J'aime que la nanotechnologie soit un domaine multidisciplinaire. C'est intriguant le nombre d'angles sous lesquels chaque problème peut être examiné. Pour ce faire, je trouve essentiel d'entretenir des relations non seulement avec mes voisins de laboratoire, mais avec d'autres groupes de recherche. Quand on se découvre des intérêts communs, on a avantage à établir une collaboration. Ainsi, pendant ma maîtrise, j'ai travaillé avec des théoriciens, des chimistes et des ingénieurs, même avec des chercheurs du département de musique. Ces partenariats m'ont permis de sortir de quelques culs-de-sac et de faire avancer ma propre recherche.

Ma thèse de maîtrise porte sur le graphène, une feuille d'atomes de carbone qui, par empilage, forme du graphite.

Isolé en 2004 par le groupe de l'Université de Manchester, ce matériau est la nouvelle étoile des nanotechnologies: le prix Nobel de physique 2010 a été attribué pour l'isolement d'une couche de graphène et plus de 10 000 articles ont déjà été publiés sur le sujet.

Les propriétés mécanique, thermique, électrique et chimique du graphène sont tout simplement incroyables. De l'épaisseur d'un atome, il ne ressemble à aucun matériau connu, mais tout n'est pas résolu, loin de là! Ma recherche doctorale porte sur trois problématiques: 1. améliorer la synthèse du graphène aux plans technique et économique, pour des fins industrielles; 2. améliorer sa conductivité électrique afin de solutionner la miniaturisation difficile du silicium; 3. démontrer son utilisation comme électrode transparente pour remplacer l'oxyde d'indium-étain (l'indium est en quantité très limité sur Terre, alors que le carbone abonde, est plus facile à synthétiser tout en étant remarquablement ductile).

J'espère donc contribuer à surmonter quelques-uns des obstacles à l'utilisation technologique du graphène. Cela permettra, ultimement, de rendre les appareils électroniques encore plus conviviaux et accessibles, notamment les écrans à cristaux liquides, à plasma ou tactiles et les cellules photovoltaîques. On peut déjà imaginer un iPad de l'épaisseur d'une feuille de papier qu'on pourra plier et ranger dans un portefeuille sans l'endommager.

Outre son intérêt technologique, le graphène, ultrasensible à l'environnement, pourrait être utilisé comme nanodétecteur de traces de gaz toxiques dans l'air. En outre, un groupe de Shanghai ayant tout récemment démontré que le graphène peut s'attaquer aux membranes cellulaires de la bactérie E. coli, on peut penser à des papiers antibactériens. La liste des applications potentielles du graphène est sans fin.

J'ai fait un baccalauréat à l'Université McGill dans le programme Honours physique. Au cours de la deuxième année, un professeur spécialisé en nanotechnologie et dont les intérêts correspondaient aux miens m'a offert un stage d'été. Il est ainsi devenu mon directeur de recherche en maîtrise. J'ai soumis mon mémoire fin d'août, puis j'ai commencé ma recherche doctorale à Ottawa, au Centre de recherche national du Canada (CNRC).

L'été suivant mon bac, j'avais travaillé dans une société de coutellerie. Cet emploi temporaire m'a permis d'améliorer mes compétences organisationnelles et relationnelles. Je n'avais aucune expérience en vente, mais la cuisine aussi est une passion. De retour à l'Université, j'ai voulu participer à la vie étudiante. J'ai initié des soirées de cuisine collective thématiques. Les recettes des mets préparés sont sur mon blog: Random Cuisine.

De temps à autre, je distribue des petites gâteries dans le département. Durant l'été, je fais de la crème glacée ou du sorbet à l'azote liquide (la saveur préférée de mon superviseur est le citron). C'est une façon rafraîchissante de communiquer avec mes collègues de travail et mon directeur de recherche!

Sérieusement, je cherche constamment à enrichir mes connaissances et cela dans plusieurs domaines. Je crois avoir les qualités d'un bon scientifique: minutieux, fiable, ouvert, patient... L'idée de la découverte continue de m'enthousiasmer après quatre années en recherche, comme physicien expérimentaliste. Avant même d'avoir commencé mon doctorat, j'avais déjà publié trois articles scientifiques et eu l'honneur de présenter mes résultats à des conférences provinciales et internationales. Dans ces événements, on rencontre de grands chercheurs, on discute avec eux de nos expériences et on partage nos petits trucs de laboratoire.

Généralement, le billet d'avion est payé par la conférence ou le directeur de recherche. N'ayant pas beaucoup voyagé dans mon enfance, ce sont là de belles occasions de combiner voyage et travail.

À court terme, je pourrais être technicien de laboratoire en milieu universitaire. J'aime aider les étudiants à résoudre des problèmes expérimentaux. Mais si je me projette dans le futur, je me vois diriger une équipe de scientifiques dans le domaine de la nanotechnologie. Dans un institut de recherche ou en industrie, je ne sais pas encore... L'un comme l'autre m'apparaît enrichissant et stimulant!

Je suis né à Montréal, de parents d'origine chinoise. Déjà, au primaire, la science m'intriguait: biologie, astronomie, chimie, physique... Avec mon frère, je jouais à des jeux vidéos de logique et de stratégies: «Comment terminer cette mission?»; «Comment résoudre ce casse-tête en trois déplacements?» Nous avions une grande facilité à manier les nombres, à analyser une situation et à appliquer nos conclusions à une situation concrète. Au secondaire, en mathématiques 536, j'utilisais la calculatrice scientifique TI-83. Je m'amusais à programmer des jeux sur cette calculatrice : pendu, calcul à difficulté croissante, etc.

