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John B. Goodenough

physicien et professeur américain
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John Bannister Goodenough (né le 25 juillet 1922 à Iéna en Allemagne) est un professeur américain et un physicien du solide. Il est actuellement professeur de génie mécanique et de science des matériaux à l'université du Texas à Austin.

Il est largement reconnu pour l’identification et le développement de la batterie rechargeable Li-ion ainsi que pour l’élaboration des règles de Goodenough-Kanamori permettant de déterminer le signe du superéchange magnétique des matériaux. En 2014, il a reçu le prix Charles Stark Draper [1], puis en 2019, à l'âge de 97 ans, le prix Nobel de chimie avec Stanley Whittingham et Akira Yoshino pour leurs contributions à la batterie lithium-ion.

BiographieModifier

ÉducationModifier

John B. Goodenough fréquente un pensionnat à la Groton School[2] avant de recevoir un B. S. (Baccalauréat universitaire en sciences) en mathématiques, avec la plus grande distinction "summa cum laude", de l’université Yale en 1944, où il est membre de la fraternité Skull and Bones[3]. Après avoir servi dans l’armée américaine en tant que météorologue [4] pendant la Seconde Guerre mondiale , il est retourné pour terminer un doctorat en physique sous la direction de Clarence Zener à l’université de Chicago en 1952.

Début de carrière chez Lincoln LaboratoryModifier

Au début de sa carrière, John B. Goodenough était chercheur au Lincoln Laboratory du MIT. Pendant ce temps, il faisait partie d'une équipe interdisciplinaire chargée de développer la mémoire magnétique à accès aléatoire (Mémoire vive). Ses efforts de recherche sur la RAM l'ont amené à développer les concepts d'ordonnancement orbital coopératif, également connu sous le nom de distorsion de Jahn – Teller coopérative, dans des matériaux à base d'oxydes, puis à développer les règles relatives au signe du superéchange magnétique des matériaux, désormais connus comme les règles Goodenough – Kanamori.

Poste à l'université d'OxfordModifier

 
Plaque bleue érigée par la Société royale de chimie commémorant les travaux en vue de la batterie lithium-ion rechargeable à Oxford.

À la fin des années 1970 et au début des années 1980, John B. Goodenough a poursuivi sa carrière à la tête du laboratoire de chimie inorganique de l’ université d’Oxford, où il a identifié et développé le LixCoO2 comme matériau de choix pour la cathode de la batterie rechargeable Li-ion qui est maintenant utilisé dans la quasi totalité des appareils électroniques portables d'aujourd'hui. Bien que Sony soit responsable de la commercialisation de la technologie, il est largement reconnu pour son identification et son développement originaux. Il a reçu le Prix Japonais en 2001 pour ses découvertes sur les matériaux essentiels au développement de piles rechargeables légères.

Professeur à l'université du Texas à AustinModifier

Depuis 1986, John B. Goodenough est professeur à l'université du Texas à Austin aux départements d'ingénierie mécanique et électrique de la Cockrell School of Engineering[5]. Durant son mandat, il a poursuivi ses recherches sur les solides conducteurs ioniques et les dispositifs électrochimiques. Son groupe a identifié le LixFePO4 comme un matériau de cathode moins coûteux et sans danger pour les applications électriques telles que les machines-outils et les véhicules électriques hybrides. Son groupe a également identifié divers matériaux d’électrodes et d’électrolytes prometteurs pour les piles à combustible à oxyde solide. Il est actuellement titulaire de la chaire d'ingénierie du centenaire de Virginia H. Cockrell.

John B. Goodenough travaille toujours à l'université à l'âge de 96 ans, dans l'espoir de trouver une autre percée dans la technologie des batteries[2],[6].

Le 28 février 2017, John B. Goodenough et son équipe de l'université du Texas ont publié un article dans la revue Energy and Environmental Science concernant leur démonstration d'une batterie solide entièrement incombustible, bon marché, à longue durée de vie et dotée d'une haute densité d'énergie, avec des temps rapides de charge et de décharge. Au lieu d'électrolytes liquides, la batterie utilise des électrolytes de verre qui permettent l'utilisation d'une anode en métal alcalin sans formation de dendrites. [7],[6],[8],[9]. Goodenough et sa collègue Maria Helena Braga détiennent un brevet sur les électrolytes solides via l’université du Texas, continuent de faire progresser la recherche sur les batteries et travaillent sur plusieurs autres brevets.

Enquêtes fondamentales tout au long de sa carrièreModifier

Sur le plan fondamental, ses recherches ont porté sur le magnétisme (par exemple, les règles de Goodenough-Kanamori) et sur la transition d'un comportement isolant magnétique vers un comportement métallique dans les oxydes de métaux de transition. Sur la base du théorème du viriel, il a reconnu que cette transition devrait être de premier ordre et que, dans les cas où la transition de phase se produit à une température trop basse pour la diffusion atomique, il en résulterait des instabilités du réseau. À ce croisement, ces instabilités conduisent à des ondes de densité de charge dans les oxydes à une seule valence et à des fluctuations de phase dans les oxydes à valences mixtes. Les fluctuations de phase sont responsables de propriétés physiques inhabituelles telles que la supraconductivité à haute température dans les oxydes de cuivre et une magnétorésistance colossale dans les oxydes de manganèse et de cobalt.

