John Pople, chimiste anglais (Prix Nobel 1998)
John Pople était un chimiste théoricien anglais qui a partagé le prix Nobel de chimie en 1998 pour son développement de méthodes informatiques en chimie quantique.
Biographique John Pople (1925-2004), le prix Nobel de chimie 1998
Me début de sa vie a été passé à Burnham-on-Sea, Somerset, une petite station balnéaire (environ 5 000 habitants) sur la côte ouest de l’Angleterre. Je suis né le 31 octobre 1925 et j’y ai vécu avec mes parents jusqu’à peu après la fin de la Seconde Guerre mondiale en 1946. Aucun membre de ma famille n’était impliqué dans une activité scientifique ou technique. En effet, j’ai été le premier à fréquenter une université.
Ma mère, Mary Jones, venait d’un milieu agricole. Son père avait quitté le Shropshire dans sa jeunesse et avait été fermier près de Bath pendant la majeure partie de sa vie. Je soupçonne qu’il aurait préféré être enseignant, car il possédait une importante collection de livres et d’encyclopédies. Il voulait que ma mère soit institutrice, mais cela ne s’est pas produit. Au lieu de cela, elle est devenue tutrice d’enfants dans une famille riche et, plus tard, bibliothécaire dans l’armée pendant la première guerre. La plupart des membres de sa famille étaient des agriculteurs dans diverses régions du Somerset et du Wiltshire. Ainsi, en tant que jeunes enfants, mon jeune frère et moi avons passé beaucoup de temps dans des fermes.
Mes deux parents étaient ambitieux pour leurs enfants ; Dès mon plus jeune âge, on m’a dit qu’on attendait de moi que je fasse plus que continuer à diriger une petite entreprise dans cette petite ville. L’éducation était importante et considérée comme un moyen d’aller de l’avant. Cependant, des difficultés surgissent dans le choix de l’école. Il y avait une bonne école préparatoire à Burnham mais, dans le cadre du système complexe de classes d’anglais, elle n’était pas ouverte aux enfants des commerçants du commerce de détail, même s’ils pouvaient en payer les frais. L’alternative disponible n’était pas satisfaisante et mes parents ont dû se demander quoi faire. Finalement, ils ont décidé de nous envoyer à Bristol Grammar School (BGS) dans la grande ville la plus proche à trente miles de là. BGS était la première école de jour pour garçons, s’adressant principalement aux familles de la classe moyenne résidant dans la ville, bien qu’il ait reçu une subvention du gouvernement pour accepter une trentaine de garçons par an des écoles élémentaires publiques. J’y suis allé au printemps 1936 à l’âge de dix ans. Il a fallu prendre des dispositions pour l’embarquement et j’avais l’habitude de rentrer chez moi en train chaque week-end. Cela m’a déplu et j’ai finalement persuadé mes parents de me permettre de faire la navette tous les jours – deux miles à vélo, vingt-cinq miles en train et un mile à pied. J’ai continué à le faire pendant la première partie de la guerre, une expérience difficile lors des nombreuses attaques aériennes sur Bristol. Souvent, nous devions nous frayer un chemin devant des bâtiments en flammes et des bombes non explosées sur le chemin de l’école le matin. De nombreux cours devaient se dérouler dans des abris en béton humides sous les terrains de jeux. Malgré toutes ces difficultés, le personnel de l’école s’est bien débrouillé et j’ai reçu une superbe éducation.
À l’âge de douze ans, j’ai développé un intérêt intense pour les mathématiques. Lors de mon exposition à l’algèbre, j’étais fasciné par les équations simultanées et je lisais rapidement avant la classe jusqu’à la fin du livre. J’ai trouvé un manuel abandonné sur le calcul dans une corbeille à papier et je l’ai lu d’un bout à l’autre. En moins d’un an, j’étais familiarisé avec la majeure partie du programme de mathématiques de l’école normale. J’ai même lancé des projets de recherche, formulant la théorie des permutations en réponse à un défi concernant le nombre d’ordres de frappeurs possibles des onze joueurs d’une équipe de cricket. Pendant très peu de temps, j’ai pensé qu’il s’agissait d’un travail original mais j’ai été mortifié de trouver n! décrit dans un manuel. J’ai ensuite tenté d’étendre n!en nombres fractionnaires par divers schémas d’interpolation. Malgré beaucoup d’efforts, ce projet a finalement échoué; J’étais en colère contre moi-même quand j’ai appris la solution d’Euler quelques années plus tard. Cependant, ces premières expériences ont été précieuses pour formuler une attitude de persévérance dans la recherche.
