Sur la photo, de gauche à droite : (en haut) Pierre Louette, Directeur du Département de physique ;  François Briard, Chef de groupe Portail de la science (CERN) ; Julien Colaux, spécialiste IBA, chercheur en physique ; Boris Hespeels, chercheur en biologie ; Alexandre Mayer, chercheur en physique ; Anne-Catherine Heuskin, chercheuse en physique et biophysique. (en bas) André Füzfa, astrophysicien et chercheur en mathématiques ; Serge Mathot, Referent Applied Physicist (CERN) et Michaël Lobet; chercheur en physique.

L’histoire d’amour entre le CERN et l’UNamur ne date pas d’hier.  Le complexe d’accélérateurs et le programme expérimental du CERN sont très différents et bien plus grands que ceux du Département de physique de l’UNamur mais les domaines dans lesquels les deux institutions travaillent ont beaucoup de points communs.

De plus, les deux invités ont une histoire personnelle avec l’UNamur.  Le Département de physique a eu le plaisir d’accueillir Serge Mathot, Referent Applied Physicist (CERN) et alumni du Département de physique de l’UNamur (1992) ainsi que François Briard, Chef de groupe Portail de la science (CERN), et alumni de la Faculté d’informatique de l’UNamur (1994).

Les activités ont débuté par une rencontre entre les invités, la Rectrice Annick Castiaux, la Vice-rectrice à la recherche Carine Michiels, le Directeur du Département de physique Pierre Louette et plusieurs autres membres du Département de physique et de biologie. Après une présentation générale de l’Université, les participants ont pointé les missions communes aux deux institutions : la recherche et le transfert de technologies et de connaissances, le service à la société, la vulgarisation scientifique ou encore l’éducation et la formation.

Lunch de la physique – Présentation du CERN 

Le lunch de la physique est la rencontre mensuelle entre les étudiants et membres du département de physique et un professionnel, alumni ou non, venant expliquer son parcours et ce qu’il fait au quotidien en tant que physicien. 

Durant cette rencontre à laquelle participaient environ 80 personnes, François Briard et Serge Mathot ont présenté le CERN, le plus grand laboratoire pour la physique des particules du monde.  La mission du CERN est de comprendre les particules les plus élémentaires et les lois de notre univers. 

A l’issue de ce séminaire, les étudiants sont ressortis avec des étoiles plein les yeux. En effet, les possibilités de stages ou même de premier emploi au CERN sont possibles pour les physiciens mais aussi dans de nombreux autres domaines. 

Certains programmes de stage au CERN répondent particulièrement bien aux demandes des jeunes étudiant-e-s belges.

La grande majorité des physiciens qui travaillent avec le CERN (plus de 13 000) sont en fait envoyés au CERN pour une période plus ou moins longue par leurs instituts de recherche nationaux qui les emploient.  Le CERN offre une opportunité exceptionnelle de développer une expérience internationale avec d'excellentes conditions et dans un environnement unique au monde ! De quoi inspirer nos jeunes étudiants !

Le projet d'Action Recherche Concertée (ARC) PHOENIX vise à renouveler notre compréhension des parchemins médiévaux et des pièces de monnaie antiques. L'intelligence artificielle sera exploitée pour analyser les données générées par la caractérisation des matériaux. 

Cette étude conjointe entre le Département de physique et le Namur Institute of Structured Matter (NISM) et le Département d’histoire et l'Institut Patrimoines, Transmissions, Héritages (PaTHs) permettra d'aborder les questions relatives à la chaîne de production et à l'utilisation de ces objets et matériaux dans les sociétés passées.  

En parallèle, Serge Mathot a présenté un séminaire en sciences du patrimoine auquel une cinquantaine de personnes ont participé.  Il a notamment présenté sa recherche et le tout nouvel accélérateur ELISA: un accélérateur miniaturisé permettant de délivrer un faisceau de protons de 2 MeV utilisé pour réaliser de véritables mesures au Portail de la science.

Avoir l'opportunité d'échanger avec François Briard, Chef de groupe du Portail de la science du CERN est une chance rare. Comparer les activités de vulgarisation a permis d'ouvrir de nouvelles pistes, de découvrir et de partager les approches, d'évaluer ce qui fonctionne ou non, en fonction du public cible. Un enrichissement fort satisfaisant pour les membres présents du Confluent des Savoirs (CDS), le service de sensibilisation et de diffusion de la recherche de l’Université de Namur.

