière constante des liens avec le monde industriel. Parmi les domaines explorés dans son laboratoire, citons notamment la recherche de cathodes à insertion pour la mise au point de batteries avancées pour les ordinateurs portables ou la voiture électrique, les travaux sur les catalyseurs (pot catalytique, traitement des hydrocarbures, procédés industriels divers), les pigments colorés, l'enregistrement et l'affichage de l'information... Des relations allant souvent jusqu'au partenariat ont ainsi été établies, notamment avec de grands groupes industriels tels que Rhône-Poulenc, SAFT Leclanché, Alcatel Alsthom, Elf Aquitaine, EdF, Saint-Gobain, Renault, PSA.


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