(C) Michel Brumat / University of Luxembourg
À long terme, lAlexandre Tkatchenko espère développer des méthodes qui pourraient aider à concevoir des matériaux intelligents et réactifs.
Le chercheur Alexandre Tkatchenko étudie les interactions entre les molécules qui déterminent les propriétés et le comportement des matériaux.
« Beaucoup de phénomènes courants que nous considérons comme normaux, par exemple, la congélation de l’eau ou la prise de médicaments pour le traitement de maladies, sont possibles grâce aux interactions entre les molécules étudiées dans la mécanique quantique », explique le professeur Alexandre Tkatchenko de l'unité de recherche en Physique et Sciences des matériaux de l’Université du Luxembourg en parlant de son travail. « Cependant, notre compréhension des interactions moléculaires sous-jacentes dans de grands systèmes est encore superficielle. »
Son projet vise à développer des méthodes avancées qui aident à créer des modèles de matériaux composés de milliers de molécules. « Avec de tels modèles, nous serons capables de prédire le comportement de ce type de grandes structures moléculaires avec une précision et une efficacité sans précédent. »
Une prestigieuse bourse du ERC
À long terme, le professeur Tkatchenko espère développer des méthodes qui pourraient aider à concevoir des matériaux intelligents et réactifs, comme des machines moléculaires avancées qui auraient des applications dans la médecine personnalisée, l'amélioration de la propreté de l’environnement, le transport et le stockage de l’énergie.
Le scientifique s’est récemment vu octroyer la très renommée « Consolidator Grant » du Conseil européen de la recherche (CER). Il recevra un financement d’environ 1,8 million d’euros sur cinq ans pour son projet de recherche « Au-delà des molécules statiques : la modélisation des fluctuations quantiques dans des environnements moléculaires complexes » (BeStMo : Beyond Static Molecules). Après le Starting Grant octroyé entre 2011 et 2016, il s'agit là de la deuxième subvention que le professeur Tkatchenko obtient de l’ERC.
Pendant les cinq dernières années, son groupe de recherche a développé des méthodes pour la modélisation desdites « forces de van der Waals » qui font partie d’une large série d’interactions intermoléculaires. Ces méthodes sont maintenant utilisées à travers le monde entier dans le cadre de programmes informatiques destinés à la modélisation de matériaux et serviront de base pour le projet BeStMo. Avec ce nouveau financement, le groupe de recherche a pour but de développer des méthodes de modélisation en mécanique quantique pour toutes les interactions intermoléculaires connues et de combiner des modèles physiques avec l’apprentissage automatique (intelligence artificielle) en vue de découvrir des phénomènes inédits dans des systèmes moléculaires complexes.
Développer des outils de simulation moléculaire de nouvelle génération
En collaboration avec des chercheurs de la Technische Universität Berlin et du Fritz-Haber-Institute der Max-Planck-Gesellschaft, le professeur Tkatchenko a développé un algorithme informatique capable de générer de nouvelles connaissances sur des systèmes moléculaires complexes à partir de données chimiques. Ils ont publié leurs résultats en Janvier 2017 dans la célèbre revue scientifique Nature Communications.
« Nous voulons démontrer le pouvoir prédictif de nos méthodes en les appliquant à des problèmes de société, tels que la dynamique des médicaments, la dynamique de l’eau ou la formation des nuages », explique le professeur Tkatchenko, avant d'ajouter : « L‘aspect le plus important que je retiens suite à la préparation et à l’obtention d’une bourse de de l’ERC, c’est que mon projet personnel qui remonte à de nombreuses années va enfin prendre forme, grâce à une équipe solide de chercheurs d’excellence qui auront pour objectif commun le développement d'outils de simulation moléculaire de nouvelle génération. Je suis très reconnaissant envers l’Université du Luxembourg qui a entrepris de nombreuses démarches pour contribuer au succès de ma candidature auprès de l’ERC. »
Auteur: University of Luxembourg
Photo © Michel Brumat / University of Luxembourg
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Les Consolidator Grants de l’ERC sont remis à des jeunes chercheurs d’excellence pour les aider à constituer leur propre équipe de recherche indépendante autour d'un programme. L’ERC souhaite ainsi favoriser la nouvelle génération de chercheurs de haut-niveau qui stimulent l'innovation et faire en sorte que leurs talents restent en Europe. Jusqu’à maintenant, quatre chercheurs de l’Université du Luxembourg ont obtenu une bourse de l’ERC.
Après les professeurs Jan Lagerwall, Stéphane Bordas et Massimiliano Esposito, le professeur Alexandre Tkatchenko est déjà le quatrième chercheur de la Faculté des Sciences, de la Technologie et de la Communication (FSTC) à recevoir la prestigieuse bourse de l’ERC.