Il a également récemment contribué au développement de la batterie en verre, une batterie en développement, dotée d'un électrolyte en verre, dont la densité énergétique, la plage de température de fonctionnement et la sécurité sont supérieures à celles des batteries lithium-ion actuelles[10],[7].

DistinctionsModifier

Le professeur John B. Goodenough est membre de l'Académie nationale d'ingénierie des États-Unis, de l'Académie nationale des sciences, de l'Académie des sciences de France et de l'Académie royale des sciences exactes, physiques et naturelles d'Espagne. Il est l'auteur de plus de 550 articles, de 85 chapitres et critiques de livres et de cinq ouvrages, dont deux ouvrages phares, Magnetism and the Chemical Bond (1963) et Les oxydes des métaux de transition (1973). Goodenough est co-récipiendaire du prix Enrico Fermi 2009. Ce prix présidentiel est l’un des plus anciens et des plus prestigieux prix décerné par le gouvernement des États-Unis et porte des honoraires de 375 000 dollars. Il partage cet honneur avec le Dr Siegfried S. Hecker, professeur au département des sciences de la gestion et de l’ingénierie de l’université de Stanford. En 2010, il a été élu membre étranger de la Royal Society[11]. Le 1er février 2013, Goodenough s'est vu remettre la médaille nationale de la science[12]. En 2015, il a été inscrit avec M. Stanley Whittingham pour ses recherches novatrices conduisant au développement de la batterie lithium-ion sur la liste "Clarivate Citation Laureates" pour le prix Nobel de chimie par Thomson Reuters. En 2017, il a reçu le prix Welch en chimie[13].

La Royal Society of Chemistry décerne un prix John B Goodenough en son honneur[14].

John B. Goodenough a reçu un prix honorifique C. K. Prahalad de la part de Corporate EcoForum (CEF) en 2017. Le fondateur de la CEF, Rangaswami, a commenté : « John Goodenough est la preuve que l'imagination est mise au service du bien commun. Nous sommes ravis de reconnaître ses réalisations de longue date et espérons que sa dernière découverte aura des conséquences majeures pour l'avenir du stockage durable de batteries. »[15].

TravauxModifier

ArticlesModifier

Langue : (en-US)

LivresModifier

  • (en-US) John B. Goodenough, Magnetism and the Chemical Bond, Interscience-Wiley, New York, (ISBN 0-88275-384-3)
  • John B. Goodenough, Les oxydes des métaux de transition, Paris, Gauthier-Villars,
  • (en-US) John B. Goodenough, ed., Structure & Bonding, V. 98,

Notes et référencesModifier

  1. Prix Charles Stark Draper News , Académie nationale d'ingénierie. Récupéré le 1er mars 2015
  2. a et b LeVine, « The man who brought us the lithium-ion battery at the age of 57 has an idea for a new one at 92 » [archive du ], Quartz,
  3. Goodenough, John B., Witness to Grace, PublishAmerica, (ISBN 9781462607570, lire en ligne)
  4. (en-US) « His current quest | The University of Chicago Magazine », mag.uchicago.edu (consulté le 18 janvier 2018)
  5. Jim Henderson, « UT professor, 81, is mired in patent lawsuit », Houston Chronicle,‎ (lire en ligne)
  6. a et b « Lithium-Ion Battery Inventor Introduces New Technology for Fast-Charging, Noncombustible Batteries », Cockrell School of Engineering, (consulté le 11 mars 2017)
  7. a et b Braga, Grundish, Murchison et Goodenough, « Alternative strategy for a safe rechargeable battery », Energy and Environmental Science, (DOI 10.1039/C6EE02888H, consulté le 15 mars 2017)
  8. « Lithium-ion battery inventor introduces new technology for fast-charging, noncombustible batteries », EurekAlert!,
  9. [vidéo] Solid State Batteries For Electric Cars: A New Breakthrough By The Father of the Lithium-Ion Battery sur YouTube
  10. Tirone, « Google's Schmidt Flags Promise in New Goodenough Battery » (consulté le 21 mars 2017)
  11. « Foreign Members », Royal Society (consulté le 20 mars 2012)
  12. « Obama honors recipients of science, innovation and technology medals », CBS (consulté le 9 mars 2013)
  13. Welch Award 2017, sur welch1.org
  14. « Royal Society of Chemistry - John B Goodenough Award », Royal Society of Chemistry (consulté le 20 janvier 2015)
  15. (en) « C.K. Prahald award », sur corporateecoforum.com

AnnexesModifier