Toute cette activité mathématique était gardée secrète. Mes parents ne comprenaient pas ce que je faisais et, en classe, j’introduisais souvent des erreurs délibérées dans mes exercices pour ne pas donner l’impression d’être trop intelligent. Mes notes en dehors des mathématiques et des sciences étaient médiocres, donc je finissais généralement plusieurs places en bas dans l’ordre mensuel des cours. Tout cela a soudainement changé trois ans plus tard lorsque le nouveau professeur principal de mathématiques, RC Lyness, a décidé de défier la classe avec un test inhabituellement difficile.
La plupart de ces récompenses étaient dans les classiques et je pense que le personnel des mathématiques et des sciences était très impatient de concourir. Ironiquement, au cours des deux dernières années à BGS, j’ai abandonné la chimie pour me concentrer sur les mathématiques et la physique. En 1942, je me suis rendu à Cambridge pour passer l’examen de bourse au Trinity College, j’ai reçu un prix et je suis entré à l’université en octobre 1943. attachait une grande importance au placement des étudiants à Oxford ou à Cambridge. La plupart de ces récompenses étaient dans les classiques et je pense que le personnel des mathématiques et des sciences était très impatient de concourir. Ironiquement, au cours des deux dernières années à BGS, j’ai abandonné la chimie pour me concentrer sur les mathématiques et la physique. En 1942, je me suis rendu à Cambridge pour passer l’examen de bourse au Trinity College, j’ai reçu un prix et je suis entré à l’université en octobre 1943.
Au milieu de la guerre, la plupart des jeunes hommes de mon âge ont été enrôlés dans les forces armées à l’âge de dix-sept ans. Cependant, un petit groupe d’étudiants en mathématiques, sciences et médecine a été autorisé à fréquenter l’université avant de participer à des projets de recherche en temps de guerre tels que le radar, les explosifs nucléaires, le décryptage, etc. Ce fut un projet très réussi et bon nombre de mes prédécesseurs des années précédentes ont apporté d’importantes contributions à l’effort de guerre. Le plan était de terminer tous les cursus en deux ans seulement, suivis d’un détachement dans un établissement de recherche gouvernemental. Dans mon cas, j’ai terminé la partie II des tripos mathématiques en mai 1945, juste au moment où la guerre européenne se terminait. En fait, il était difficile de se concentrer sur les examens à cause des célébrations bruyantes qui se déroulaient dans les rues à l’extérieur. Le gouvernement n’avait plus besoin de mes services et l’université subissait une forte pression pour faire place au déluge d’anciens combattants démobilisés des forces armées. J’ai donc dû quitter Cambridge et occuper un emploi industriel pendant un certain temps. C’était avec la Bristol Airplane Company, près de l’endroit où j’avais fréquenté l’école. Il y avait peu à faire là-bas et j’ai eu une période d’oisiveté forcée car changer d’emploi était illégal à l’époque (une partie de l’obsession pour une économie planifiée dans la Grande-Bretagne d’après-guerre).
En 1945, je n’avais aucune idée de ce que pourrait être ma future carrière. Mon intérêt pour les mathématiques pures a commencé à décliner ; après avoir joué avec plusieurs idées, j’ai finalement décidé d’utiliser mes compétences en mathématiques dans une branche de la science. Le choix d’un domaine particulier a été reporté, j’ai donc consacré une grande partie de mon temps à harceler les bureaux du gouvernement pour obtenir la permission de retourner à Cambridge et de reprendre mes études. À la fin de l’été 1947, j’ai finalement reçu une lettre m’informant qu’un nombre inattendu d’étudiants avaient échoué à leurs examens et que quelques places étaient disponibles. Ainsi, en octobre 1947, je suis retourné à Cambridge pour commencer une carrière en sciences mathématiques.
