F. Sherwood Rowland, lauréat américain du prix Nobel de chimie 1995
Biographique F. Sherwood Rowland, le prix Nobel de chimie 1995
L’atmosphère autour de notre terre contient de petites quantités d’ozone; molécules composées de trois atomes d’oxygène. L’ozone a joué un rôle majeur dans l’absorption du rayonnement ultraviolet du soleil, qui aurait autrement un impact négatif sur la vie sur terre. En 1974, Sherwood Rowland et Mario Molina ont démontré que les gaz CFC, les fréons, ont un effet néfaste sur l’ozone dans l’atmosphère. Les fréons avaient de nombreuses utilisations, y compris les propulseurs dans les bombes aérosols et les réfrigérants dans les réfrigérateurs. En limitant l’utilisation des fréons, l’appauvrissement de la couche d’ozone a été ralenti.
Je suis né le 28 juin 1927, deuxième de trois fils, dans la petite ville du centre de l’Ohio, Delaware, siège de l’Ohio Wesleyan University. Mon père et ma mère y avaient déménagé l’année précédente lorsqu’il a pris le poste de professeur de mathématiques et de directeur du département à Ohio Wesleyan. Toute mon éducation primaire et secondaire a été reçue dans les écoles publiques du Delaware par un excellent groupe d’enseignants. Le système scolaire du Delaware croyait alors à la promotion accélérée, de sorte que je suis entré en première année à 5 ans et que j’ai complètement sauté la quatrième année, avec pour résultat que je suis entré au lycée à 12 ans et que j’ai obtenu mon diplôme quelques semaines avant mon seizième anniversaire. 
Notre maison était remplie de livres et nous étions tous des lecteurs avides. Mes lectures à l’époque se dirigeaient vers l’histoire navale, qui était complétée par des maquettes réalistes et des batailles navales simulées utilisant un système mathématique élaboré pour évaluer chaque navire de guerre et les effets du combat sur eux. Au cours de ma deuxième année au lycée, mon professeur de mathématiques, qui a également entraîné le tennis et le basket-ball, m’a encouragé à pratiquer le tennis – ce qui m’a conduit dans l’équipe de tennis universitaire pour mes années junior et senior, et dans une décennie complète de compétition sportive intense. En tant que senior, j’ai joué dans l’équipe de basket-ball universitaire.
Après avoir obtenu leur diplôme d’études secondaires en 1943, presque tous mes camarades de classe masculins sont immédiatement entrés dans les services militaires. Cependant, comme j’étais encore bien en dessous de l’âge obligatoire de 18 ans, je me suis inscrit à Ohio Wesleyan et j’ai fréquenté l’université toute l’année pendant les deux années suivantes. Pendant ces années de guerre, seuls 30 ou 40 hommes civils étaient sur le campus, plus environ 200 stagiaires officiers de marine et 1 000 femmes. Avec si peu d’hommes disponibles, j’ai joué dans les équipes de basket-ball et de baseball de l’Université et j’ai écrit une grande partie de la page des sports pour le journal de l’Université.
Mon programme académique accéléré m’a rendu éligible pour ma dernière année d’université en juin 1945, alors que j’approchais de mon 18e anniversaire. Cependant, avec les combats dans le Pacifique et le recrutement militaire continu, je me suis enrôlé dans un programme de la Marine pour former des opérateurs de radar. La guerre du Pacifique s’est terminée alors que j’étais encore en formation de base près de Chicago, et j’ai servi l’année suivante dans plusieurs centres de séparation navale du Midwest, alors que les 10 000 000 d’Américains qui m’avaient précédé dans l’armée étaient renvoyés à la vie civile. Une grande partie de ce temps de la marine a été consacrée à l’athlétisme de compétition pour les équipes de base de la marine, et j’ai émergé après 14 mois en tant que sous-officier avec une cote de spécialiste (athlétisme) de 3e classe. Ma première véritable opportunité de voir le reste des États-Unis est venue lorsque j’ai été transféré à San Pedro, en Californie, pour être renvoyé de la marine. J’ai ensuite fait 2 000 milles en auto-stop pour retourner dans l’Ohio, en passant par Yosemite et Yellowstone Park en cours de route.