La professeure Anne-Catherine Heuskin et le docteur Boris Hespeels travaillent actuellement sur le projet BEBLOB, un projet Belspo avec le soutien de l’ESA, dans le cadre de l’alliance UNIVERSEH (European Space University for Earth and Humanity).  Ils s’intéressent notamment à ses étonnantes capacités à résister à de fortes doses de radiation. 

Anne-Catherine Heuskin travaille également en radiobiologie.  Les particules sont utilisées pour irradier des cellules cancéreuses afin de détruire leur matériel génétique et les empêcher de proliférer : c’est la base de la radiothérapie et de la protonthérapie.

La rencontre a permis d’asseoir la volonté de la FaSEF et de l’UNamur de s’impliquer dans la coordination en Belgique francophone du « Belgian National Teacher Programme » que le CERN souhaite relancer dès 2026. Une réflexion a aussi été initiée concernant d’autres pistes en formation d’enseignants Telle qu’ une intervention prochaine du CERN à la « Salle des Pros », le lieu rassemblant la formation aux différents acteurs de la formation à l'enseignement à l’UNamur.

Le TRAKK est le hub créatif namurois porté par 3 partenaires complémentaires sur le terrain : le BEP, le KIKK, et l'UNamur. Outre le lieu, François Briard a pu visiter le ProtoLab , qui fait le lien entre les idées et l'industrie en étant un pôle de recherche et développement décentralisé accessibles aux PME et porteurs de projet en proposant des accompagnements poussés dans le prototypage de produits ou de services.

Diplômé en droit et gestion des technologies de l’information (DGTIC) en 1994 après sa licence et maîtrise en informatique obtenue en 1993, François Briard travaille au CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire de Genève, le plus grand laboratoire en physique des particules au monde. 

Durant son cursus scolaire, effectué 100% à l'UNamur, il a été vice-président de la Régionale namuroise et délégué des étudiants durant ses années de candidatures en sciences économiques et sociales, option informatique. 

Grâce à la formation pluridisciplinaire dispensée à l’UNamur, il a pu saisir plusieurs occasions de réorienter sa carrière au sein du CERN où il a été ingénieur systèmes d’information à partir de 1994 puis, à partir de 2014, , a redirigé sa carrière vers la communication grand-public, jusqu’à devenir Chef de groupe du Portail de la science, qui est le centre de communication grand public du CERN.

Serge Mathot obtient son doctorat en sciences appliquées à l’UNamur en 1992, après sa licence en sciences physique en obtenue en 1985.  

Il effectue ensuite un post-doctorat au Joint Research Center (EU science hub) de Geel, qui a pour vocation de rassembler des compétences pluridisciplinaires pour développer de nouvelles méthodes de mesure et des outils tels que des matériaux de référence.  

Il parfait son expertise en métallurgie physique avant d’être engagé au CERN en 1995 comme Referent Applied Physicist.  Il a travaillé sur de nombreux projets de recherche (CLOUD, MACHINA, ELISA…) et a développé de nombreuses pièces pour la fabrication des accélérateurs du CERN.

Le CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est l’un des plus grands et des plus prestigieux laboratoires scientifiques du monde. Il a pour vocation la physique fondamentale, la découverte des constituants et des lois de l’Univers. Il utilise des instruments scientifiques très complexes pour sonder les constituants ultimes de la matière : les particules fondamentales. En étudiant ce qui se passe lorsque ces particules entrent en collision, les physiciens appréhendent les lois de la Nature.

Les instruments qu’utilise le CERN sont des accélérateurs et des détecteurs de particules. Les accélérateurs portent des faisceaux de particules à des énergies élevées pour les faire entrer en collision avec d'autres faisceaux ou avec des cibles fixes. Les détecteurs, eux, observent et enregistrent le résultat de ces collisions.

Fondé en 1954, le CERN est situé de part et d’autre de la frontière franco-suisse, près de Genève. Il a été l’une des premières organisations à l'échelle européenne et compte aujourd’hui 25 États membres, dont la Belgique. 

Cette belle initiative est le résultat d’une réflexion sur l’intégration de cours de chimie quantique à l’Université de Sfax initiée par les Professeurs Mahmoud TRABELSI (Université de Sfax et ancien de l’Université de Namur), Besma HAMDI (Université de Sfax) et Benoît CHAMPAGNE (Université de Namur).  La réflexion a été maturée au cours des deux dernières décennies, période durant laquelle plusieurs étudiants de l’équipe du Pr. TRABELSI ont séjourné au laboratoire du Pr. CHAMPAGNE. 

