Paul Niggli est la raison pour laquelle nous pouvons observer un cristal et savoir exactement comment ses atomes sont empilés, couche par couche, en trois dimensions. Sans son travail, la science moderne des matériaux, la conception pharmaceutique et même notre compréhension de la formation rocheuse seraient beaucoup plus floues.
Du schiste suisse aux motifs mathématiques
Niggli n’a pas toujours travaillé avec des appareils à rayons X. Né à Zofingen, en Suisse, en 1888, il a commencé sa carrière en étudiant les roches schisteuses. Ces premiers travaux étaient une application pionnière des principes physico-chimiques au métamorphisme sous contrainte. Il cherchait essentiellement à comprendre comment la chaleur et la pression modifiaient la composition chimique des roches sur des millions d’années.
Mais son véritable héritage a commencé lorsqu’il a combiné cette intuition géologique avec la physique. Niggli s’est rendu compte que les données de diffraction des rayons X pouvaient être utilisées pour déduire systématiquement le groupe spatial d’un cristal.
Qu’est-ce qu’un groupe spatial ? Il s’agit de l’un des 230 modèles tridimensionnels possibles décrivant la manière dont les atomes, les ions ou les molécules sont disposés dans un cristal. C’est un plan mathématique. Avant Niggli, identifier ces plans à partir de données radiographiques brutes était un véritable gâchis. Il a fourni un aperçu complet des méthodes permettant aux scientifiques de déterminer ces groupes spatiaux de manière fiable.
Pourquoi son manuel de 1920 a changé le domaine
Le parcours professionnel de Niggli était typique d’un universitaire européen de haut niveau de son époque. Il a étudié à l’École Polytechnique Fédérale et à l’Université de Zürich. En 1915, il occupa une chaire à l’Université de Leipzig, puis s’installa à Tübingen en 1918. En 1920, il reprit la chaire de minéralogie et de pétrologie à Zürich, où il resta jusqu’à sa mort en 1953.
Son livre de 1920, Lehrbuch der Mineralogie und Kristallchemie (Manuel de minéralogie et de chimie des cristaux), a établi une nouvelle norme. Il ne s’agissait pas seulement d’énumérer des faits ; il a synthétisé la cristallographie mathématique avec des techniques expérimentales de rayons X. Cette synthèse constitue aujourd’hui le fondement de l’analyse de la structure cristalline.
Les travaux de Niggli ont ouvert une nouvelle perspective sur le contenu de la minéralogie moderne.
Cette phrase de sa nécrologie le sous-estime. “Nouvelle vue” est poli. Niggli a donné une carte aux chimistes et aux géologues. Avant lui, vous aviez des diagrammes de rayons X et vous aviez des mathématiques, mais vous ne saviez pas nécessairement comment les relier à la structure physique du matériau.
L’héritage des laboratoires modernes
Aujourd’hui, lorsqu’un chercheur d’un laboratoire pharmaceutique détermine la structure d’un nouveau médicament candidat, il utilise des méthodes dérivées du cadre de Niggli. Les 230 groupes spatiaux constituent un ensemble fermé, une liste finie de possibilités. Les méthodes de déduction systématique de Niggli ont permis aux scientifiques de déterminer à lequel de ces 230 modèles appartient un cristal spécifique en fonction de ses données de diffraction.
Ceci est important car le groupe spatial dicte le comportement du matériau. Il influence la solubilité, la dureté, les propriétés optiques et la réactivité chimique. Dans le développement de médicaments, obtenir la bonne structure cristalline peut faire la différence entre un médicament qui fonctionne et un autre qui ne fonctionne pas.
Niggli est décédé à Zurich le 13 janvier 1953. Il avait 64 ans. Mais les méthodes qu’il a décrites
