Hommage à Mark Ratner et Rudolph Marcus

Mark Ratner et Rudolph Marcus ont chacun été des pères fondateurs de l’électronique moléculaire : le premier en imaginant dès 1974 le concept de redresseur moléculaire, le second en posant les bases théoriques du transfert d’électrons qui en régissent les mécanismes. Leurs travaux, menés selon des approches différentes, se sont rejoints pour donner naissance à ce champ de recherche aujourd’hui mature. Tous deux ont aussi marqué de leur présence le congrès Elecmol, qu’ils ont honoré par leur participation et l’intérêt sincère qu’ils portaient aux travaux de la communauté.

Frédéric Chérioux, Directeur de Recherche CNRS, FEMTO-ST

Jean-Christophe Lacroix, Professeur à l’Université Paris Cité, ITODYS

Jean Weiss, Directeur de Recherche émérite CNRS, Institut de Chimie de Strasbourg

Hommage à Mark Ratner (1942–2026)

Mark Ratner, chimiste théoricien visionnaire et professeur à Northwestern University, nous a quittés le 10 mai 2026. Pionnier de la chimie quantique et de la nanoélectronique, sa carrière a été marquée par une quête inlassable pour comprendre et exploiter les propriétés électroniques des molécules. Mark Ratner a publié plus de 1 000 articles, dont neuf ont chacun été cités plus de 1 000 fois ; l’ensemble de ses travaux totalise plus de cent mille citations. Parmi ses contributions majeures figure l’article qu’il a écrit avec Arieh Aviram, intitulé Molecular Rectifiers, publié dans Chemical Physics Letters en 1974, qui reste aujourd’hui encore un jalon historique.¹ Ce travail a non seulement lancé le domaine de l’électronique moléculaire, mais il a aussi illustré sa capacité unique à relier théorie et applications, chimie et physique.

En proposant un redresseur moléculaire basé sur une architecture donneur-accepteur reliée par un squelette σ, Mark Ratner a montré que des molécules organiques pouvaient fonctionner comme des composants électroniques actifs. Ses calculs semi-quantitatifs, combinant modélisation des orbitales et mécanismes de transfert d’électrons, ont démontré la faisabilité du concept, ouvrant la voie à une nouvelle ère où la molécule devient le composant ultime.

L’impact de cet article est remarquable, avec plus de 5 000 citations à ce jour. Il a inspiré des décennies de recherches en synthèse organique, en nanotechnologies et en caractérisation de matériaux, tout en unifiant les communautés de chimistes et de physiciens. Mark Ratner a ainsi incarné l’interdisciplinarité, prouvant que la compréhension fine des propriétés électroniques et des mécanismes de transport à l’échelle moléculaire pouvait guider la conception de dispositifs électroniques fondés principalement sur des molécules.

Aujourd’hui, l’électronique moléculaire est un champ mature, où les composants à l’échelle de la molécule — transistors, commutateurs — sont une réalité. Le GDR Nemo, à l’interface de la chimie et de la physique, perpétue cette vision où théorie, synthèse et expérience se combinent pour repousser les frontières du possible. L’héritage de Mark Ratner, scientifique et humain, continue d’éclairer cette voie ; il restera pour beaucoup d’entre nous un exemple d’inventivité et de rigueur.

Hommage à Rudolph Marcus (1923–2026)

Rudolph Marcus, prix Nobel de chimie 1992 pour sa théorie du transfert d’électrons et professeur au California Institute of Technology (Caltech), est décédé le 16 juillet 2026, à quelques jours de son 103e anniversaire. Né à Montréal, au Canada, il a étudié la chimie et les mathématiques à l’Université McGill, puis a débuté sa carrière scientifique au Canada comme expérimentateur, avant de s’intéresser à l’application des mathématiques aux phénomènes chimiques et à la théorie. Il a ensuite été recruté à l’Université de Caroline du Nord à Chapel Hill, puis à l’Institut polytechnique de Brooklyn, à New York, aux États-Unis.

