Conférence des nouveaux professeurs du printemps 2019

Chimie des matériaux et nanophotonique : Vers la nouvelle génération des bioprobes et des convertisseurs d'énergie

Par Eva Hemmer, Professeure adjointe au département de chimie et sciences biomoléculaires

Résumé : En raison de leurs propriétés optiques et magnétiques exceptionnelles, les composés à base de terres rares ont été proposés pour être utilisés dans un large éventail d'applications, notamment dans les domaines de la biomédecine, de l'optoélectronique et de la conversion d'énergie solaire. Par exemple, les matériaux à base de terres rares ont une capacité d‘émettre de la lumière visible et proche infrarouge (NIR) sous excitation NIR, ce qui est très recherché pour les applications biomédicales. En effet, la lumière NIR pénètre plus profondément dans les tissus biologiques et est moins phototoxique que la lumière UV couramment utilisée pour les bioprobes optiques. Nos nanomatériaux préférés sont les fluorures à base de terres rares (MREF4, M = métaux alcalins, RE = terres rares), et nos recherches portent sur les défis entourant leur synthèse ainsi que sur l'établissement des relations entre leur structure et leur propriété. Ces informations sont cruciales pour la compréhension des processus physico-chimiques fondamentaux de ces matériaux et sont nécessaires pour la conception des bioprobes et des convertisseurs d'énergie de prochaine génération. Cette présentation décrira le panorama polyvalent des matériaux à base de terres rares et mettra l'accent sur la synthèse des matériaux ainsi que les caractéristiques optiques et magnétiques spécifiques aux terres rares.

Biographie : Eva Hemmer a obtenu son doctorat en Science des matériaux à l'Université de la Sarre (Allemagne, 2008), où elle s'est concentrée sur la synthèse des alcoxydes de terres rares et leur décomposition en nanomatériaux inorganiques contenant des terres rares. Elle a approfondi ces connaissances au cours de ses études postdoctorales sur la bioimagerie dans le proche infrarouge à base des terres rares à l'Université des Sciences de Tokyo (2009-2012). En 2013, elle a reçu une bourse postdoctorale de la Fondation Alexander von Humboldt pour rejoindre les groupes des Profs. Fiorenzo Vetrone et François Légaré à l'INRS-EMT (Université du Québec, Canada, 2012-2015) pour développer des nanothermomètres basés sur des nanoparticules de conversion vers le haut. Au cours de l'hiver 2016, Eva est arrivée à Ottawa au Département de chimie et des sciences biomoléculaires pour étudier et concevoir de nouveaux nanoporteurs multifonctionnels à base de terres rares pour des applications dans les domaines du biomédical et de la conversion énergétique.


Spectroscopie THz ultra-rapide – tout est question de timing

Par Jean-Michel Ménard, Professeur adjoint au département de physique

Résumé : L’infra-rouge lointain, la région du spectre électromagnétique qui comprend les longueurs d’onde entre 10 µm et 1 mm et qui est aussi connue sous le nom de « bande térahertz (THz) », est récemment devenue un domaine de recherche et développement à part entière. En effet, cette région du spectre peut être utilisée pour obtenir des informations uniques sur le spectre rotationnel des molécules, le spectre vibrationnel des solides, les résonances de plasmons dans les semi-conducteurs et plusieurs transitions électroniques associées à des quasi-particules comme les excitons. La spectroscopie THz résolue en temps est une technique de caractérisation des solides, liquides et gaz qui repose sur la génération et la détection d’impulsions verrouillées en phase à large spectre dans la région de l’infra-rouge lointain. Cette technique permet de tracer l’oscillation du champ électrique de la lumière pour obtenir, de façon unique, une information simultanée sur l’amplitude et la phase optique. Cela permet d’étudier un matériau, avec lequel l’onde optique interagit, puisque son spectre d’absorption et son indice de réfraction peut ainsi être déterminés de façon directe. De plus, la spectroscopie THz résolue en temps est une technique ultra-rapide qui permet d’obtenir ces informations dans un laps de temps très court. En utilisant cette technique de façon successive on peut effectivement reconstruire le film de la dynamique interne dans un matériau avec une résolution temporelle s’approchant de la femto-seconde. C’est pourquoi les techniques de caractérisation THz sont maintenant utilisées dans le domaine de la matière condensée pour explorer de nouveaux états transitoires qui n’existent que pendant une durée ultra-courte. Dans cette présentation, je discuterai d’états quantiques fascinants qui peuvent être étudiés, et potentiellement contrôlés, avec les technologies THz. Je présenterai aussi des innovations dans le domaine de la photonique THz qui ont été récemment développés dans notre groupe pour étudier ces états transitoires avec une largeur de spectre et une efficacité de détection inégalés.