Cambridge en 1947 avait beaucoup changé depuis 1943. L’université était bondée d’étudiants d’une vingtaine d’années qui avaient passé de nombreuses années à la guerre. De plus, les conférences étaient données par la jeune génération qui était également partie pour des projets de recherche. Il y avait un air d’excitation générale alors que ces personnes tournaient leur attention vers de nouveaux défis scientifiques. Je suis resté étudiant en mathématiques mais j’ai passé l’année universitaire 1947-48 à suivre des cours dans autant de branches de la science théorique que possible. Celles-ci comprenaient la mécanique quantique (enseignée en partie par Dirac ), la dynamique des fluides, la cosmologie et la mécanique statistique. La plupart de la classe a opté pour la recherche dans des domaines fondamentaux de la physique tels que l’électrodynamique quantique qui était un domaine actif à l’époque. J’ai senti que défier des gens comme Einstein et Dirac était trop ambitieux et a décidé de chercher une branche de la science moins encombrée (et peut-être plus facile). J’ai développé un intérêt pour la théorie des liquides, d’autant plus que la mécanique statistique de cette phase avait reçu relativement peu d’attention, par rapport aux solides et aux gaz. J’ai approché Fred Hoyle, qui donnait les cours de mécanique statistique (après la mort de RH Fowler). Cependant, ses intérêts actuels étaient dans les domaines de l’astrophysique et de la cosmologie, que je trouvais plutôt éloignés de l’expérience quotidienne. J’ai ensuite approché Sir John Lennard-Jones (LJ), qui avait publié d’importants articles sur une théorie des liquides en 1937. Il était titulaire de la chaire de chimie théorique à Cambridge et donnait à l’époque une conférence sur la théorie des orbitales moléculaires. Quand je l’ai approché, il m’a dit qu’il s’intéressait actuellement à la structure électronique mais qu’il reviendrait très probablement à la théorie liquide à un moment donné. Sur cette base, nous avons convenu que je deviendrais étudiant-chercheur avec lui pour l’année suivante. Ainsi, après les examens de juin 1948, j’ai commencé ma carrière en chimie théorique début juillet. Je n’avais presque aucune formation en chimie, ayant suivi pour la dernière fois un cours de chimie au BGS à l’âge de quinze ans.
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D’autres événements importants ont eu lieu dans ma vie à cette époque. À la fin de 1947, j’essayais d’apprendre à jouer du piano et j’ai loué un instrument pour le grenier dans lequel j’habitais dans la partie la plus reculée de Trinity College. La pièce voisine était occupée par le philosophe Ludwig Wittgenstein, qui s’était retiré pour vivre dans des conditions primitives et tranquilles dans le même grenier. Il y a des preuves que mes efforts musicaux l’ont tellement distrait qu’il a quitté Cambridge peu de temps après. L’année suivante, j’ai cherché un enseignant professionnel. La jeune femme que j’ai contactée, Joy Bowers, est ensuite devenue ma femme. Nous nous sommes mariés à l’église Great St. Mary’s de Cambridge en 1952, après une longue cour. Comme beaucoup d’autres lauréats, j’ai énormément bénéficié de l’amour et du soutien de ma femme et de mes enfants. La vie avec un scientifique qui change souvent d’emploi et qui est souvent absent pour des réunions et des tournées de conférences n’est pas facile. Sans un port d’attache sûr, je n’aurais pas pu faire beaucoup de progrès. 
Les dix années suivantes (1948-1958) se passèrent à Cambridge. J’ai été étudiant-chercheur jusqu’en 1951, puis chargé de recherche au Trinity College et enfin chargé de cours à la Faculté de mathématiques de 1954 à 1958. Cambridge était un endroit extraordinairement actif au cours de cette décennie. J’ai été un observateur attentif des développements remarquables de la biologie moléculaire, menant aux articles en double hélice deWatson et Crick . Au même moment, le groupe de rayons X de Perutz et Kendrew (introduit au Laboratoire Cavendish par Lawrence Bragg ) réalisait les premières structures définitives de protéines. Ailleurs, Hoyle, Bondi et Gold plaidaient pour une cosmologie de la création continue, finalement réfutée mais vigoureusement présentée. En parcourant la liste des anciens lauréats du prix Nobel, j’en remarque un grand nombre avec qui j’ai fait la connaissance et avec qui j’ai interagi au cours de ces années lors de leur passage à Cambridge.
À cette date précoce, bien sûr, les ressources informatiques étaient limitées aux calculatrices manuelles et l’accès très limité aux machines électriques motorisées. Ainsi, mes premières notes montrent des tentatives de simplifier suffisamment les théories pour les transformer en possibilités pratiques. Les travaux parallèles aux études de Pariser et Parr ont conduit à ce qui est devenu connu sous le nom de théorie PPP. Ce n’était pas un modèle complet mais plutôt un modèle applicable aux systèmes avec un seul électron significatif par atome. Il correspondait à la forme générale des hydrocarbures conjugués et a acquis une certaine notoriété. En 1953, Bob Parr est venu à Cambridge pour passer un an avec Frank Boys. Nous avons partagé un bureau et avons eu de nombreuses discussions intéressantes ; il devait avoir une influence majeure sur mon avenir. J’ai parlé de la théorie des PPP lorsque j’ai commencé à prendre la parole lors de réunions internationales en 1955.