L’objectif : ajouter une composante de chimie quantique computationnelle à leurs recherches en chimie de synthèse, dont les synthèses à partir de substances biosourcées. 

Une doctorante en chimie à l’Université de Sfax, Dhouha ABEIRA, est également impliquée dans le projet. Elle effectue un stage ERASMUS+ dans le laboratoire du Pr. CHAMPAGNE afin d’étudier les propriétés optiques de cristaux moléculaires. 

Les étudiants ont été initiés au calcul des énergies de réaction et à la simulation des spectres d’absorption UV/visible. Ces deux applications sont typiques des activités en chimie quantique car elles sont directement liées à la compréhension des phénomènes réactionnels et à l’élaboration de nouveaux composés pour l’optique moléculaire. 

L’accent a également été mis sur certains aspects techniques des calculs afin de former les étudiants à l’élaboration de protocoles calculatoires en fonction des questions traitées.

Les cours ont été dispensés par une équipe interuniversitaire.

Pour le Département de chimie de l’Université de Namur  :

• Le Professeur Benoît CHAMPAGNE, Directeur du Laboratoire de Chimie Théorique (LCT) de l’Unité de Chimie Physique Théorique et Structurale (UCPTS) ;
• Le Dr. Vincent LIÉGEOIS, pour le soutien informatique à distance et dont la suite de programmes DrawSuite, une série d’applications conçues pour offrir des outils d'analyse des structures et des propriétés moléculaires, a été fort appréciée ;
• Frédéric WAUTELET de la Plateforme Technologique de Calcul Intensif (PTCI) pour le soutien informatique à distance et qui a préparé un cluster (pleiades) dédié à la formation.

Pour le Département de chimie de l’Université de Sfax :

• Le Dr. Mohamed CHELLEGUI, du laboratoire de chimie organique, pour la préparation des travaux pratiques ;
• Dhouha ABEIRA, doctorante en chimie, pour la préparation des travaux pratiques et l’assistance aux étudiants de Sfax. 

Les équipes enseignantes remercient chaleureusement les équipes des Relations Internationales de l’Université de Namur et de l'Université de Sfax pour leur aide dans l’élaboration et le suivi du projet ERASMUS+. 

• Cette recherche encore au stade expérimental est basée sur une nouvelle formulation de matériau électrochrome : le MoWOx, un oxyde mixte de molybdène-tungstène
• Cette avancée permet d’envisager une fonctionnalité « double bande », c’est-à-dire une modulation sélective et indépendante des flux de lumière et de chaleur entrants
• Les résultats ont été publiés dans les revues Advanced Optical Materials et ACS Applied Optical Materials

Des scientifiques de l’Université de Liège (ULiège) et de l’Université de Namur (UNamur) ont mis au point un matériau électrochrome novateur capable de réguler indépendamment la lumière et la chaleur dans les bâtiments. Cette avancée, basée sur un oxyde mixte de molybdène-tungstène (MoWOx), ouvre la voie à des fenêtres intelligentes encore plus efficaces et économes en énergie.

Les fenêtres électrochromes sont des vitrages intelligents capables de moduler leur coloration, ou plus généralement leur état de transparence ou opacité, lorsqu'un courant électrique extérieur lui est appliqué. Une telle propriété permet de contrôler l’intensité de rayonnement solaire entrant dans un bâtiment, sans devoir recourir à des stores ou des rideaux. Ce type de fenêtres est déjà fabriqué industriellement et utilisé technologiquement dans certains bâtiments, mais les produits actuels ne permettent pas un contrôle séparé de la lumière visible (VIS) et du rayonnement proche infrarouge (NIR), respectivement liés à la luminosité et à la chaleur incidentes.

Des chercheurs et chercheuses de l'ULiège et de l'UNamur, grâce au soutien du Fonds de la Recherche Scientifique (FNRS), ont ainsi développé une nouvelle formulation de matériau électrochrome, intitulée MoWOx, qui repose sur une fonctionnalité « double bande » permettant la modulation sélective et indépendante des flux de lumière et de chaleur entrants.

Par le biais de cette nouvelle formulation, les équipes scientifiques ont démontré l’occurrence d’un mode optique innovant, dit « chaud » (warm), et cela pour la première fois pour ce type d’oxydes. Dans ce mode, le vitrage reste transparent aux radiations infrarouges pour laisser passer la chaleur, tout en ne filtrant que partiellement la lumière visible. Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour des climats froids et pour les périodes hivernales, où maximiser les apports de chaleur solaire tout en réduisant l’éblouissement solaire peut diminuer considérablement la consommation énergétique des bâtiments, notamment en termes de chauffage et d’éclairage artificiel.

