Fils d'Alexandre du Hamel, seigneur de Denainvilliers, dans le Gâtinais, Duhamel du Monceau naît à Paris, fait ses études au collège d'Harcourt et, insatisfait de son savoir, forme le vœu de consacrer sa vie à la science. Pour être tout à elle, il ne se marie pas. Il habite près du Jardin du roi, l'un des rares endroits où il puisse apprendre ce qu'il désire savoir et où il fréquente Bernard de Jussieu, Goeffroy, Vaillant.
Sa première recherche personnelle porte sur la « mort du safran ». Au printemps, des feuilles sèchent, les bulbes noircissent et meurent et le mal s'étend de proche en proche dans le champ. Duhamel trouve au contact de l'oignon des corps rouge foncé d'où partent des filaments violets. Or un bulbe sain mis en terre dans un pot avec un corps rouge noircit et meurt, tandis que la terre est pleine de filaments violets : la mort est causée par un champignon parasite. Ce travail est publié dans les Mémoires de l'Académie des sciences en 1728, et Duhamel est nommé à un poste d'adjoint-chimiste dans cette même Académie ; en effet, il réalise quelques excellents travaux de chimie, donnant une définition parfaite de la méthode chimique. Il s'intéresse aussi à la physique. Mais c'est à juste titre qu'il devient associé-botaniste (1730), puis pensionnaire-botaniste (1738) à l'Académie ; car c'est de botanique que traite son œuvre principale.
Par exemple, il étudie la croissance de l'arbre ; faut-il croire, avec Malpighi, que c'est la couche interne de l'écorce qui produit une nouvelle couche de bois ? ou bien, avec Hales, que c'est le bois le plus jeune qui se développe vers l'extérieur ? ou bien serait-ce un suc gélatineux, le cambium, qui, s'amassant au contact du bois, en organiserait une couche nouvelle ? Il fait toutes sortes d'expériences ; greffes, mise en place d'une lame mince d'étain ou de fils d'argent qu'il fait passer à des niveaux divers, bois jeune, liber, écorce. Il les recherche dans le tronc après deux ou trois ans ; il montre ainsi que ce n'est pas le bois … ]
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