En plus du travail PPP, j’ai commencé des travaux théoriques sur d’autres sujets en chimie physique. J’ai commencé à superviser des étudiants en recherche en 1952, en commençant par David Buckingham, qui a terminé une thèse magistrale sur les propriétés des gaz comprimés. Il était le premier d’une longue liste d’étudiants remarquablement compétents et dévoués qui ont travaillé avec moi au fil des ans. En 1954, LJ a été remplacé comme professeur de chimie théorique par Christopher Longuet-Higgins, qui a été rejoint par Leslie Orgel peu de temps après. J’ai continué à passer beaucoup de temps au département de chimie, même si j’avais alors assumé de nouvelles responsabilités d’enseignement en tant que maître de conférences en mathématiques. Le département était bondé et actif pendant ces années. Parmi les nombreux visiteurs figuraient Linus Pauling , Robert Mulliken, Jack Kirkwood, Clemens Roothaan et Bill Schneider. Frank Boys gérait également un groupe d’étudiants animé.
À la fin de 1955, j’ai développé un intérêt pour la résonance magnétique nucléaire, qui émergeait alors comme une technique puissante pour étudier la structure moléculaire. À la demande de Bill Schneider, j’ai accepté de passer deux étés (1956 et 1957) au Conseil national de recherches à Ottawa, Canada, travaillant sur le contexte théorique de la RMN. C’était extrêmement stimulant car, à cette époque, nous mesurions les spectres et interprétions pour la première fois le comportement du spin nucléaire de nombreux produits chimiques standards. Mon séjour là-bas avec Bill et Harold Bernstein a conduit à un livre, High Resolution Nuclear Magnetic Resonance, qui a été bien accueilli. Ce domaine a été l’axe principal de mes recherches au cours des dernières années à Cambridge.
En 1958, j’étais devenu insatisfait de mon poste d’enseignant de mathématiques à Cambridge. J’étais clairement passé du statut de mathématicien à celui de scientifique en exercice. En effet, j’étais de plus en plus embarrassé de ne plus pouvoir suivre certaines des branches les plus modernes des mathématiques pures, dans lesquelles mes étudiants de premier cycle étaient examinés. J’ai donc résolu de chercher un nouveau travail avec un plus grand contenu scientifique. Après quelques hésitations, j’ai accepté un poste de chef de la nouvelle division de physique fondamentale au National Physical Laboratory près de Londres. Cela impliquait la direction de travaux expérimentaux et une quantité considérable d’administration. Lorsque j’ai pris le poste, j’espérais que la charge administrative ne serait pas assez importante pour interférer avec mon programme de recherche. Même si j’ai reçu beaucoup d’aide,
Au moment où nous sommes arrivés à Pittsburgh, Bob Parr avait décidé de partir pour l’Université Johns Hopkins et il est effectivement parti en janvier. Néanmoins, nous avons passé une année délicieuse à voyager en famille dans une grande partie de l’est des États-Unis. Pendant cette période, j’ai décidé d’abandonner mon travail administratif et de chercher une occasion de consacrer le plus de temps possible à la recherche chimique. J’approchais de la quarantaine, avec un palmarès de publications conséquent, mais je n’avais encore occupé aucun poste dans un département de chimie. Lorsque nous sommes retournés en Angleterre en juin 1962, il n’était pas clair où nous pourrions aller car il y avait des opportunités à la fois au Royaume-Uni et aux États-Unis. Finalement, après de nombreux débats, nous avons décidé de retourner à Pittsburgh en 1964. Quitter l’Angleterre a été une décision douloureuse. et nous avons encore quelques regrets à ce sujet. Cependant, à cette époque,
A mon retour à Pittsburgh, je résolus de revenir aux problèmes fondamentaux de la structure électronique que j’avais contemplés abstraitement bien des années auparavant. Les perspectives de mise en œuvre réelle de chimies modèles s’étaient améliorées en raison du développement émergent des ordinateurs à grande vitesse. J’ai tardé à reconnaître le rôle que les ordinateurs joueraient sur le terrain – je n’aurais pas dû le faire, car Frank Boys ne cessait d’encourager l’utilisation des premières machines à l’époque de Cambridge. Cependant, en 1964, il était clair que le développement d’un code informatique efficace était l’une des principales tâches auxquelles était confronté un théoricien pratique et j’ai appris le métier avec enthousiasme. L’Institut Mellon, où j’avais un poste d’auxiliaire, a acquis une machine Control Data en 1966 et mon groupe a pu faire des progrès rapides dans le sous-sol profond et miteux de ce bâtiment classique. En 1967, Carnegie Tech et l’Institut Mellon ont fusionné pour devenir l’Université Carnegie-Mellon (CMU) et j’y suis resté membre de la faculté jusqu’en 1993. Presque tout le travail honoré par la Fondation Nobel a été effectué à la CMU. Cette institution mérite une grande partie du crédit pour son soutien et ses encouragements continus pendant de nombreuses années.