Cette fonctionnalité « double bande » repose sur l’incorporation de composés plasmoniques nanostructurés dans la vitre intelligente. Un matériau plasmonique est un matériau dont les électrons libres peuvent osciller collectivement sous l’effet de la lumière. Il peut alors absorber, réfléchir ou diffuser la lumière de manière sélective selon sa composition et sa structure. Et c'est justement dans l’application de ces propriétés plasmoniques du MoWOx au cas des vitrages intelligentes que réside cette innovation. 

Sur ces bases, la composition et la morphologie des nanostructures plasmoniques influencent directement la sélectivité optique du filtrage, ce qui permet d’adapter plus précisément le vitrage aux besoins des utilisateurs.

Les futurs vitrages intelligents qui intègreront ces nouveaux composant pourront à terme révolutionner la gestion de l’énergie dans les bâtiments. Dans un contexte où la transition énergétique reste une priorité absolue, ces fenêtres novatrices contribueront à atteindre des objectifs de neutralité carbone et à construire des bâtiments à énergie quasi nulle.

Florian Gillissen, chercheur à l’Université de Liège et premier auteur de l'article publié dans Advanced Optical Materials : "Grâce à cette technologie, nous pouvons ajuster en temps réel la transmission de la lumière et de la chaleur à travers les fenêtres, ce qui représente un pas de géant pour l’optimisation énergétique des bâtiments". 

Professeur Michaël Lobet, Chercheur qualifié FNRS et premier auteur de l’article publié dans ACS Applied Optical Materials :  "La modélisation théorique et numérique a été réalisée à l’UNamur dans l’équipe du professeur Luc Henrard tandis que la synthèse et la caractérisation des matériaux a été réalisée sous la direction du professeur Rudi Cloots et du Dr Anthony Maho de l’Université de Liège. Ce sont ces synergies entre modélisation théorique et fabrication qui ont permis la caractérisation de ces matériaux MoWOx." 

L'objectif de ce projet de recherche (PDR), financé par le FNRS est d'approfondir les connaissances sur les phases cristallines complexes des sels simples. Le projet ambitionne de renforcer les activités de recherche internationales, qui ont débuté en 2016 et ont permis de publier les premiers résultats dans Nature en 2021.  Lire l'article en ligne...

Les phases FK sont connues depuis 1959 comme une grande famille d’alliages métalliques, mais l’étude a démontré que des simples molécules pharmaceutiques peuvent cristalliser avec une complexité similaire, ce qui n’était pas connu auparavant. 

Par ce nouveau projet, les chercheurs souhaitent aller plus loin en utilisant principalement des techniques de résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide et diffraction des rayons X (DRX) sur poudres et monocristaux. Cette étude sera effectuée en collaboration avec autres chercheurs de l’Institut NISM (Nikolay Tumanov, Carmela Aprile et Johan Wouters), ainsi qu’avec des collaborateurs travaillant dans d’autres pays, comme Riccardo Montis (Université de Urbino, Italie) et Simon Coles (Directeur du National Crystallography Service (NCS), Université de Southampton, UK).

Le projet de recherche (PDR) "NPN cofactor synthesis and roles" est à l'interface entre biochimie fondamentale et enzymologie. Il repose sur la découverte récente, par une équipe de l'UCLouvain, d'un nouveau cofacteur, nommé NPN, de structure très originale. Il s'agit d'un dinucléotide portant un complexe de Nickel. Il est impliqué dans des réactions enzymatiques importantes mais sa réactivité, sa biosynthèse et son mécanisme d'action sont très peu connus. De plus, il est présent dans 20% des génomes bactériens et 50% des génomes d'Archaea (archéobactéries), mais seulement une infime fraction des enzymes l'employant ont été caractérisées. 

Le projet de recherche repose sur la complémentarité des expertises de Benoit Desguin (UCLouvain, biochimie) et Stéphane Vincent (chimie bio-organique). L'objectif principal du projet et de comprendre le rôle et le mécanisme de ce cofacteur grâce à des études biochimiques, structurales et cinétiques. Des analogues du cofacteur NPN vont être synthétisés par l'équipe de l’UNamur : elles seront conçues de manière à élucider le mode d'interaction et de réaction du cofacteur NPN avec les enzymes l'employant.