Cette année loin de la vie universitaire m’a convaincu qu’à 19 ans, il n’y avait aucune raison pour moi de chercher à terminer rapidement mes études de premier cycle. J’ai donc arrangé mon emploi du temps pour prendre deux ans de plus plutôt qu’un pour obtenir mon diplôme, et j’ai continué à jouer au basket dans l’équipe universitaire. Mes cours à Ohio Wesleyan mettaient l’accent sur les sciences dans un programme d’arts libéraux, avec des quantités plus ou moins égales de chimie, de physique et de mathématiques, et des majeures dans les trois domaines. Comme c’était le cas au secondaire, j’ai beaucoup aimé le côté académique de la vie universitaire.
Honnêtement, je ne me souviens pas quand la décision d’aller aux études supérieures a été prise. Mon père avait étudié pour son doctorat, et nous prenions tous pour acquis que je le ferais aussi. De plus, mes deux parents avaient la ferme conviction que l’Université de Chicago, que chacun avait fréquentée, n’était pas seulement le meilleur choix pour les études supérieures, mais le seul choix. 
J’ai donc postulé au Département de chimie de l’Université de Chicago pour l’automne 1948 et j’ai été dûment admis. Tous les vétérans du service avaient droit à un certain nombre de mois (27 dans mon cas) d’études universitaires rémunérées, et je n’avais utilisé aucun de ces crédits pendant mes années de premier cycle à Ohio Wesleyan parce que les enfants du corps professoral ne payaient pas de frais de scolarité, et je vivais à maison. Je n’ai donc postulé à aucun des assistanats ou bourses académiques, et j’ai été assez surpris après mon arrivée à Chicago de constater que beaucoup de mes camarades étaient payés par l’Université pour suivre des études supérieures. Au cours des années suivantes, j’ai été soutenu par une bourse nationale de la Commission de l’énergie atomique (AEC).
À cette époque, le département de chimie de l’Université de Chicago avait pour politique d’affecter immédiatement chaque nouvel étudiant diplômé à un conseiller temporaire de la faculté avant le choix d’un sujet de recherche individuel. Mon mentor assigné au hasard était Willard F. Libby, qui venait de terminer le développement de la technique de datation au carbone 14 pour laquelle il a reçu le prix Nobel de 1960. Bill Libby (même si je ne l’ai jamais appelé autrement que « Professeur Libby » jusqu’à l’âge de plus de 40 ans) était un charismatique, brusque (à la première rencontre, « Je vois que vous avez obtenu tous les A au premier cycle. Nous sommes ici pour trouver sortez si vous êtes sacrément bon ! ») dynamo, avec un très large éventail d’idées fertiles pour la recherche scientifique. Je me suis installé automatiquement et avec bonheur dans son groupe de recherche, et je suis devenu un radiochimiste travaillant sur la chimie des atomes radioactifs. Presque tout ce que j’ai appris sur la façon d’être chercheur scientifique est venu de l’écoute et de l’observation de Bill Libby.
Ma thèse portait sur l’état chimique des atomes de brome radioactifs produits par le cyclotron. Le processus nucléaire crée non seulement un atome radioactif, mais le détache de toutes ses liaisons chimiques. Ces atomes hautement énergétiques n’existent qu’en très, très faible concentration, mais peuvent ensuite être suivis par leur éventuelle désintégration radioactive. Bill Libby a donné à ses étudiants diplômés une marge de manœuvre inhabituelle dans la façon dont ils ont choisi d’utiliser leur temps, et était un superbe superviseur de recherche – soutenant, encourageant, mais ne laissant jamais oublier cette pensée critique intensive, associée à un travail acharné sur des expériences, sous-tendait tous les progrès de nos recherches.