Les détails scientifiques des travaux de Pittsburgh sont relatés, en partie, dans la conférence qui l’accompagne. Au fil des ans, nous avons su suivre l’évolution rapide de la technologie informatique. Vers 1971, le travail a été transféré sur une machine Univac 1108 puis, en 1978, nous avons eu la chance d’acquérir le premier mini-ordinateur VAX/780 de Digital Equipment Corporation pour une utilisation entièrement au sein du département de chimie. Cela est devenu un cheval de bataille précieux lorsque nous avons commencé à distribuer des programmes à la communauté chimique générale. Au cours des dernières années, bien sûr, les techniques sont devenues disponibles sur de petits postes de travail et des ordinateurs personnels. Les progrès étonnants de la technologie informatique ont eu des conséquences profondes dans tant de branches de la science théorique.
Nos enfants ont été pour la plupart élevés et éduqués dans la banlieue de Churchill, à l’est de Pittsburgh. Chaque été, nous les ramenions en Angleterre pour une période prolongée. En 1979, tout était parti et Joy et moi avons décidé de déménager à nouveau dans l’Illinois, où notre fille s’était installée. En 1981, nous nous sommes installés à Rogers Park, Chicago, puis nous avons déménagé à Wilmette en 1988. Notre famille est maintenant dispersée à Chicago, Houston, Pittsburgh et Cork, en Irlande. Nous avons eu la chance d’avoir dix petits-enfants (un onzième attendu), qui enrichissent grandement nos vies à bien des égards.
De 1981 à 1993, j’ai continué à diriger mon groupe de recherche à Pittsburgh, me déplaçant fréquemment et communiquant avec mes étudiants par téléphone et par modem. L’Université Northwestern m’a gentiment offert un poste d’adjoint et je suis devenu membre à part entière de leur faculté en 1993. Je leur suis très reconnaissant de l’opportunité de poursuivre mon programme de recherche et d’interagir avec d’autres membres du département de chimie.
J’ai eu de nombreuses occasions de visiter des universités du monde entier au cours des cinquante dernières années. Parmi les plus gratifiants figurent de fréquents voyages en Australie et en Nouvelle-Zélande, où Joy et moi avons hiverné pas moins de neuf fois depuis 1982. Le campus de l’Université nationale australienne, où Leo Radom est devenu professeur après avoir passé du temps avec moi en tant que stagiaire postdoctoral de 1968 à 1972, est devenu une deuxième maison universitaire – un lieu idéal pour une contemplation détendue.
Israël et l’Allemagne sont d’autres pays avec lesquels je suis devenu étroitement associé, ayant visité et collaboré à de nombreuses reprises. Dans les années 1980, j’ai été titulaire d’un prix von Humboldt, ce qui m’a permis de passer du temps à Erlangen, où j’ai collaboré avec Paul Schleyer sur un grand nombre d’applications de la théorie. En Israël, j’ai visité et donné des conférences dans toutes les universités, y compris une période en tant que professeur invité au Technion, Haïfa. En 1992, j’ai eu la chance de recevoir le prix Wolf de chimie lors d’une cérémonie à la Knesset.
Je dois souligner que ma contribution à la chimie quantique dépend énormément du travail d’autres personnes. La communauté internationale dans notre domaine est une communauté proche, se rencontrant fréquemment et échangeant librement des idées. Je suis ravi d’avoir eu des étudiants, des amis et des collègues dans tant de pays et d’avoir appris autant de ce que je sais d’eux. Ce prix Nobel les honore tous.
