Opportunités uniques

Vanessa Wood appartient à ces scientifiques que l’on aime qualifier d’« Überflieger »: diplômée de Yale à 22 ans, docteure à 26 ans, professeure à 27 ans. Dans cet entretien, la sympathique chercheuse en nanotechnologie raconte ce qui l’a attirée du MIT (Massachusetts Institute of Technology) vers l’ETH — où elle travaille aujourd’hui notamment dans le nouveau « Binnig and Rohrer Nanotechnology Center ».

Auteur : Christine Heidemann

Madame Wood, comment avez-vous appris que l’ETH recherchait une professeure en nanophotonique et nanoélectronique ?
En février 2010, j’ai reçu un appel de l’ETH. L’ETH cherchait un représentant dans mon domaine et avait entendu dire que je postulais comme professeure. Ils m’ont donc demandé de soumettre mon dossier de candidature, ce que j’ai fait.

Qu’est-ce qui a motivé votre décision en faveur de Zurich ?
J’ai été extrêmement impressionnée par les ressources disponibles ici et par les autres scientifiques que j’ai rencontrés lors de ma visite. Il y avait clairement un fort esprit de collaboration et beaucoup d’enthousiasme pour la recherche.

Parlez-vous surtout des nouvelles ressources, notamment du nouveau centre de recherche en nanotechnologie à Rüschlikon, que l’ETH Zurich exploite conjointement avec IBM ?
Mon équipe et moi avons la chance d’avoir deux sites de recherche : le laboratoire optoélectronique au centre de l’ETH et le laboratoire de stockage d’énergie dans le « Binnig and Rohrer Nanotechnology Center ». Dans ce centre, il y a un environnement propre, partagé par l’ETH et IBM. Il est spécialement conçu pour introduire de nouveaux matériaux et procédés dans la fabrication standard. Une telle installation est essentielle pour exploiter le potentiel scientifique et industriel de la nanotechnologie. La plupart des salles blanches interdisent d’utiliser des nanomatériaux à des fins de recherche. Le « Binnig and Rohrer Nanotechnology Center » comble donc une lacune importante et établit de nouvelles références.

Sur quoi travaillez-vous précisément dans ces deux laboratoires ?
Nous étudions le transport de charge dans des systèmes à l’échelle nanométrique et utilisons ces connaissances, par exemple, pour la conception de cellules solaires, d’accumulateurs et de diodes électroluminescentes. Par exemple, nous nous concentrons sur de nouvelles méthodes de caractérisation des matériaux d’accumulation et sur la conception d’architectures de batteries innovantes. En réduisant la masse active des batteries, le rapport surface/volume augmente. Cela permet d’atteindre des courants de charge et de décharge plus élevés, ce qui pourrait être intéressant pour les applications dans les véhicules électriques.

De quelles tailles parlons-nous pour les nanomatériaux que vous utilisez ?
Nous parlons d’une échelle qui est 80 000 fois plus petite que le diamètre d’un cheveu humain. Dans nos laboratoires, nous nous intéressons à des matériaux de moins de 50 nanomètres. En dessous de ce seuil, les matériaux se comportent complètement différemment par rapport à des particules plus grosses du même matériau.

Pouvez-vous donner un exemple ?
Par exemple, si vous prenez quelques gros morceaux d’un matériau semi-conducteur optiquement actif, chaque morceau absorbera la même couleur de lumière. En revanche, si vous fabriquez à partir du même matériau des particules d’un diamètre de deux à dix nanomètres, chaque nanoparticule absorbera une couleur différente, car la structure électronique du matériau a été modifiée. Ces nanoparticules, que nous appelons points quantiques, sont extrêmement intéressantes pour des applications dans les cellules solaires et dans l’éclairage. Bien que ces points quantiques possèdent des propriétés optiques exceptionnelles, leur petite taille complique le transport de charge. Un de nos projets de recherche au laboratoire de nanoélectronique vise à trouver des moyens d’exploiter ces propriétés optiques avantageuses sans être limité par le mauvais transport de charge.

Quelle importance accordez-vous à la collaboration avec les chercheurs d’IBM ?
Les étudiants de l’ETH travaillant dans l’environnement propre du « Binnig and Rohrer Nanotechnology Center » ont la chance unique de partager ces locaux, équipements et ressources en savoir avec des chercheurs d’IBM, leaders dans la recherche et le développement en nanotechnologie. La proximité spatiale et intellectuelle dans le centre favorise considérablement nos interactions avec les chercheurs d’IBM, et nous sommes impatients de développer une collaboration encore plus étendue avec eux.

Beaucoup craignent que des nanoparticules ne se répandent de façon incontrôlée dans l’environnement. Que leur répondez-vous ?
Il faut d’abord comprendre que la nanotechnologie recouvre des réalités très diverses : certains groupes de recherche souhaitent utiliser des nanoparticules dans le domaine de la santé. Notre laboratoire, en revanche, ne travaille pas sur des applications biologiques. Nos nanoparticules sont encapsulées dans des dispositifs, de sorte qu’elles ne entrent pas en contact avec le corps humain ou l’environnement. Néanmoins, tous nos laboratoires sont équipés de systèmes de ventilation spéciaux et disposent de procédés chimiques spécifiques pour isoler les nanoparticules. Nous pensons qu’il faut prendre toutes les précautions nécessaires pour garantir la sécurité des chercheurs et éviter toute influence sur l’environnement.

Et qu’en est-il de la responsabilité des scientifiques eux-mêmes ?
Je crois qu’en tant que scientifiques et ingénieurs, nous avons le devoir éthique de considérer aussi les impacts de la fabrication et de l’élimination des matériaux et produits que nous développons. Cela concerne toutes les technologies, pas seulement les nanomatériaux. La première étape consiste à étudier les risques. En Suisse, nous avons la chance de pouvoir mener un dialogue constructif sur la sécurité grâce au programme national de recherche « Opportunités et risques des nanomatériaux », qui permet à la fois de promouvoir la sécurité et d’investir dans celle-ci.

Quand verrons-nous apparaître les premières cellules solaires nanométriques sur le marché ?
L’intérêt des entreprises est actuellement très élevé ; je pense que dans quelques années, nous verrons les premiers produits. Cependant, à mon avis, il faudra encore plusieurs années avant que l’utilisation de nanomatériaux dans les cellules solaires ne soit vraiment mature. Les nanomatériaux n’améliorent pas instantanément la technologie. Il faut surtout comprendre comment et quand les utiliser de manière la plus efficace. Mais ce qui rend ce domaine de recherche si passionnant, ce sont précisément ces questions ouvertes, par exemple, comment exploiter au mieux leurs propriétés innovantes.

Vanessa Wood
est depuis janvier 2011 au département d’informatique et d’électrotechnique de l’ETH Zurich. Elle y dirige le laboratoire de nanoélectronique. Auparavant, elle a occupé un poste de chercheuse postdoctorale sous la direction du professeur Yet-Ming Chiang et du professeur Craig Carter au département de science et ingénierie des matériaux du Massachusetts Institute of Technology (MIT), où elle étudiait des suspensions colloïdales nanostructurées pour des applications de stockage d’énergie. Vanessa Wood a obtenu un master of science et un doctorat au département d’électrotechnique et d’informatique du MIT. Là, elle a travaillé sur des nanocristaux colloïdaux et leur utilisation dans des dispositifs optoélectroniques tels que des diodes électroluminescentes et des cellules solaires.