Mon intérêt pour l’athlétisme de compétition s’est également poursuivi sans relâche pendant mes études supérieures. En raison de la structure atypique de son système universitaire de premier cycle, l’Université de Chicago, contrairement à presque toutes les autres universités américaines, a permis aux étudiants diplômés de concourir en athlétisme intercollégial. Au cours de ma première année d’études supérieures, j’ai joué au basketball et au baseball pour les équipes universitaires. J’ai continué à jouer au baseball pour l’Université au printemps pendant deux ans et j’ai passé ces deux étés à jouer au baseball semi-professionnel pour une équipe canadienne à Oshawa, en Ontario. Chaque hiver, j’ai également joué pour plusieurs équipes de basket-ball dans la ville de Chicago.
Sans aucun doute, cependant, l’événement parascolaire majeur de ces quatre années à l’Université de Chicago a été de rencontrer puis d’épouser le 7 juin 1952 Joan Lundberg, également diplômée de l’Université. Nous avons maintenant partagé plus de 43 ans de vie conjugale – et partagé est vraiment le mot descriptif. J’ai terminé ma thèse de doctorat en août 1952 et nous sommes partis à l’Université de Princeton en septembre de la même année pour mon nouveau poste d’instructeur au département de chimie. Notre fille Ingrid est née à Princeton à l’été 1953 et notre fils Jeffrey à Huntington, Long Island, à l’été 1955.
Au cours de chacune des années de 1953 à 1955, j’ai passé l’été au département de chimie du laboratoire national de Brookhaven. Une première expérience consistant à mettre un mélange en poudre de sucre glucose et de carbonate de lithium dans le flux de neutrons du réacteur nucléaire de Brookhaven a abouti à une synthèse en une étape de glucose radioactif marqué au tritium, à un article dans Science et à un nouveau sous- domaine . de la chimie des « atomes chauds » du tritium. L’AEC a également exprimé un intérêt considérable pour cette chimie des traceurs et a offert son soutien pour la poursuite de la recherche.
En 1956, je suis passé à un poste de professeur adjoint à l’Université du Kansas, qui venait de terminer un nouveau bâtiment de chimie comprenant des installations spéciales pour la radiochimie. Le soutien contractuel de l’AEC était déjà approuvé et en place lorsque je suis arrivé cet été-là. Plusieurs excellents étudiants diplômés intéressés par la radiochimie se sont joints à mon groupe de recherche cet été-là, et ont été bientôt rejoints par d’autres et par une série d’associés de recherche postdoctoraux, dont beaucoup d’Europe et du Japon. Ce groupe de recherche a été très productif pendant les huit années suivantes, étudiant principalement les réactions chimiques des atomes de tritium énergétiques et j’ai gravi les échelons jusqu’à un poste de professeur titulaire. 
Ingrid et Jeff ont grandi en connaissant les membres du groupe – rencontrant tout le monde lors de nos séminaires à domicile réguliers, et dès le plus jeune âge fréquentant occasionnellement le laboratoire. Pendant ces années du Kansas, aussi, la routine quotidienne était que toute la famille rentrait à la maison pour le déjeuner. Plus tard en Californie, Ingrid et Jeff ont chacun travaillé régulièrement (mais sans rémunération) à la rédaction d’illustrations de diapositives et de journaux pour le département de chimie, continuant ainsi à connaître les membres de mon groupe de recherche.
Le campus d’Irvine de l’Université de Californie devait ouvrir ses portes aux étudiants en septembre 1965, et j’y suis allé en août 1964, en tant que professeur de chimie et premier président du département de chimie. L’accompagnement de l’AEC s’est avéré véritablement pérenne, survivant à ce transfert, puis aux transformations de l’AEC en Energy Research and Development Administration puis en Department of Energy. Ce contrat de base a finalement pris fin en 1994, date à laquelle la NASA fournissait le principal soutien à nos recherches continues.