C’est dans les années 1950 que débutèrent ses travaux sur le transfert d’électrons : ce qui contrôlait la vitesse de certaines réactions impliquant le transfert d’un seul électron entre molécules n’était alors pas compris. Rudolph Marcus a considéré cette étape élémentaire comme extrêmement rapide et a identifié deux points essentiels : i) le transfert d’électron ne pouvait se faire qu’à configuration nucléaire constante, les noyaux des atomes n’ayant pas le temps de bouger, et ii) cet acte élémentaire devait se faire à énergie constante, étant trop rapide pour qu’un échange d’énergie puisse avoir lieu pendant le transfert. Ces deux points clés l’ont conduit à proposer que les atomes autour des molécules devaient se réorganiser avant le transfert d’électron, dans une configuration permettant à l’électron de « sauter » sans violer la loi de conservation de l’énergie et sans mouvement des noyaux, ce qui lui a permis de proposer une formule simple — mais disruptive à plusieurs égards — pour prédire la vitesse de ces réactions.² Ses collaborations avec des expérimentateurs ont permis de confirmer une partie de ces prédictions et de montrer l’adéquation entre vitesses de transfert théoriques et mesurées : l’équation de Marcus est aujourd’hui la référence essentielle pour modéliser les processus de transfert d’électrons. Sa théorie prédisait aussi quelque chose de surprenant, à contre-courant de l’intuition : au-delà d’un certain seuil, une réaction libérant plus d’énergie deviendrait plus lente qu’une réaction moins « thermodynamiquement favorable ». Franchir ce seuil ralentirait la réaction — une zone qui allait être appelée la « région inversée » de Marcus.

La preuve expérimentale de cette « région inversée » n’a été apportée que tardivement, en 1984, par les expériences de Gerhard Closs.³ Son importance est aujourd’hui bien comprise, car elle est au cœur de l’efficacité de la conversion d’énergie solaire, aussi bien dans la photosynthèse que dans les systèmes artificiels, où une vitesse de réaction lente permet de maintenir les charges séparées assez longtemps pour être utilisées, en évitant les réactions énergétiquement très favorables de recombinaison.

La reconnaissance de l’importance de ses travaux a été couronnée par le prix Nobel de chimie en 1992.⁴

Rudolph Marcus nous avait fait l’honneur, en 2018, d’accepter notre invitation à donner une conférence plénière lors du congrès Elecmol2018, organisé par la subdivision Nanosciences de la Société Chimique de France. Outre sa conférence sur la fluorescence moléculaire, il a assisté à toutes les communications orales, posant avec bienveillance de multiples questions et s’intéressant aux travaux de chacun. Il a participé, avec son fils, au banquet donné au Paradis Latin, et son appétit à vivre, à comprendre et à communiquer est resté pour tous un exemple. Dans cette « électronique moléculaire » qu’il a contribué à créer et qui utilise tant les concepts qu’il nous a donnés, il était, ces dernières années, particulièrement intéressé — entre autres — par de possibles confirmations expérimentales d’une de ses récentes prédictions théoriques, le conduisant à penser que certains aspects entropiques, jusque-là négligés, pouvaient conduire à des énergies d’activation négatives pour le transport d’électron dans des jonctions moléculaires. Ses travaux sur ce point illustrent toute la curiosité malicieuse qui l’habitait.⁵

Rudolph Marcus est et restera, pour beaucoup d’entre nous, un exemple par ses intuitions et ses formules, qui témoignent de la puissance et de la créativité de l’esprit humain. Avec sa disparition, nous perdons tous quelque chose d’impalpable, une part du merveilleux de la condition humaine.

À gauche, R. Marcus lors du congrès Elecmol2018. À droite, R. Marcus au banquet du congrès.

 Références

¹ A. Aviram, M. Ratner, Chem. Phys. Lett 1974, 29,277-283

² R. A. Marcus, J. Chem. Phys. 1956, 24, 966–978.

³  J. R. Miller, L. T. Calcaterra, G. L. Closs, J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3047–3049.

⁴  https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1992/marcus/lecture/

⁵  J. K. Sowa, R. A. Marcus, J. Chem. Phys. 2021, 154, 034110.