Au moment de choisir une institution collégiale, j'ai profité de plusieurs journées «portes ouvertes». Le Cégep du Vieux-Montréal m'a attiré parce qu'il offrait des cours de programmation, en plus des cours de sciences de la nature.

Mon inscription dans un programme universitaire de physique a été une surprise pour moi: jusque-là, je trouvais les notions de cette discipline difficiles à saisir et à visualiser. Mais j'ai eu la piqûre suite à une démonstration de conservation du moment cinétique: debout sur une plate-forme mobile, une personne tenait une roue de bicyclette en mouvement, l'inclinait à 180o et la plate-forme bougeait comme par magie.

Un reportage diffusé à Découverte m'a aussi influencé dans le choix de ma carrière. Il s'agissait de l'implication de la nanotechnologie non seulement en physique, mais en chimie, médecine et robotique. J'ai été renversé par l'énorme progrès de la nanotechnologie: la manipulation à l'échelle atomique était réalisable!

Dans le monde de l'infiniment petit, les lois de la physique classique ne s'appliquent plus; la nanotechnologie est régie par les lois quantiques et un matériau mesurable sur une échelle millimétrique n'a pas nécessairement les mêmes propriétés que sa version nanométrique. Fascinant!

Si, assez rapidement, il a été clair que je m'orientais en nanotechnologie, j'avais du mal à décider quelle branche choisir: la chimie ou la physique? D'un côté, je trouvais intéressant de synthétiser des molécules et de mélanger des produits chimiques. De l'autre, il s'agissait de comprendre ce qui se passe autour de nous, physiquement. Le choix était difficile; j'ai consulté mes professeurs et des membres de ma famille. J'ai finalement opté pour la physique appliquée à la nanotechnologie.

Le cinéma de science-fiction fait miroiter des robots minuscules qui pénètrent dans le corps humain pour le rendre malade ou, au contraire, lui donner de super-pouvoirs. Si cette image de la nanotechnologie est loin de la réalité, les retombées scientifiques attendues de cette discipline en plein essor sont bel et bien spectaculaires.

On qualifie de nanotechnologie tout assemblage d'atomes ou de molécules aux nouvelles propriétés, d'une taille inférieure à 40 nanomètres. Qu'est-ce qu'un nanomètre? Un milliardième de mètre. Ou un millionième de millimètre. C'est cent mille fois plus petit que le diamètre d'un cheveu ! Beaucoup trop petit pour être observé à l'aide de la microscopie conventionnelle. Des outils spéciaux ont donc été mis au point pour travailler à cette très petite échelle. Et cela n'est qu'un début sur la voie de la miniaturisation car, depuis peu, les chercheurs sont parvenus à manipuler individuellement les atomes.

Jusqu'à présent, les principaux secteurs de consommation où l'on retrouve des produits issus de la nanotechnologie sont les soins personnels (cosmétiques, crème solaire...), les sports (vêtements, accessoires...), l'électronique et l'informatique.

Les premières applications nanotechnologiques bénéficient aussi à la médecine où l'on met au point des appareils de la grosseur d'une pièce de monnaie pour détecter en quelques heures des substances nocives ou diagnostiquer des maladies infectieuses, alors que les tests habituels ne révèlent le résultat qu'après un ou deux jours. Une différence qui peut sauver des vies! Et bientôt, des médicaments issus de procédés nanotechnologiques cibleront le site où ils doivent agir. Il sera possible de s'attaquer spécifiquement à une tumeur ou à un organe malade, en évitant les effets secondaires indésirables. La nanotechnologie pourrait de plus permettre de mieux comprendre le fonctionnement des cellules, des protéines et de l'ADN.

Certains matériaux créés à l'aide de la nanotechnologie ont des propriétés actives qui changent avec l'environnement. Par exemple, les fenêtres autolavantes contiennent des nanoparticules hydrophobiques activées par les rayons solaires pour dégrader la saleté; la pluie fait le reste. De même, l'industrie développe des tapis et des tissus autonettoyants.

Le carbone – abondant sur Terre, alors que beaucoup des métaux utilisés en électronique sont rares – conduit bien l'électricité. Il entre dans des composantes électroniques de plus en plus miniaturisées, et on entrevoit son utilisation dans des piles légères, rechargeables très rapidement. Intéressant quand on pense que le principal obstacle à la voiture électrique est la durée de charge de la batterie.

Un premier matériau nanotechnologique a déjà des applications industrielles: le nanotube de carbone, deux cents fois plus solide que l'acier, mais six fois plus léger. Il est notamment utilisé pour améliorer les propriétés mécaniques, thermiques et électriques de certains polymères. En processus de développement, un tout nouveau a des propriétés encore plus extraordinaires: le graphène, constitué d'une couche de carbone de l'épaisseur d'un seul atome.

Ultrasensible à l'environnement, le graphène serait capable de détecter des polluants atmosphériques et des bactéries nocives. Comme le nanotube de carbone, il permettra de réduire le coût des panneaux solaires, tout en augmentant leur efficacité.

Les ingénieurs utilisent depuis longtemps le carbone pour renforcer divers matériaux existants.

Nanotube de carbone et graphène nous promettent, dans un avenir pas si lointain, d'importantes avancées technologiques, notamment des véhicules à la fois plus solides et plus légers, donc plus sécuritaires, plus économes en énergie et, par conséquent, moins polluants.

On ne fait qu'entrevoir aujourd'hui les possibilités qu'offrent les nanotechnologies pour concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés insoupçonnées. Cet immense potentiel intéresse des spécialistes de nombreux domaines: biologistes, chimistes, physiciens, ingénieurs, designers industriels, etc. Ils ne manqueront pas de travail au cours des prochaines décennies! Cependant, il ne faut pas occulter les risques environnementaux et sanitaires associés aux nanoparticules et à certains de leurs usages.