La chimie des « atomes chauds » a continué de jouer un rôle majeur dans nos efforts de recherche à l’Université de Californie à Irvine. Cependant, j’ai délibérément suivi une politique consistant à essayer d’instiller une certaine fraîcheur dans nos efforts de recherche en étendant toutes les quelques années nos travaux à un nouvel aspect stimulant de la chimie – d’abord, la photochimie des traceurs radioactifs, utilisant du tritium et du carbone 14 ; puis la chimie du chlore et du fluor avec les isotopes radioactifs 38 Cl et 18 F
Lorsque j’ai décidé en 1970 de me retirer de la présidence du département de chimie, j’ai de nouveau cherché une nouvelle voie de la chimie pour notre enquête. Parce que l’état de l’environnement était devenu un sujet de discussion important tant pour le grand public qu’au sein de notre famille, je me suis rendu à Salzbourg, en Autriche, pour une réunion de l’Agence internationale de l’énergie atomique sur les applications environnementales de la radioactivité. Ensuite, dans le train pour Vienne, j’ai partagé un compartiment avec un responsable de programme AEC venant également de la réunion de l’ AIEA . Il a appris au cours de notre conversation que j’étais personnellement intéressé par la science de l’atmosphère en raison de mon association précoce et de mon admiration pour le 14C travail de Bill Libby, et plus loin que mes recherches avaient ensuite été soutenues par l’AEC pendant les 14 années précédentes. J’ai appris à mon tour que l’une de ses responsabilités à l’AEC était l’organisation d’une série d’ateliers Chimie-Météorologie, avec l’intention d’encourager davantage la fertilisation croisée entre ces deux domaines scientifiques.
En tant que chimiste cinétique et photochimiste, je savais qu’une telle molécule ne pouvait pas rester éternellement inerte dans l’atmosphère, ne serait-ce que parce que la photochimie solaire à haute altitude la décomposerait. Cependant, de nombreux autres destins chimiques possibles pourraient être imaginés, et je me demandais si l’un d’entre eux pourrait se produire. Au début de 1973, ma proposition annuelle régulière a été soumise à l’AEC et a été dûment approuvée et financée par eux. En plus de la poursuite de plusieurs expériences de radiochimie, j’ai également inclus dans la proposition une nouvelle direction – posant la question : qu’adviendrait-il finalement des composés chlorofluorocarbonés dans l’atmosphère ?
Plus tard cette année-là, Mario Molina, qui venait de terminer son doctorat en tant que chimiste laser à l’Université de Californie à Berkeley, a rejoint mon groupe de recherche en tant qu’associé de recherche postdoctoral. Proposé son choix parmi plusieurs domaines pour notre recherche collaborative, Mario a choisi le plus éloigné de son expérience antérieure et de ma propre expérience ainsi, et nous avons commencé à étudier le devenir atmosphérique des molécules de chlorofluorocarbone.
En l’espace de trois mois, Mario et moi avons réalisé qu’il ne s’agissait pas seulement d’une question scientifique, stimulante et intéressante pour nous, mais d’un problème environnemental potentiellement grave impliquant un appauvrissement substantiel de la couche d’ozone stratosphérique. Une grande partie de nos deux carrières depuis a été consacrée aux fils continus de ce problème initial.
Depuis 1973, les travaux de mon groupe de recherche ont progressivement impliqué plus de chimie atmosphérique et moins de radiochimie jusqu’à maintenant notre seule utilisation importante des radio-isotopes est dirigée vers des problèmes liés à la chimie atmosphérique. Ce travail de recherche a été mené à l’Université de Californie à Irvine par un groupe solide et assidu d’associés de recherche postdoctoraux et diplômés, ainsi que par des spécialistes techniques compétents.
À bien des égards, la compréhension de la chimie atmosphérique en est encore à ses balbutiements. La précision et la sensibilité instrumentales nécessaires pour traiter des espèces chimiques à des concentrations aussi faibles n’ont été disponibles que progressivement au cours des deux dernières décennies, et bien sûr la composition des traces de l’atmosphère est très variable dans le monde. Le groupe de recherche a été fortement impliqué dans une série d’expériences régionales et mondiales, souvent depuis 1988 en tant que participants à des recherches approfondies sur le terrain atmosphérique à partir d’avions. Certaines de ces recherches impliquent des énigmes scientifiques stimulantes et intéressantes, et certaines peuvent également être décrites comme orientées vers des problèmes environnementaux mondiaux. Comme pour la capacité d’appauvrissement de la couche d’ozone des chlorofluorocarbures, on ne sait pas toujours jusqu’à un stade avancé des travaux s’il appartient à la deuxième catégorie aussi bien qu’à la première. Nous continuons à être fascinés par la chimie de l’atmosphère.