Ce projet de recherche (PDR) est une co-promotion des professeurs Tom Leyssens (UCLouvain) et Johan Wouters (UNamur).  Il vise à faire entrer le processus de déracémisation par cristallisation dans l'ère de la « chimie verte ».

La déracémisation est un terme utilisé en chimie pour décrire le processus de séparation d'un mélange racémique en ses deux énantiomères, c'est-à-dire les formes chirales (gauche et droite) d'une molécule. Dans l'industrie pharmaceutique, 50 % des composés médicamenteux commercialisés contiennent un centre chiral, essentiel à leur fonctionnement. Lorsqu'un énantiomère a l'effet pharmacologique désiré, l'autre peut être inactif ou avoir des effets indésirables. C'est pourquoi les nouveaux médicaments sont souvent commercialisés sous forme de composés énantiopurs (c’est-à-dire débarrassés de leur « jumeau chiral » impur). 

La façon la plus courante d'obtenir des médicaments chiraux implique encore la formation d'un mélange racémique. Il peut alors être produit par des techniques de séparation chimique ou physique, avec une perte de rendement de 50 %.  Si le composé en question est « racémisable », l'énantiomère indésirable peut techniquement être retransformé en un mélange racémique, ce qui permet d'obtenir un rendement théorique de 100 %. Au cours de la dernière décennie, diverses méthodologies de déracémisation basées sur la cristallisation ont été développées.  Cependant, toutes ces méthodes nécessitent l'utilisation de grandes quantités de solvant car il s'agit de processus de cristallisation.

Cette recherche vise à amener ces processus à un niveau supérieur, non seulement en les rendant plus efficaces (moins chronophages), mais aussi en les faisant entrer dans le domaine de la « chimie verte ». Pour ce faire, les chercheurs proposent des variantes mécano-chimiques pour les conglomérats et les composés racémiques. 

Ces procédés seront

• Intrinsèquement ‘verts » puisque l'énantiomère indésirable est transformé en énantiomère désiré ;
• Permis par la mécanochimie qui élimine le besoin de solvant, ce qui les rend plus « verts » que les méthodes basées sur les solutions.
• Les plus « verts » possibles, grâce à leur efficacité (échelle de temps très rapide et faible consommation d'énergie).

Ce financement permettra d’acquérir un appareillage de calorimétrie par titration isotherme (ITC) à haut débit, unique en Fédération Wallonie-Bruxelles. C’est une méthode non destructive à haute résolution permettant une caractérisation complète des détails chimiques d'une interaction en solution. 

Son acquisition permettra aux chimistes de l'UNamur, mais aussi à leurs collaborateurs, d'analyser n'importe quelle liaison, dans un vaste champ d'application, s'étendant de la biochimie à la chimie supramoléculaire. 

“Interrupteurs moléculaires ONL "dans tous leurs états" : des solutions aux surfaces fonctionnalisées et aux solides.”

Cette thèse de doctorat au sein du Laboratoire de Chimie Théorique (Département de chimie) et du Pôle Modélisation multi-échelle par le calcul à haute performance (HPC-MM) de l’Institut NISM vise à développer des méthodologies computationnelles multi-échelles innovantes pour étudier et optimiser des interrupteurs moléculaires multi-états et multifonctionnels, composants clés des dispositifs logiques et des nouvelles générations de technologies de stockage de données. 

En plus des variations des réponses optiques linéaires, il est avantageux de considérer les changements des réponses optiques non linéaires (ONL), qui permettent une lecture de données à haute résolution tout en évitant leur destruction. L'objectif principal est de prédire et d'interpréter les réponses ONL de ces interrupteurs moléculaires dans différents environnements de la matière, à savoir en solution, greffés sur des surfaces et à l'état solide. 

De plus, une attention particulière sera accordée à la modélisation des défauts et du désordre orientationnel au sein des matériaux afin de mieux représenter les conditions réelles. Ces méthodes prédictives seront validées expérimentalement au travers de collaborations étroites avec des équipes de synthèse et de caractérisation.

Les recherches au sein de NISM s’articulent autour de divers sujets de recherche en chimie organique, chimie-physique, chimie des (nano)-matériaux, sciences des surfaces, optique et photonique, physique du solide, tant d'un point de vue théorique qu’expérimental.

L’expertise des chercheurs est reconnue dans le domaine de la synthèse et de la fonctionnalisation de systèmes moléculaires et de matériaux innovants, de 0 à 3 dimensions.