Biographique Gérard Herzberg – Le prix Nobel de chimie 1971 
En août 1935, Herzberg fut contraint de quitter l’Allemagne en tant que réfugié et accepta un poste de professeur invité à l’Université de la Saskatchewan (Saskatoon, Canada), pour lequel des fonds avaient été mis à disposition par la Fondation Carnegie. Quelques mois plus tard, il est nommé professeur-chercheur de physique, poste qu’il occupe jusqu’en 1945. De 1945 à 1948, Herzberg est professeur de spectroscopie à l’Observatoire Yerkes de l’Université de Chicago. De retour au Canada en 1948, il est nommé agent de recherche principal et, peu après, directeur de la division de physique du Conseil national de recherches. En 1955, après que la Division eut été divisée en une en physique pure et une en physique appliquée, Herzberg resta directeur de la Division de physique pure.
Les principales contributions de Herzberg concernent le domaine de la spectroscopie atomique et moléculaire. Lui et ses associés ont déterminé les structures d’un grand nombre de molécules diatomiques et polyatomiques, y compris les structures de nombreux radicaux libres difficiles à déterminer autrement (entre autres, celles du méthyle et du méthylène libres). Herzberg a également appliqué ces études spectroscopiques à l’identification de certaines molécules dans les atmosphères planétaires, dans les comètes et dans l’espace interstellaire.
Herzberg a été actif en tant que président ou vice-président de plusieurs commissions internationales traitant de la spectroscopie. Il a également été vice-président de l’Union internationale de physique pure et appliquée de 1957 à 1963. Il a occupé les fonctions de président de l’Association canadienne des physiciens pour l’année 1956-57 et de président de la Société royale du Canada pour l’année 1966- 67.
Herzberg a été élu membre de la Société royale du Canada en 1939 et de la Société royale de Londres en 1951. Il a été chargé de cours boulanger de la Société royale de Londres en 1960 et a reçu une médaille royale de la Société en 1971. Il était George Fischer Baker Non-Resident Lecturer in Chemistry at Cornell University in 1968, and Faraday Medalist and Lecturer of the Chemical Society of London in 1970. Il est membre honoraire ou membre d’un certain nombre de sociétés scientifiques, y compris l’American Academy of Arts and Sciences, le Optical Society of America et la Chemical Society.
Il est également associé étranger de l’Académie nationale des sciences de Washington et membre de l’Académie pontificale des sciences. Il est Compagnon de l’Ordre du Canada. Il a reçu de nombreuses autres médailles et récompenses et détient des diplômes honorifiques de plusieurs universités au Canada et à l’étranger, dont une de l’Université de Stockholm.
Prix du CRSNG – Herzberg
Au début des années 1920, lorsque le jeune Gerhard Herzberg a choisi l’astronomie comme profession de prédilection, sa candidature à l’Observatoire de Hambourg en Allemagne est revenue avec le conseil qu ‘ »il ne sert à rien de penser à une carrière en astronomie à moins d’avoir des moyens de subsistance privés ».
C’était la seule « référence » qui manquait à Herzberg. Son soutien est venu de sa mère, veuve quand Herzberg avait 10 ans. Mme Herzberg a finalement émigré au Wyoming pour un poste de femme de ménage qui lui a permis d’envoyer de petites sommes à ses deux fils en Allemagne. Le jeune Herzberg a enduré ces années maigres et solitaires en se plongeant dans les mathématiques, la chimie et la physique.
Ces intérêts l’ont amené à l’attention d’un superbe professeur de physique au lycée, Herr Hillers, qui était en contact avec les théories révolutionnaires qui dirigeaient alors la physique. Il a initié Herzberg aux idées du grand physicien danois Niels Bohr, dont les théories atomiques jetaient les bases de la mécanique quantique.
En 1930, Herzberg retourna à Darmstadt pour devenir un « Privatdozent », ce qui lui permit de donner des conférences sans rémunération, de gagner un petit salaire en échange de la gestion de laboratoires de recherche de premier cycle et de mener ses propres recherches. Au cours des cinq années suivantes, il s’est concentré sur la spectroscopie, collaborant avec d’autres jeunes scientifiques, dont Edward Teller, avec qui il a publié un article majeur sur les structures vibrationnelles des transitions électroniques dans les molécules polyatomiques.