Chimiste atmosphérique F. Sherwood Rowland (1927-2012)
Carrière
In the 1970s Molina along with F. Sherwood Rowland proposed that when CFCs rise into the stratosphere, they would be broken down by solar radiation and release chlorine atoms. These chlorine atoms could then catalyze a reaction that would break down ozone molecules.⬇️2/4 pic.twitter.com/uoNqHeCvby
— Science! (@IoniaScience) June 18, 2023
En septembre 1952, moins d’un mois après avoir obtenu son doctorat, Rowland a rejoint l’Université de Princeton en tant qu’instructeur au département de chimie. Parallèlement, il passe les étés 1953, 1954 et 1955 à travailler au département de chimie du laboratoire national de Brookhaven. Alors qu’il travaillait à Brookhaven, il a mis un mélange en poudre de glucose de sucre et de carbonate de lithium dans le flux de neutrons du réacteur nucléaire. Il en est résulté une synthèse en une étape de glucose radioactif marqué au tritium. Ce travail a été noté par la Commission de l’énergie atomique des États-Unis (AEC) et a offert un soutien pour la poursuite de la recherche.Cependant, avant que quoi que ce soit ne puisse se matérialiser, il a été nommé professeur adjoint à l’Université du Kansas et a rejoint son nouveau poste à l’été 1956. Le soutien promis par l’AEC est également arrivé à temps.
Il n’a donc pas tardé à rassembler une équipe de recherche, composée d’étudiants diplômés et de stagiaires postdoctoraux. Pendant les huit années suivantes, il a travaillé avec ce groupe de recherche, étudiant principalement les réactions chimiques des atomes de tritium énergétiques. En août 1964, il a déménagé à Irvin pour devenir professeur de chimie et également le premier président du département de chimie de l’Université de Californie, qui n’a pas encore ouvert ses portes. Malgré le transfert, il a continué à recevoir le soutien de l’AEC. Les étudiants ont commencé à arriver en septembre 1965. Là aussi, il a réuni une équipe de recherche efficace et a poursuivi ses travaux sur la chimie des «atomes chauds». En même temps, il recherche délibérément de nouveaux sujets, essayant d’insuffler une certaine fraîcheur dans le travail de recherche.
Ainsi, ils ont d’abord travaillé sur la photochimie des traceurs radioactifs, utilisant le tritium et le carbone 14 ; puis la chimie du chlore et du fluor avec les isotopes radioactifs 38Cl et 18F. En 1970, il abandonne le poste de président du département de chimie pour se consacrer davantage à la recherche proprement dite. A cette époque, l’état de l’environnement est devenu une cause de préoccupation générale et sa fille Ingrid, a été particulièrement impliquée dans cette affaire. En 1970, il s’est rendu à Salzbourg, en Autriche, pour assister à une réunion de l’Agence internationale de l’énergie atomique sur les applications environnementales de la radioactivité et a eu de nombreuses interactions étroites avec des spécialistes du domaine. En janvier 1972, il a assisté à une autre réunion de ce type tenue à Fort Lauderdale, en Floride. 
Il a alors commencé à se demander ce qu’il adviendrait finalement des composés de chlorofluorocarbone (CFC) dans l’atmosphère. En 1973, financé par la Commission de l’énergie atomique, lui et Mario Molina, un chercheur postdoctoral de son équipe, ont commencé à travailler là-dessus.En l’espace de trois mois, Rowland et Molina ont réalisé qu’ils travaillaient sur quelque chose qui avait de graves conséquences pour l’environnement. Ils ont découvert que les CFC entraînent un appauvrissement substantiel de la couche d’ozone stratosphérique. En 1974, ils publient le résultat de leurs travaux dans le numéro de juin de la revue Nature. Cependant, la communauté scientifique n’a pas pris note du danger et le document a été accueilli avec indifférence. Ainsi, en septembre 1974, ils ont tenu une conférence de presse, appelant à une interdiction totale de toute nouvelle libération de CFC dans l’atmosphère. Cela aussi n’a pas réussi à émouvoir la communauté scientifique. Cependant, Rowland est resté calme et a travaillé sans relâche pour faire adopter une législation qui interdirait la libération de CFC dans l’atmosphère. Dans le même temps, il a tenté de sensibiliser la communauté scientifique ainsi que le grand public au danger auquel ils sont confrontés en organisant des entretiens réguliers.
