Les travaux de ce pionnier devraient élucider le mystère du mouvement ultrarapide des électrons dans les atomes et les molécules, ce qui aura des retombées importantes dans différents champs d’études, comme la technologie des cellules solaires et les matériaux quantiques. Pour avoir une idée de la vitesse des électrons, pensez à un objet qui se déplace un milliard de fois plus vite qu'un clin d’œil.
De petits dispositifs aux répercussions énormes
À l’heure actuelle, des installations de la taille de terrains de football, et coûtant des milliards de dollars, sont nécessaires pour capter ce phénomène extrêmement rapide. Le professeur Chang a une vision plus pratique : mettre au point la première source attoseconde miniaturisée de rayons X tendres au monde. Cette source émettrait des rayons X dans une large gamme d’énergies, ce qui permettrait aux scientifiques d’étudier chaque élément du tableau périodique grâce à la spectroscopie aux rayons X à l’échelle de l’attoseconde dans les laboratoires universitaires.
Cette technologie, qui tire parti des lasers à infrarouges moyens de haute puissance (un type de laser encore non commercialisé), pourrait nous aider à mieux comprendre le mécanisme fondamental des réactions photochimiques.
Les flashs de rayons X ultrarapides produits par les lasers à infrarouges moyens sont suffisamment rapides pour « photographier » les électrons en mouvement. « C’est comme si on faisait passer la lumière dans une machine à remonter le temps qui révèle les secrets les plus intimes de la matière », explique le professeur Chang.
Le stroboscope, une caméra à grande vitesse mise au point par Harold Edgerton dans les années 1930, capte une série d’images montrant un objet en mouvement en l’illuminant de brefs flashs de lumière visible, permettant ainsi aux gens d’observer les détails des actions des athlètes pour la première fois. Dans la même veine, la technologie du professeur Chang captera en temps réel le mouvement des électrons.
Pour des lendemains mieux éclairés et plus sains
Cette avancée ne vise pas seulement à satisfaire la curiosité des scientifiques, mais elle pourrait améliorer les panneaux solaires et accroître l’efficacité de médicaments et la rapidité d’appareils électroniques.
Voici un exemple concret : imaginez des panneaux solaires capables non seulement de transformer la lumière du soleil en énergie de façon plus efficace, mais de le faire de façon plus économique. On augmenterait ainsi la qualité et l’accessibilité des énergies renouvelables pour tout le monde, au profit de nos foyers et de la planète.
En outre, ce projet pourrait déboucher sur des instruments capables de diagnostiquer un cancer à ses débuts et de retirer des tumeurs avec précision, sans endommager les tissus sains autour. Il pourrait révolutionner l’oncologie et servir à mettre en place des pratiques de soins plus sûres et plus efficaces.
Le titulaire de la chaire
Reconnu à l’échelle internationale pour son leadership et ses travaux novateurs dans les domaines de la photonique ultrarapide et de la science de l’attoseconde, l'ancien chercheur de l'Université de la Floride centrale s’est consacré, pendant sa carrière, à élucider le mystère de la lumière et de la matière. En devenant titulaire de cette chaire, il va repousser les limites de notre perception et de notre compréhension du monde microscopique.
« Nous sommes à l’aube d’une nouvelle ère scientifique, où nous découvrirons les processus les plus rapides de la nature, déclare-t-il. C’est comme passer du noir et blanc à la couleur. »