Deux jeunes chercheurs lauréats d'une bourse du programme ERC Starting Grant

Le Collège de France se réjouit du succès de deux jeunes chercheurs "prometteurs", lauréats d'une bourse du programme ERC (European Research Council) Starting Grant.

- Sophie Carenco, chargée de recherche CNRS, membre de l'équipe de recherche Matériaux Hybrides et Nanomatériaux du Laboratoire Chimie de la Matière Condensée de Paris (UPMC/CNRS/Collège de France) dirigée par le Pr Clément Sanchez pour son projet Nanoparticles as Partners in Frustrated Lewis Pairs: Boosting the Surface Reactivity of Inorganic Nanoparticles

- Sylvain Nascimbene, membre de l'équipe de recherche Condensats de Bose-Einstein du Laboratoire Kastler Brossel (ENS/UPMC/CNRS/Collège de France) dirigée par le Pr Jean Dalibard pour son projet Exploring topological matter with atomic Dysprosium

©Laurent Ardhuin pour l'UPMC

Sophie Carenco, ingénieure de l’Ecole polytechnique et docteur de l’UPMC (2011), explore le domaine de la de la « Nanochimie », une science au carrefour de la chimie moléculaire et de la chimie des matériaux. Après un post-doctorat au Lawrence Berkeley National Laboratory à Berkeley en Californie (2012-2013), puis un retour en France en 2014, au Collège de France, dans l’équipe du Pr. Clément Sanchez (Chaire de Chimie des Matériaux Hybrides), elle intègre la même année le CNRS en tant que Chargée de Recherche.

Ses travaux de recherche portent sur la fabrication de nanoparticules métalliques, des objets contenant quelques milliers d’atomes qu’elle obtient via des réactions chimiques dans des solvants organiques. Elle s’intéresse notamment à l’incorporation d’éléments chimiques plus légers (phosphore, soufre, carbone, etc.) dans ces petits morceaux de métaux : ceux-ci leur confèrent des caractéristiques aussi inattendues qu’intéressantes, dans leur interaction avec la lumière (ajustement du band-gap), avec un courant électrique (électro-catalyse et stockage électrochimique de l’énergie) ou encore avec des gaz telles que le dioxyde de carbone, le dihydrogène ou les oxydes d’azote (catalyse).

Son projet ERC porte sur ce dernier aspect : il s’agit de bâtir à la surface de nanoparticules une « pince moléculaire » qui sera capable, à 25 °C, de casser les liaisons chimiques carbone-oxygène, hydrogène-hydrogène, etc., puis d’en former de nouvelles pour produire d’autres molécules à plus forte valeur ajoutée. Ces pinces moléculaires seront dans un premier temps bien fragiles, mais elles offriront peut-être une nouvelle voie vers la transformation efficace et peu coûteuse de molécules abondantes dans des conditions aussi douces que celles que le monde vivant met en œuvre.

Sylvain Nascimbene, maître de conférences à l'École Normale Supérieure, étudie le comportement de gaz d'atomes de Dysprosium refroidis à très basse température, de manière à adopter un comportement collectif quantique et former des états de la matière originaux.

Après une thèse de doctorat à l'École Normale Supérieure effectuée dans le groupe de Christophe Salomon, il a effectué un séjour post-doctoral à l'institut Max-Planck d'optique quantique (Munich) dans le groupe d'Immanuel Bloch. Il a ensuite intégré en 2011 l'équipe du Pr. Jean Dalibard (chaire Atomes et rayonnement), qui s'est installée dans les laboratoires du Collège de France en 2014.

Ses travaux de recherche consistent en l'étude expérimentale d'échantillons gazeux d'atomes de Dysprosium. En manipulant les atomes au moyen de faisceaux lasers, ces systèmes sont refroidis de sorte que leur comportement collectif soit régi par les lois de la physique quantique. Ces gaz peuvent alors être utilisés pour créer différents états de la matière quantique, et explorer leur comportement physique. Par analogie, ces études ont des répercussions dans la compréhension de divers problèmes, tels que la conduction électrique dans les métaux ou les interactions entre les différents constituants d'un noyau atomique.

Le projet ERC vise à utiliser ce dispositif expérimental pour produire des états de la matière originaux, dits topologiques. Par analogie avec la topologie en mathématiques, un système quantique topologique présente une propriété singulière : certaines de ses caractéristiques physiques conservent dans le temps une valeur bien déterminée, même si le système est perturbé de l'extérieur. Ce type d'états de la matière pourrait permettre de définir des étalons physiques de grande précision. Il pourrait aussi servir à  résoudre l'extrême sensibilité à l'environnement des systèmes utilisés pour l'information quantique.