Chimiste John Pople (1925-2004)
John A. Pople était un chimiste théoricien anglais qui, avec Walter Kohn, a remporté le prix Nobel de chimie en 1998 pour le développement de méthodes informatiques en chimie quantique. Les recherches de Pople ont permis de prédire une grande variété de phénomènes chimiques grâce à des calculs théoriques. De plus, sa méthode permettait de calculer la liaison des atomes dans les molécules. Ses méthodes sont utilisées par des milliers de scientifiques dans les universités et l’industrie du monde entier pour étudier une vaste gamme de problèmes de chimie et de biochimie. L’intérêt de Pople pour les mathématiques et les sciences a commencé dès l’âge de 12 ans. Une bourse l’a aidé à étudier au Trinity College de Cambridge. Après avoir terminé ses études, Pople a pris un poste de chargé de cours au Cambridge. Il a brièvement travaillé au National Physics Laboratory avant de déménager aux États-Unis d’Amérique où il a travaillé à l’Institut Carnegie Mellon. C’est au Carnegie que Pople a fait son œuvre majeure. Il est reconnu pour sa contribution scientifique majeure dans quatre domaines différents : la mécanique statistique de l’eau, la résonance magnétique nucléaire, la théorie des calculs approximatifs des orbitales moléculaires et les méthodes de chimie quantique ab initio.
Carrière
Après avoir obtenu son doctorat, John Pople a été chargé de recherche au Trinity College de Cambridge en 1951. Trois ans plus tard, il a été nommé maître de conférences à la faculté de mathématiques de Cambridge. Il prévoyait de développer des modèles mathématiques pour stimuler toute une chimie. À la fin de 1955, il a développé un intérêt pour la résonance magnétique nucléaire (RMN), qui émergeait comme une technique puissante pour étudier la structure moléculaire. Il a passé les étés 1956 et 1957 à faire des recherches au Conseil national de recherches à Ottawa, au Canada, travaillant sur le contexte théorique de la RMN.
En 1958, Pople était passé d’un mathématicien à un scientifique en exercice. Insatisfait de sa position à Cambridge, il a déménagé au National Physical Laboratory, où il a pris le poste de chef de la nouvelle division de physique fondamentale. Cependant, son séjour au National Physical Laboratory fut de courte durée car son poste exigeait trop de travail administratif et institutionnel qui interférait avec ses travaux de recherche.
Alors qu’il servait au National Physics Laboratory, il a passé un an en congé sabbatique à l’Université Carnegie Mellon aux États-Unis de 1961 à 1962. Impressionné par les opportunités que les États-Unis ont transmises dans la recherche chimique, il a décidé de s’installer définitivement aux États-Unis, ce qu’il a finalement fait. en 1964. Bien que Pople soit resté aux États-Unis pour le reste de sa vie, il a conservé sa citoyenneté britannique.
Pendant ce temps, en 1959, il a co-écrit un manuel sur la «résonance magnétique nucléaire à haute résolution» avec WG Schneider et HJ Bernstein. Le livre soulignait la théorie de la résonance magnétique nucléaire.
Aux États-Unis, il a accepté le poste de professeur de physique chimique à l’Université Carnegie Mellon de Pittsburgh, en Pennsylvanie. C’est là que Pople revint à certains des problèmes fondamentaux de la structure électronique qu’il avait envisagés à Cambridge. Il a effectué presque tous ses travaux scientifiques à l’université.
Ses recherches portaient principalement sur l’application des mathématiques complexes de la mécanique quantique pour étudier la liaison chimique entre les atomes au sein des molécules. Bien que cela semblait problématique au départ, avec le développement d’ordinateurs puissants, de nouvelles opportunités se sont ouvertes.
Dans les années 1960, il a lancé le développement d’une méthode de calcul sophistiquée, appelée méthode de chimie quantique ab initio, qui utilisait des ensembles de base d’orbitales de type Slater ou d’orbitales gaussiennes pour modéliser la fonction d’onde. Le programme informatique a été conçu pour effectuer des calculs de mécanique quantique, fournissant des estimations théoriques rapides et précises des propriétés des molécules et de leur comportement dans les réactions chimiques. Bien que la méthode de calcul initiée par Pople ait été très coûteuse au départ, l’avènement des microprocesseurs à grande vitesse les a rendues réalisables.
De plus, il a joué un rôle déterminant dans le développement de l’un des progiciels de chimie computationnelle les plus largement utilisés, la suite de programmes Gaussian. Aujourd’hui, la gaussienne fait partie intégrante des laboratoires de chimie du monde entier et est devenue un outil de base dans les études de chimie quantique.