Il a goûté au premier succès quand, en 1976, l’Académie nationale des sciences a approuvé les découvertes de Rowland. Plus tard en 1978, les aérosols à base de CFC ont été interdits aux États-Unis. Cependant, Rowland a poursuivi son travail, mesurant le niveau de CFC dans l’atmosphère, recueillant des échantillons de différentes villes et de différentes latitudes. Cela a ajouté à ses recherches antérieures et a renforcé sa position. En 1982, en collaboration avec Don Blake, il a découvert que la concentration de méthane, un gaz à effet de serre, augmentait de façon alarmante dans l’atmosphère. Les résultats ont attiré une large attention et ont abouti au Protocole de Montréal de 1987, qui a mis en place une interdiction générale de la production de CFC et d’autres produits chimiques appauvrissant la couche d’ozone. Néanmoins, il continua son travail. Quelques mois avant sa mort, il a commencé une nouvelle recherche. Avec Blake, il a commencé à mesurer les produits chimiques dans le souffle humain. Son idée était de voir si cela pouvait fournir une nouvelle voie pour diagnostiquer les maladies.
Grands travaux
Rowland est surtout connu pour ses travaux sur les composés chlorofluorocarbonés et leurs effets sur l’atmosphère. En 1974, il a montré avec Mario Molina que lorsque le CFC monte dans la stratosphère, il est bombardé par de puissantes doses de rayons ultraviolets. En conséquence, le gaz se divise en chlore et en monoxyde de chlore.
Lors de recherches plus poussées, ils ont découvert qu’un seul atome de chlore peut absorber plus de 100 000 molécules d’ozone; appauvrissant ainsi la couche d’ozone. De plus, ces atomes pourraient persister dans la stratosphère jusqu’à un siècle et continuer à absorber davantage de molécules d’ozone.
Récompenses et réalisations
En 1995, Rowland et Morley ont reçu conjointement le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur les composés chlorofluorocarbonés et leur rôle dans l’appauvrissement de la couche d’ozone. Ils ont partagé le prix avec Paul J. Cruzen, qui a travaillé indépendamment sur l’appauvrissement de la couche d’ozone.
Parmi les autres prix importants remportés par Rowland, citons: la médaille Tolman (1976), le prix Tyler pour les réalisations environnementales (1983), le prix du Japon (1989), le prix Peter Debye (1993). Prix mondial des sciences Albert Einstein (1994), (1994)
En 1978, Rowland a été élu à l’Académie nationale des sciences. Ensuite, en 1993, il est devenu président de l’Association américaine pour l’avancement des sciences (AAAS).
En 2004, il a été élu membre étranger de la Royal Society.
F. Sherwood Rowland a reçu le prix Nobel de chimie en 1995 aux côtés de Paul J. Crutzen et Mario J. Molina « pour leurs travaux en chimie atmosphérique, notamment concernant la formation et la décomposition de l’ozone ». Il est reconnu non seulement pour sa découverte des dangers des molécules de chlorofluorocarbone dans l’atmosphère, mais aussi pour son plaidoyer incessant pour arrêter l’appauvrissement de la couche d’ozone, même face aux critiques et à l’incrédulité. La majeure partie de sa carrière s’est déroulée à l’Université de Californie à Irvine.
F. Sherwood Rowland (1927-2012)
Frank Sherwood Rowland était un chimiste arménien qui a partagé le prix Nobel de chimie 1995 avec les chimistes Mario Molina et Paul Crutzen pour leurs recherches sur l’appauvrissement de la couche d’ozone terrestre. En collaboration avec Molina, Rowland a découvert que les propulseurs chlorofluorocarbonés (CFC) artificiels accélèrent la décomposition de l’ozonosphère, qui protège la Terre des rayons ultraviolets du soleil.
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1995/rowland/biographical/
https://www.thefamouspeople.com/profiles/frank-sherwood-rowland-7769.php