(C) Uwe Hentschel

Massimiliano Esposito veut élaborer des nanosystèmes synthétiques à très haut rendement, qui pourraient par exemple servir à développer des technologies d’information économes en énergie et rapides.

Du fait des oscillations thermiques, les nanosystèmes sont constamment en mouvement. La connaissance de ces mouvements est un préalable à l'utilisation efficace de ces systèmes.  

Il s'agit, au fond, d'une révolution industrielle, en petit. Ce « petit » ne rend toutefois compte que très imparfaitement de la différence de dimension. En effet, l'échelle que nous évoquons ici est du domaine de la nanométrie. Une dimension qui n'est visible qu'au microscope électronique.

Massimiliano Esposito sait bien de quoi il s'agit. Ce physicien de l'Université du Luxembourg a fait de la nanotechnologie son domaine de prédilection. Il nous en parle. « Du fait des oscillations thermiques, les nanosystèmes sont constamment en mouvement » déclare-t-il. « Ce qu'il nous faut, ce sont de bonnes stratégies pour exploiter ces mouvements à notre profit ».

Les nanosystèmes présentent une grande variabilité statistique dans leur comportement

L'étude des processus thermodynamiques ne date pas d'hier. Au début du XIXe siècle déjà, les scientifiques s'intéressaient à la redistribution de l'énergie dans ses différents états, par exemple avec la machine à vapeur. « Il s'agissait à l'époque de savoir combien d'arbres il fallait abattre pour obtenir une quantité déterminée d'énergie » affirme le chercheur. « Aujourd'hui, nous sommes en mesure de savoir combien d'énergie une cellule doit dépenser pour atteindre ce dont elle se nourrit dans son environnement ».

À l'époque, maîtriser les effets des variations thermiques constituait déjà un véritable défi pour les scientifiques. Il en a longtemps été de même dans la recherche sur les oscillations thermiques des nanoparticules. « Les nanosystèmes présentent une grande variabilité statistique dans leur comportement » explique M. Esposito. « Ce que nous voyons à l'œil nu est le comportement moyen des composantes microscopiques d'un système » ajoute-t-il. « Mais si nous regardons de plus près, nous verrons des oscillations extrêmes ».

C'est pourquoi M. Esposito et son équipe travaillent sur une théorie de la thermodynamique stochastique. « En évoluant, les systèmes biologiques ont trouvé des moyens pour fonctionner de manière efficace au niveau moléculaire » dit-il. « J'aimerais comprendre, grâce à la thermodynamique stochastique, non seulement comment elles fonctionnent, mais aussi élaborer des nanosystèmes synthétiques à très haut rendement, qui pourraient par exemple servir à développer des technologies d'information économes en énergie et rapides ».

Recevoir le fameux « Consolidator Grant » du Conseil européen de la recherche

Son poste au Luxembourg, le chercheur de 38 ans le doit au programme ATTRACT du FNR, qui vise à attirer de jeunes scientifiques de haut niveau dans des domaines de recherche qui revêtent une importance stratégique. Ces jeunes sont recrutés à l'étranger et reçoivent un financement de départ qui leur permet de mettre sur pied leur propre groupe de recherche au Luxembourg.

Remplissant l'ensemble des conditions fixées, M. Esposito, qui a étudié et a été reçu docteur en physique à Bruxelles, puis a travaillé en Californie, a posé sa candidature pour bénéficier de ce programme de soutien. Et elle a été retenue. Depuis 2012, le soutien apporté par le FNR pour ses travaux de recherche dépasse 1,6 million d'euros. Pour M. Esposito, cela a été un coup de chance. « J'ai les coudées franches, je bénéficie d'un soutien total et je peux me concentrer entièrement à mon travail » dit-il.

Le programme de soutien court jusqu'à la fin 2016. Mais le physicien de l'Université du Luxembourg n'a aucun tracas à se faire quant à savoir comment ses travaux de recherche seront financés ensuite. M. Esposito vient en effet de se voir décerner le fameux « Consolidator Grant » du Conseil européen de la recherche (CER), une des bourses de recherche les plus convoitées d'Europe. L'expert en thermodynamique des nanosystèmes va ainsi bénéficier d'une nouvelle enveloppe de 1,7 million d'euros pour les cinq prochaines années.

« Après ces presque quatre années et demie de recherche au Luxembourg, cette bourse est une récompense formidable » confie-t-il. « Et elle prouve que nous avons fait du bon travail ». M. Esposito est convaincu que cette nouvelle théorie sera d'une importance décisive pour les nanotechnologies et la biologie moléculaire. Exactement comme l'a été la thermodynamique classique pour la production de sources d'énergie efficaces et fiables au temps de la révolution industrielle.

Auteur: Uwe Hentschel

Photo: Uwe Hentschel

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