En 1934, le groupe de Herzberg comprenait John W. T. Spinks, un scientifique invité de Saskatoon, un endroit dont Herzberg n’avait jamais entendu parler, mais qu’il allait bientôt bien connaître. Herzberg a été informé qu’il serait renvoyé parce que sa femme était juive, et il s’est rendu compte qu’ils devraient quitter l’Allemagne nazie. Il a demandé à Spinks si le président de l’Université de la Saskatchewan, le Dr Walter C. Murray, pouvait l’aider à trouver un emploi au Canada. Bien conscient qu’à 30 ans, Herzberg était déjà l’un des plus grands physiciens moléculaires au monde, le Dr Murray a écrit à la fois à l’Université de Toronto et au Conseil national de recherches du Canada (CNRC). Il a ensuite ajouté :
« Si ni l’un ni l’autre de vous ne se sentait enclin à l’inviter à venir, nous le ferions avec joie, bien que nous n’ayons pas les moyens suffisants pour lui fournir un équipement adéquat pour son travail, mais un homme de sa puissance et de ses ressources peut faire beaucoup avec peu. »
Compte tenu des restrictions imposées par la Grande Dépression alors en cours, aucune des institutions n’a pu profiter de cette opportunité, alors l’Université de la Saskatchewan, malgré « seulement un tas de reconnaissances de dette » dans le coffre-fort du président, a offert à Herzberg un poste (soutenu pendant deux ans par la Fondation Carnegie). Les Herzberg sont arrivés à Saskatoon en septembre 1935, « avec 2,50 $ en poche », se souvient le Dr Herzberg.
Les Herzberg ont passé 10 ans à Saskatoon, où ses travaux sur la spectroscopie moléculaire et atomique ont continué à faire progresser le domaine et ont abouti à trois de ses six livres classiques sur le sujet. En 1945, l’Université de Chicago a offert à Herzberg les installations étendues et sophistiquées de son célèbre observatoire Yerkes. Pour un homme qui n’avait jamais oublié ses premières ambitions d’être astronome et qui poursuivait maintenant des recherches sur les comètes et les atmosphères planétaires, l’offre était irrésistible, malgré sa forte affection pour la Saskatchewan.
À Yerkes, Herzberg a rapidement établi un laboratoire d’étude des spectres planétaires par des méthodes pionnières devenues standard dans le monde entier, et a permis à son groupe d’étudier les spectres d’absorption de nombreuses molécules d’intérêt astrophysique. Pourtant, Herzberg n’est resté à Yerkes que trois ans. La famille Herzberg a manqué le Canada; et quand, en 1948, le CNRC invite Herzberg à établir un laboratoire de recherche fondamentale en spectroscopie, il accepte.
Au CNRC, Herzberg a immédiatement commencé à réunir un groupe de jeunes spectroscopistes qui devaient se spécialiser dans les techniques expérimentales d’étude des régions micro-ondes, infrarouge, visible et ultraviolette sous vide du spectre électromagnétique. En outre, lorsqu’il a été nommé directeur de la Division de physique, il a créé de nouveaux groupes en physique de l’état solide et théorique. Sous la direction de Herzberg, le CNRC est devenu un chef de file mondial en spectroscopie, une position pour laquelle le CNRC est toujours respecté aujourd’hui.
De plus, l’influence du laboratoire sur la science canadienne s’est étendue bien au-delà des frontières du CNRC. De nombreux scientifiques qui ont travaillé au CNRC, dont le deuxième lauréat canadien du prix Nobel de chimie, John C. Polanyi, sont devenus des chefs de file reconnus à l’échelle internationale dans des domaines connexes comme la physique chimique et la science des lasers.
Le Dr Herzberg a remporté son prix Nobel de chimie en 1971 « pour ses contributions à la connaissance de la structure électronique et de la géométrie des molécules, en particulier des radicaux libres ». Mais ses recherches révolutionnaires ne s’arrêtent pas là. Le Dr Boris Stoicheff, spectroscopiste de l’Université de Toronto qui a été membre du laboratoire du CNRC de Herzberg pendant 13 ans et a écrit la biographie du Dr Herzberg, souligne que la productivité du lauréat du prix Nobel ne s’est pas arrêtée avec le prix.
« Le Dr Herzberg a maintenu ses recherches à son niveau élevé habituel », dit-il. Outre l’identification de l’ion eau dans la comète Kohoutek, et sa découverte au début des années 1980 de l’hydrogène triatomique (pour laquelle il a remporté une prestigieuse médaille de l’American Physical Society), il a continué à produire de nouvelles connaissances sur l’hydrogène et les radicaux libres. Même dans ses années 90, il poursuivait avec enthousiasme l’identification des spectres complexes et des énigmatiques « raies interstellaires diffuses », connues depuis environ 60 ans, mais ni identifiées ni reproduites en laboratoire. Mais il consacrait également plus de temps à ses passe-temps favoris, la musique et la lecture de biographies. Il est décédé en mars 1999.