Gaussian est l’une des contributions les plus importantes de Pople. Il s’agit d’un concept de chimie modèle dans lequel une méthode est rigoureusement évaluée sur une gamme de molécules. Il a inventé et développé les méthodes composites de chimie quantique telles que Gaussian-1 (G1) et Gaussian-2 (G2). Grâce au modèle informatique, une meilleure compréhension de la matière interstellaire et de l’effet des polluants sur l’environnement a été imaginée. En outre, cela a aidé à simuler l’efficacité de nouveaux médicaments.
En 1993, Pople a déménagé à l’Université Northwestern à Evanston, dans l’Illinois, où il a été professeur administrateur de chimie jusqu’à sa mort.
Grands travaux
Pople est surtout connu comme un pionnier dans le domaine de la chimie quantique. Il a fourni des méthodes pour calculer la liaison des atomes dans les molécules. Son meilleur atout est venu lorsqu’il a développé un programme informatique appelé Gaussian, qui a permis l’étude théorique des molécules, de leurs propriétés et de la façon dont elles s’enchaînent dans des réactions chimiques. Jusqu’à présent, la méthode de Pople est utilisée par des milliers de scientifiques dans les universités et l’industrie du monde entier pour étudier une vaste gamme de problèmes de chimie et de biochimie. À l’aide de simulations informatiques, les chimistes peuvent désormais prédire comment les substances chimiques réagiront entre elles, d’une manière comparable aux méthodes utilisées pour résoudre des équations mathématiques élaborées pour faire des prévisions météorologiques, et calculer l’intégrité structurelle des ponts et l’aérodynamique caractéristiques des avions.
Récompenses et réalisations
En 1998, Pople a reçu le prix Nobel de chimie pour son développement des méthodes de calcul de la chimie quantique. Il a partagé le prix avec Walter Kohn qui avait fait un travail remarquable dans le développement de la théorie de la fonctionnelle de la densité.
Il a été élu membre de la Royal Society en 1961. Il a été nommé membre fondateur de l’Académie internationale des sciences moléculaires quantiques.
En 2002, il a reçu la prestigieuse médaille Copley
En 2003, il a été nommé Chevalier Commandeur (KBE) de l’Ordre de l’Empire britannique par la reine Elizabeth II.
Parmi les autres prix remportés par lui, citons le prix Wolf de chimie, le prix Irving Langmuir, le prix Mayhew et la médaille Davy.
John A. Pople (1925–2004)
John Pople est décédé le 15 mars 2004 à l’âge de 78 ans. Il était un géant dans son domaine de prédilection, la chimie quantique computationnelle, pour laquelle il a reçu le prix Nobel de chimie en 1998. Pople a révolutionné la façon dont la chimie est pratiquée aujourd’hui en faisant il est possible d’effectuer des recherches dans l’ordinateur en complément de la chimie conventionnelle du laboratoire. C’est Pople qui était le plus responsable de la mise à la disposition de la communauté des chimistes dans son ensemble de la chimie quantique computationnelle, et il a dominé la scène dans ce domaine au cours des cinq dernières décennies.
Pople est né à Burnham-on-Sea dans le sud-ouest de l’Angleterre en 1925. Ses talents en mathématiques se sont manifestés dès son plus jeune âge. Cependant, il décrit dans son autobiographie Nobel comment il a introduit des erreurs délibérées dans ses exercices de mathématiques à la Bristol Grammar School afin de ne pas paraître trop intelligent. Ce n’est que lorsqu’un nouveau professeur de mathématiques est arrivé et a mis en place un test particulièrement difficile qu’il a succombé à la tentation et a rendu un travail parfait, comprenant de multiples solutions à plusieurs des problèmes. Malgré les réalisations remarquables qui devaient suivre, il n’a jamais perdu sa modestie.
Pople a ensuite étudié les mathématiques et la physique à l’Université de Cambridge. Mais finalement, son intérêt pour les mathématiques pures a commencé à décliner et il a décidé d’appliquer ses compétences mathématiques à la chimie. Les germes des idées qui devaient fournir le centre du travail de sa vie – développer des modèles mathématiques qui pourraient décrire toute la chimie – ont été semés en 1952. Il y a eu quelques digressions, y compris les premières contributions séminales et un texte classique dans le domaine alors émergent. de la résonance magnétique nucléaire, travail précurseur de l’imagerie par résonance magnétique d’aujourd’hui. Mais le jeu principal a toujours été la création de modèles pour étudier la chimie.
