Des échanges scientifiques renforcent le modèle de laser nanotechnologique

Une modélisation plus précise de l’interaction laser-matière, menée dans le cadre du projet ATLANTIC financé par l’UE, pourrait déboucher sur de nouvelles applications industrielles et contribuer à faire de la Bulgarie un important pôle de recherche dans ce domaine.

Recherche fondamentale

Dans la nature, les structures nanométriques à la surface des matériaux leur confèrent des propriétés telles que les couleurs vives des ailes de papillon et les qualités hydrophobes d’une feuille de lotus. En laboratoire, les scientifiques peuvent reproduire ce processus à l’aide de rafales de lumière laser intense, qui créent de nouveaux matériaux aux propriétés recherchées. «La technologie laser à impulsions courtes pourrait apporter des solutions pour de nombreuses applications industrielles», explique la coordinatrice du projet ATLANTIC Tzveta Apostolova(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de la Nouvelle Université bulgare(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Il s’agit notamment d’un microprocessus de création de biopolymères et d’alliages métalliques pour la fabrication de stents médicaux, de l’élimination de fines couches de cellules solaires, du perçage de microvias sur les circuits imprimés, ainsi que de la formation de nanostructures utilisées pour le stockage en mémoire dans les composants électroniques et les implants osseux.» Les nanostructures elles-mêmes sont utilisées dans les implants osseux et dentaires, pour l’accélération des particules et pour le stockage en mémoire dans les composants électroniques.

Comprendre les effets de la lumière laser à l’échelle nanométrique

Le projet ATLANTIC, soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre),se proposait de renforcer l’excellence bulgare et, plus largement européenne, dans ce domaine, principalement en créant un réseau mondial de scientifiques et en favorisant les échanges universitaires. Les pays qui ont participé au projet sont l’Argentine, le Japon et l’Ouzbékistan, ainsi que plusieurs États membres de l’UE. Une quarantaine de chercheurs confirmés ou en début de carrière ont voyagé et travaillé dans différentes institutions pendant quelques mois, dans le cadre du projet. Ils ont ainsi pu découvrir des environnements culturels différents et échanger des idées. L’un des principaux objectifs était de développer et de former les chercheurs aux nouvelles techniques de simulation quantique, qui permettent de mieux prévoir les effets de la lumière laser à l’échelle nanométrique sur les matériaux. «Nous voulions vraiment faire progresser ces techniques et les amener au-delà de l’état de l’art», explique Tzveta Apostolova. «À terme, l’objectif est d’introduire le pouvoir prédictif de ces techniques quantiques théoriques dans les modèles que pourraient utiliser les entreprises et groupes d’ingénierie laser.»

Rassembler des communautés scientifiques mondiales

Le travail collaboratif du projet a débouché sur la publication d’un certain nombre d’articles(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui ont contribué à faire progresser la compréhension scientifique de la réaction des matériaux à l’irradiation laser. Cela pourrait ouvrir la voie à de potentielles applications industrielles dans des domaines tels que la physique des lasers, la chimie, la biologie et les produits pharmaceutiques. Pour Tzveta Apostolova, l’un des principaux avantages du projet réside dans les échanges de recherches. «Ces événements ont démontré l’importance de la communication entre les communautés scientifiques, en particulier en période de troubles géopolitiques profonds», ajoute-t-elle. «L’interdisciplinarité a été au cœur du projet, et nous avons pu réunir des experts en physique des matériaux, en chimie quantique, en ingénierie des matériaux et en traitement laser des matériaux.» Les détachements ont constitué la première expérience scientifique en dehors de leur pays d’origine pour de nombreux chercheurs en début de carrière. «Il s’agit d’expériences fondatrices», souligne Tzveta Apostolova. «Nous espérons que ces échanges serviront de catalyseurs à de futures initiatives dans l’esprit du projet ATLANTIC.» Les initiatives futures pourraient notamment porter sur la modélisation théorique des interactions laser-matière et sur une meilleure compréhension des phénomènes à l’échelle nanométrique qui sont restés inexpliqués jusqu’à présent.

Des installations d’expérimentation et de simulation en Bulgarie

La Nouvelle Université bulgare entend désormais poursuivre ce travail en continuant à collaborer avec les communautés scientifiques de toute l’Europe. «Ce serait fantastique que cela puisse mener à la création de laboratoires à petite échelle en Bulgarie», déclare Tzveta Apostolova. «Cela permettrait aux jeunes chercheurs de mener ici même des expériences et des modélisations de pointe sur l’interaction laser-matière. Nos jeunes chercheurs sont brillants et ambitieux, et des projets comme ATLANTIC sont vraiment très importants.» Ils pourraient renforcer les compétences du pays en matière de recherche dans un domaine potentiellement lucratif. L’industrie mondiale de la technologie laser était récemment évaluée(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à 20 milliards EUR et devrait valoir 33,1 milliards EUR d’ici à la fin de 2034.