Le CRSNG a décerné la Médaille d’or Gerhard Herzberg Canada pour la science et le génie en l’honneur du regretté Dr Herzberg. Ce prix reconnaît les contributions à la recherche caractérisées à la fois par l’excellence et l’influence, deux qualités qui ont défini l’illustre carrière du Dr Herzberg.
Gerhard Herzberg (1904-1999), Physique Chimie
A remporté le prix Nobel de chimie en 1971 pour avoir utilisé la spectroscopie pour découvrir la géométrie interne et les états d’énergie dans des molécules simples, et en particulier la structure et les caractéristiques des radicaux libres.
En tant que jeune scientifique…
À l’âge de 12 ans à Hambourg, en Allemagne, Herzberg et un ami nommé Alfred Schulz ont construit un télescope fait maison. Ils ont patiemment rectifié les lentilles en verre et les ont placées dans des montures faites à la main dans un tube en métal. Les nuits claires, ils avaient l’habitude de prendre le tramway jusqu’au parc de la ville et d’installer le télescope pour observer la lune et les planètes.
En 1933, Herzberg travaillait comme chargé de cours à l’université de Darmstadt, en Allemagne, lorsque les nazis ont introduit une loi interdisant aux hommes avec des épouses juives d’enseigner dans les universités. Depuis que Herzberg avait épousé une femme juive en 1929 – Luise Oettinger, une spectroscopiste qui a collaboré avec Herzberg sur certaines de ses premières expériences – il a commencé à faire des plans pour quitter l’Allemagne vers la fin de 1933. Plus tôt cette année-là, il avait travaillé avec un chimiste physique en visite. nommé John Spinks, de l’Université de la Saskatchewan. Spinks a aidé Herzberg à trouver un emploi à l’université de Saskatoon. Il était très difficile pour les scientifiques allemands de trouver du travail en dehors de l’Allemagne ; des milliers d’entre eux partaient pour échapper aux nazis et ils cherchaient tous du travail en même temps. Lorsque Herzberg et sa femme ont quitté l’Allemagne en 1935, les nazis ne les ont laissés prendre que l’équivalent de 2 dollars. 50 chacun, ainsi que leurs effets personnels. Heureusement, avant son départ, Herzberg a pu acheter un excellent équipement spectroscopique allemand pour l’emporter avec lui à Saskatoon. À l’époque, on ne pouvait pas acheter un tel équipement au Canada.
Quitter l’Allemagne a été très douloureux pour les Herzberg et ils n’avaient aucune idée de ce qu’ils trouveraient à Saskatoon. Mais la Saskatchewan s’est avérée être une bonne expérience pour eux, même si c’était très différent de l’Allemagne. Pendant les 10 années où ils y ont vécu, Herzberg a enseigné la physique et a écrit son célèbre livre Molecular Spectra. Ses enfants sont nés à Saskatoon.
Après avoir déménagé à Chicago pendant quelques années, Herzberg a accepté un poste au Conseil national de recherches du Canada à Ottawa et y a été directeur de la physique de 1949 à 1969. Pendant ce temps, il a fait ses découvertes lauréates du prix Nobel en spectroscopie moléculaire. Il a travaillé au Conseil national de recherches en tant que chercheur distingué jusqu’à sa mort à l’âge de 94 ans le 4 mars 1999.
La science
Herzberg était un physicien, mais ses découvertes sont importantes pour les chimistes car elles impliquent la géométrie interne et les états énergétiques des molécules. Souvenez-vous : lorsque Herzberg est né, le concept d’électron faisait son chemin. Lorsqu’il a obtenu son diplôme universitaire, les gens n’avaient pas encore découvert comment les atomes se combinaient pour former des molécules. C’était une toute nouvelle théorie. Très peu avait été prouvé.
Pour essayer de prouver toutes ces idées passionnantes, Herzberg est devenu un pionnier dans le domaine de la spectroscopie moléculaire, l’étude de la façon dont les atomes et les molécules émettent ou absorbent la lumière. En analysant des spectrogrammes – une sorte de photographie de la façon dont une molécule émet et absorbe la lumière – il a pu en apprendre beaucoup sur les molécules. Par exemple, en mesurant la distance entre les lignes sur un spectrogramme et en comptant le nombre de lignes, il a pu appliquer certaines formules mathématiques décrivant les niveaux d’énergie et les emplacements probables des électrons dans la molécule. Cela a été très utile aux chimistes, car les nouvelles connaissances les ont aidés à imaginer de nouvelles façons de combiner des produits chimiques pour créer de nouvelles substances.