Biographie : Jean-Michel Ménard est professeur adjoint et fondateur du laboratoire de spectroscopie térahertz ultra-rapide à l’Université d’Ottawa. Il a complété son doctorat en 2010 sous la tutelle de Henry van Driel à l’Université de Toronto. Il a ensuite obtenu une bourse postdoctorale Alexander von Humboldt pour étudier la dynamique ultra-rapide de transitions de phase quantiques dans les laboratoires de Rupert Huber à l’Université de Regensburg. En 2014, il s’est joint à la division de Philip Russell à l’institut de recherche Max Planck à Erlangen et est ensuite retourné au Canada en janvier 2016 pour établir un programme de recherche sur les propriétés optiques des matériaux quantiques dans le régime térahertz. Il est membre du Centre Max Planck-uOttawa pour la photonique extrême et quantique. Ses axes de recherche principaux englobent la spectroscopie térahertz ultra-rapide de matériaux quantiques et le développement d’outils photoniques basés sur la propagation non linéaire d’impulsions optiques dans les fibres optiques à cristaux photoniques.


Déterminants épigénétiques des phénotypes métaboliques chez le poisson

Par Jan Mennigen, Professeur adjoint, Département de biologie

Jan Mennigen

Résumé : Le travail du Laboratoire Mennigen est centré sur la physiologie comparée du métabolisme de différentes classes de poissons téléostéens. En utilisant une approche intégrative allant d’une approche moléculaire et cellulaire jusqu’au niveau des organismes, nous cherchons à déterminer comment les facteurs environnementaux, naturels et anthropiques, affectent le métabolisme des téléostéens au cours de leur cycle de vie et entre les générations. Une priorité récente qui illustre cette approche est l’étude des mécanismes épigénétiques moléculaires, en particulier la régulation post-transcriptionnelle de l'expression des gènes par de petites molécules d'ARN non codantes appelées microARN. Profitant des modèles de poisson-zèbre et de la truite arc-en-ciel, notre laboratoire s'intéresse non seulement à la régulation épigénétique du métabolisme de la plus grande et la plus diversifiée des infraclasses de vertébrés, mais aussi aux enseignements issus de ces études envers deux axes translationnels: l'aquaculture durable et la santé environnementale et humaine.

Biographie : Jan a obtenu son doctorat dans les laboratoires des docteurs Trudeau et Moon à l'Université d'Ottawa. Il y a utilisé des approches basées sur l'expression génétique pour déterminer les conséquences métaboliques et reproductives de contaminants aquatiques perturbateurs du système endocrinien chez le poisson. Il a ensuite effectué deux stages post-doctoraux, premièrement comme boursier européen Marie-Sklodowska-Curie (2011-2013) à l'Institut national de recherche agronomique en France, où il a étudié la régulation et la fonction des microARN hépatiques dans le métabolisme hépatique du glucose et le métabolisme lipidique chez la truite arc-en-ciel avec Drs. Skiba-Cassy et Panserat. Par la suite, il a rejoint l'Université du Texas à Austin aux États-Unis, où il a étudié les effets développementaux et transgénérationnels de polluants organiques persistants sur la physiologie métabolique et reproductive du rat. Jan a rejoint le département de biologie en juillet 2016 en tant que professeur adjoint en physiologie comparée.

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