Augustus Matthiessen

Issu d'une famille d'origine allemande installée à Londres, il traverse la Manche pour parfaire sa formation, étudiant la chimie auprès de Robert Bunsen à Heidelberg, figure emblématique de la chimie analytique et physique naissante, puis travaillant brièvement dans le laboratoire de Gustav Kirchhoff, pionnier de la spectroscopie et des lois des circuits électriques. C'est dans ces centres d'excellence européens qu'il acquiert une rigueur méthodologique qui marquera l'ensemble de ses travaux futurs.

De retour en Angleterre, Matthiessen enseigne la chimie au St Bartholomew's Hospital de Londres. Rapidement, ses recherches se concentrent sur les propriétés physiques des métaux et des alliages, un domaine d'une importance croissante pour l'industrie et la compréhension fondamentale de la matière condensée. Il ne se contente pas d'étudier les réactions chimiques; il s'attache à caractériser avec précision les propriétés physiques de substances de composition chimique contrôlée. Il perçoit intuitivement que les subtilités de la structure microscopique et de la composition chimique influencent profondément les propriétés macroscopiques, un point de vue qui le distingue.

Ses investigations sur la conductivité électrique des métaux et des alliages deviennent l'œuvre de sa vie. Il entreprend des mesures minutieuses et systématiques de la résistance électrique de divers métaux purs (autant que la technologie de l'époque le permet) et d'une vaste gamme d'alliages, variant la température. Il se distingue par sa quête de la pureté des matériaux, comprenant que les impuretés, même en faibles quantités, altèrent significativement les propriétés qu'il cherche à mesurer. Cette exigence de pureté n'est pas qu'une contrainte technique; elle reflète une conviction profonde que la connaissance fondamentale des propriétés de la matière, telles que la conductivité, exige une pureté sans compromis et une mesure d'une rigueur extrême.

C'est au cours de ces investigations, menées avec une patience et une précision remarquables, qu'il met en évidence une relation fondamentale concernant la résistivité électrique des métaux et de leurs alliages, ce que l'on nommera plus tard la règle de Matthiessen. Il observe que la résistivité d'un échantillon métallique donné semble être la somme de deux composantes : une composante dépendante de la température, caractéristique du métal "pur" idéal, et une composante indépendante de la température, mais dépendante de la concentration des impuretés ou des défauts structurels. De ses observations, il dégage l'idée, qu'il articule dans ses écrits, que la résistance totale peut être comprise comme la somme de contributions distinctes, chacune attribuable à une perturbation spécifique de l'ordre parfait du réseau cristallin – les vibrations thermiques (phonons) d'une part, et les défauts ou atomes étrangers d'autre part. Cette idée est d'une portée considérable, suggérant que les mécanismes de diffusion des porteurs de charge responsables de la résistance (collisions avec les phonons et collisions avec les impuretés/défauts) opèrent de manière largement indépendante et que leurs effets s'additionnent. Cette règle, initialement empirique, jette les bases de la compréhension moderne de la résistivité dans les métaux et les alliages, constituant un pont essentiel entre la composition chimique, la structure et les propriétés électriques.

Ses travaux ne se limitent pas à la règle éponyme. Il étudie les amalgames, les bronzes, les alliages de métaux précieux, contribuant à l'établissement de standards de résistance électrique, tels que l'unité de résistance adoptée par la British Association for the Advancement of Science. Ses mesures de la variation de la résistance avec la température pour divers métaux purs deviennent des données de référence pour des décennies. Il est reconnu par ses pairs pour l'excellence de son travail expérimental et est élu Fellow de la Royal Society en 1861, une marque de reconnaissance majeure dans le monde scientifique britannique. Tragiquement, Augustus Matthiessen met fin à ses jours en 1870, à l'âge de seulement 39 ans. Sa disparition prématurée prive la science d'un esprit brillant et d'un expérimentateur hors pair.