Une fois le spectre d’une molécule connu, les astronomes peuvent également l’utiliser. Ils peuvent caractériser la composition d’étoiles et de nébuleuses éloignées en entraînant des spectrographes dessus à travers des télescopes. C’est pratique si vous souhaitez savoir de quoi sont faites les étoiles. C’est un moyen d’apprendre ce qui existe là-bas, à des millions d’années-lumière, sans avoir à faire le voyage incroyablement long pour visiter un lieu et prélever des échantillons. C’est une chose qui intéressait vraiment Herzberg, car elle était liée à son amour d’enfance pour l’astronomie.
Un spectrogramme est créé avec une machine appelée spectrographe. Il prend un faisceau de lumière créé en brûlant le produit chimique que vous souhaitez étudier. La lumière est focalisée par une lentille, puis passe à travers un prisme et se diffuse dans ses composants, comme un arc-en-ciel. Mais cet arc-en-ciel est très précis et apparaît sous forme de lignes verticales sombres et claires que vous pouvez mesurer.
Un spectrogramme est une longue plaque de verre recouverte de produits chimiques photographiques. Après avoir été exposées dans un spectrographe et développées, les plaques présentent des lignes verticales sombres. En mesurant l’espacement et l’épaisseur des lignes, les physiciens peuvent appliquer des formules mathématiques et déterminer certains des états énergétiques des molécules dont la lumière a produit le spectrogramme.
La distance entre les plus grandes raies du spectre est proportionnelle à l’énergie « vibratoire » de la molécule. Les petits groupes de lignes regroupés autour des lignes principales représentent l’énergie « de rotation » de la molécule. Ces lignes et leurs relations mathématiques sont appelées lignes de Balmer, du nom du professeur de lycée suisse qui les a découvertes en 1885.
Le méthylène (CH 2) est un radical libre, ce qui signifie qu’il a une paire supplémentaire d’électrons qu’il essaie de partager avec une autre molécule. Ces électrons supplémentaires rendent le radical libre très réactif, ce qui signifie qu’il se combinera rapidement, généralement en quelques millionièmes de seconde, avec une autre molécule.
Mystère
Aussi étrange que cela puisse paraître, dans ses dernières années, Herzberg aimait rappeler aux gens qu’ils ne devaient pas faire de la science dans le but de faire quelque chose d’utile. « Ce n’est pas pour ça que je l’ai fait », a-t-il dit. « Les scientifiques se demandent comment fonctionnent certaines choses, alors ils essaient de plus en plus de savoir comment et pourquoi. Que leur travail aboutisse ou non à quelque chose d’utile, ils s’en fichent, parce qu’ils ne savent pas, et d’ailleurs, ils ne sont pas si intéressés. Si vous développez la science uniquement avec l’idée de faire quelque chose d’utile, alors vos chances de découvrir quelque chose d’utile sont moindres que si vous appliquez votre esprit à trouver quelque chose d’essentiel. Selon Herzberg, un vrai scientifique cherche à percer les mystères de la nature dans le seul but de faire progresser les connaissances humaines. L’utilité de cette connaissance devient évidente après sa découverte.
Gerhard Herzberg (1904-1999)
Physicien germano-canadien qui a reçu le prix Nobel de chimie en 1971 « pour ses contributions à la connaissance de la structure électronique et de la géométrie des molécules, en particulier des radicaux libres ». Il publie ses premiers travaux en spectroscopie moléculaire à la fin des années 1920. Sa mesure de la façon dont les molécules absorbent l’énergie ultraviolette et infrarouge fournit des informations sur les états énergétiques des molécules, conduisant à la connaissance de leur taille, de leur forme et d’autres propriétés. Par exemple, il a montré que les radicaux peuvent changer radicalement de forme avec une énergie croissante, comme le méthylène qui est linéaire dans son état fondamental mais plié dans des états d’énergie plus élevés. Il a également appliqué la spectroscopie à l’astronomie, identifiant les molécules dans l’espace, les atmosphères planétaires et les comètes.
https://www.nserc-crsng.gc.ca/Prizes-Prix/Herzberg-Herzberg/Scientist-Scientifique_eng.asp
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1971/herzberg/biographical/
https://www.science.ca/scientists/scientistprofile.php?pID=8
https://todayinsci.com/3/3_03.htm#death