On savait depuis longtemps, et énoncé par Paul Dirac en 1929, que les lois de la mécanique quantique pouvaient en principe être utilisées pour prédire toute la chimie. Ce que Pople a fait, c’est convertir cela en une réalité pratique. Son objectif était de permettre aux chimistes de prédire directement les propriétés des molécules, telles que les structures moléculaires et la façon dont les molécules réagissent entre elles, en utilisant un ordinateur plutôt qu’en réalisant des expériences.
Pople a ensuite conçu une série de procédures théoriques qui pourraient servir de base au modèle. Dans certains cas, il était l’inventeur ou le co-inventeur des nouvelles procédures – par exemple, la théorie de l’électron π de Pariser-Parr-Pople des années 1950, ou la «négligence complète du chevauchement différentiel» (CNDO) et d’autres «semi-électron». théories empiriques des années 1960. Dans d’autres, il a reformulé des idées existantes, telles que la théorie des perturbations de Møller-Plesset, pour les rendre pratiquement et objectivement applicables à un large éventail de chimie.
La clé de la mise en œuvre de telles procédures était la construction de programmes informatiques efficaces, et ce fut l’une des principales contributions de Pople. Son développement et la sortie du programme Gaussian 70 ont marqué un tournant dans le domaine, permettant de réaliser de vastes études théoriques sur des problèmes chimiques réels à une échelle qui n’avait pas été possible auparavant. C’était aussi la marque des initiatives informatiques ultérieures de Pople. Même dans la théorie fonctionnelle de la densité plus récemment popularisée, où il n’était formellement qu’un acteur mineur (le contributeur dominant étant Walter Kohn, avec qui Pople a partagé le prix Nobel), il a systématisé la manière dont ces calculs étaient effectués et les a incorporés dans la théorie gaussienne. programme.
La chimie quantique computationnelle est utilisée aujourd’hui par une myriade de chimistes dans divers domaines. Il est devenu un complément viable à l’expérimentation et est utilisé pour résoudre des problèmes fondamentaux. Elle est également de plus en plus appliquée par les industriels dans des situations plus concrètes, comme la conception de nouveaux médicaments et de nouveaux matériaux. Il est particulièrement utile pour étudier des substances qui pourraient être difficiles à examiner expérimentalement, par exemple parce qu’elles ont une durée de vie très courte ou qu’elles sont toxiques ou explosives. L’ordinateur est inconscient de ces dangers.
En plus d’être un brillant chercheur, Pople était aussi un grand communicateur, comme le savent tous ceux qui l’ont entendu parler. Certaines personnes ont le don de compliquer des choses simples. Pople a gardé les choses simples simples et avait le don de faire en sorte que les matériaux compliqués paraissent simples également.
Pratiquement tous les travaux primés de Pople ont été réalisés alors qu’il était professeur à l’Université Carnegie-Mellon à Pittsburgh, en Pennsylvanie, de 1964 à 1993, bien qu’ils se soient poursuivis après son déménagement à l’Université Northwestern à Evanston, dans l’Illinois. Il avait également des liens étroits avec l’Université nationale australienne de Canberra, qu’il a décrite comme sa deuxième résidence universitaire, et qu’il a visitée à neuf reprises au cours des années 1980 et 1990. Sa mort est une grande perte non seulement pour la science mais aussi pour ses nombreux amis et collègues.
John Pople était marié à Joy Bowers en 1952. Ils ont partagé une relation étroite pendant un peu moins de 50 ans avant que Joy ne décède en 2002. Il laisse dans le deuil ses quatre enfants, 11 petits-enfants et une arrière-petite-fille.
John Pople (1925-2004) : Mathématicien et chimiste britannique qui a partagé (avec Walter Kohn) le prix Nobel de chimie 1998 pour ses travaux sur la méthodologie computationnelle pour étudier la mécanique quantique des molécules, leurs propriétés et la façon dont elles agissent ensemble dans les réactions chimiques. En utilisant les lois fondamentales de la mécanique quantique de Schrödinger, il a développé un programme informatique qui, lorsqu’il est fourni avec les détails d’une molécule ou d’une réaction chimique, produit une description des propriétés de cette molécule ou comment une réaction chimique peut avoir lieu – souvent utilisé pour illustrer ou expliquer les résultats de différents types d’expériences. Pople a fourni son programme informatique GAUSSIAN aux chercheurs (publié pour la première fois en 1970). Plus perfectionné, il est maintenant utilisé par des milliers de chimistes dans le monde entier.
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1998/pople/biographical/
https://www.thefamouspeople.com/profiles/john-a-pople-7785.php
https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Pople/
https://www.nature.com/articles/428816a