Le Programme de bourses de nouveaux chercheurs du gouvernement de l’Ontario accorde des subventions de cinq ans pour financer les activités de formation au premier cycle, aux cycles supérieurs et au postdoctorat ainsi que celles des associées et associés de recherche et des techniciennes et techniciens, et pour appuyer les activités de sensibilisation des jeunes et les déplacements pour conférence. En 2022, il a soutenu les programmes de recherche novateurs en technologies quantiques de la professeure Adina Lucian-Mayer et du professeur Jean-Michel Ménard.
Le projet ainsi financé de la professeure Adina Luican-Mayer consiste à caractériser et à contrôler les défauts quantiques de matériaux bidimensionnels d’épaisseur atomique. Vu leur extrême finesse, ces matériaux donnent lieu à des effets quantiques particulièrement importants, d’où l’intérêt de les étudier et de les contrôler. Les défauts à l’échelle atomique des couches de matériaux bidimensionnels, comme l’absence ou la substitution d’atomes, ont un effet particulièrement marqué sur leurs propriétés électroniques et optiques en raison de la réduction de l’écrantage électronique en faible dimension. Pour corriger les défauts atomiques d’un cristal, caractériser leurs états quantiques électroniques et de tenter de les contrôler, il faut des microscopes à sonde locale. Le laboratoire de la professeure Lucian-Mayer possède ce genre d’équipement de pointe; il abrite notamment un microscope à effet tunnel à basse température sous ultra haut vide. Son équipe l’utilisera pour observer la structure et les fonctions d’onde quantique associées aux défauts ainsi que l’influence des divers substrats et champs électriques. Chaque défaut peut être compris comme une unité quantique aux états électroniques étroitement liés. La professeure Luican-Mayer a pour aspiration de localiser de manière déterministe ces défauts, ce qui mènerait à une nouvelle plateforme de simulation et de détection quantique. Ces travaux pourront bénéficier du nouveau laboratoire de pointe de l’Université d’Ottawa abritant un système de dépôt chimique en phase vapeur par composés organométalliques, l’une des rares installations dans le monde à pouvoir faire croître des matériaux bidimensionnels sur des plaquettes.
Peu de techniques permettent de contrôler les systèmes quantiques et d’exploiter leurs propriétés exceptionnelles efficacement.Le projet financé par le Programme de bourses de nouveaux chercheurs du professeur Jean-Michel Ménard vise à contrôler les systèmes quantiques avec des impulsions térahertz (THz) à champ élevé. Le rayonnement THz est situé entre le proche infrarouge et les micro-ondes. La plupart des systèmes THz ne donnent accès qu’à un domaine spectral restreint allant jusqu’à 3 THz. Le professeur veut élaborer un nouvel instrument pour faire passer ce seuil à 6 THz et l’utiliser pour contrôler des phénomènes quantiques comme la dynamique de condensats de Bose-Einstein, ces états quantiques macroscopiques composés de quasi-particules moitié lumière, moitié matière dans les semiconducteurs. Le professeur Ménard utilisera la capacité du rayonnement THz à manipuler ces systèmes hybrides lumière-matière par le stockage d’un état quantique, ce qui mènera à de nouvelles applications en détection et en informatique quantiques. Il combinera également des champs THz intenses et des résonateurs de métasurface pour former des hybrides d’ondes THz avec des molécules (d’eau, par exemple). Les métasurfaces, ce sont des interfaces optiques structurées à l’échelle de la sous-longueur d’onde, conçues pour avoir des propriétés optiques uniques. Dans le cadre de ces travaux, elles permettront de créer de fortes liaisons THz-eau pour abaisser le seuil de division des molécules d’eau, ouvrant la voie à une production d’énergie verte efficace. Le professeur Ménard croit qu’avec ses retombées économiques et environnementales, son projet s’inscrit dans l’air du temps.
Pour en savoir plus:
- Laboratoire de la professeure Luican-Mayer (en anglais seulement)
- Prevalence of oxygen defects in an in-plane anisotropic transition metal dichalcogenide (en anglais seulement)
- Laboratoire du professeur Ménard
- High-field THz source centered at 2.7 THz (en anglais seulement)
- Metamaterial-based octave-wide terahertz bandpass filters (en anglais seulement)
