Un chercheur reçoit la Médaille d’or Gerhard-Herzberg pour ses travaux sur la maîtrise des flux de photons

Anglais

Le physicien Sajeev John a reçu le prix pour ses travaux de recherche novateurs et ses avancées fondamentales dans le confinement et la maîtrise des flux de photons de lumière, comme on le fait pour les flux d’électrons. (Photo de Sylvie Li / Shoot Studio)

Sajeev John, un physicien théoricien qui utilise les services de la fédération Calcul Canada, a reçu la plus haute distinction du Canada en sciences et en génie, à savoir la prestigieuse Médaille d’or Gerhard-Herzberg. Nous reprenons ci-dessous l’article de Chris Sasaki sur le travail de Sajeev John, avec l’autorisation de l’Université de Toronto.

John reçoit ce prix pour ses travaux de recherche novateurs et ses avancées fondamentales dans le confinement et la maîtrise du flux de photons de lumière, un peu comme on le fait pour les flux d’électrons.

Ce prix récompense également Sajeev John pour le leadership dont il a su faire preuve pour transformer ces recherches en applications révolutionnaires dans les domaines des micropuces optiques, des communications optiques, du traitement de l’information, des technologies laser, de la récupération d’énergie solaire et de la médecine clinique – notamment en ce qui touche les techniques et les outils chirurgicaux permettant de sauver des vies.

« Je suis profondément honoré et je me sens singulièrement enthousiaste à la perspective de mener à bien les travaux que j’ai entrepris sur les cristaux capteurs de lumière », a déclaré Sajeev John, professeur au département de physique de la Faculté des arts et des sciences de l’Université de Toronto. 

« La médaille d’or Gerhard-Herzberg offre une occasion unique de tirer parti de la créativité et de poursuivre sans entrave la conception d’applications indispensables, comme les cellules solaires en silicium – les plus efficaces et les plus légères au monde; le piégeage de la lumière pour améliorer la photosynthèse artificielle en vue de la production de combustible solaire; la mise au point des capteurs à cristaux photoniques – les plus compacts – pour la détection et le diagnostic précoces de maladies, et bien d’autres encore. » 

Nommée en l’honneur du physicien canadien et lauréat du prix Nobel de chimie Gerhard-Herzberg, la Médaille d’or Gerhard‑Herzberg en sciences et en génie du Canada est décernée chaque année par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) pour récompenser l’excellence et l’impact de la recherche des récipiendaires. 

« Le professeur John mérite vraiment de recevoir la plus haute distinction scientifique du pays », affirme Mélanie Woodin, doyenne de la Faculté des arts et des sciences. « Non seulement ses travaux ont-ils été fondamentaux, mais ils ont également eu une incidence sur la physique, la chimie, l’ingénierie et la médecine, et ils permettent des avancées qui profitent à la vie des gens. » 

Les recherches du professeur John apportent une solution au problème des photons qui n’ont pas tendance à se déplacer le long de voies confinées comme les électrons, mais plutôt à se disperser ou à être absorbés. 

Selon Kim Strong, titulaire d’une chaire de recherche au département de physique, « les recherches du professeur John ont jeté les bases théoriques de matériaux spéciaux appelés matériaux à bande interdite photonique (BIP), qui permettent de confiner ou de localiser des photons dans une région microscopique de la taille de la longueur d’onde de la lumière. »

« Une fois que vous savez comment confiner les photons à un seul endroit », poursuit-elle, « vous pouvez confiner leur mouvement le long de chemins de circuit microscopiques prescrits, à l’instar du mouvement des électrons contrôlé à l’échelle nanométrique dans les semiconducteurs. » 

Dans la foulée de ses travaux théoriques, le professeur John et ses collaborateurs ont construit le premier matériau à BIP en silicium à grande échelle à partir d’une opale synthétique et ils en ont créé d’autres encore plus faciles et moins chers à fabriquer. 

Ces travaux révolutionnaires ont déclenché le développement de nouveaux matériaux microstructurés appelés cristaux photoniques, et qui sont aujourd’hui appelés « semiconducteurs de lumière ». À terme, cette percée permettra aux puces informatiques de fonctionner avec des photons plutôt qu’avec des électrons. 

Parmi les nombreuses retombées au-delà du laboratoire, la recherche sur les matériaux à BIP a déjà permis de sauver des vies en médecine clinique. En 2004, une chirurgie au laser a été pratiquée sur un patient pour lui enlever une tumeur traitée antérieurement, qui était récurrente et mettait sa vie en danger. Une dernière intervention chirurgicale, réussie cette fois, a été réalisée à l’aide d’une fibre à bande interdite photonique à cœur creux. Des milliers de procédures similaires ont été réalisées à l’aide de fibres à BIP et plusieurs grands centres médicaux mettent actuellement à l’essai des outils de chirurgie laser à partir de ces fibres. 

« L’Université de Toronto félicite Sajeev John de cette importante reconnaissance », a fait remarquer la professeure Leah Cowen, vice-présidente associée à la recherche de l’Université de Toronto. « Ses travaux de recherche novateurs sur le confinement, ses avancées fondamentales sur la maîtrise des flux de photons, de même que le leadership dont il a su faire preuve dans l’exploration des applications possibles de ses travaux de recherche dans les domaines des micropuces optiques, des communications optiques, du traitement de l’information, des technologies laser, de la récupération d’énergie solaire et de la médecine clinique, sont autant de réalisations qui ont eu un impact remarquable. » 

En 1984, Sajeev John obtient son doctorat en physique à l’Université de Harvard, où il publie le premier article sur la localisation de la lumière. Il a été professeur adjoint à l’Université de Princeton, où il a été le pionnier du concept de matériaux à bande interdite photonique. Il s’est joint à l’Université de Toronto en 1989.

Les travaux de recherche qu’il y a menés et le leadership scientifique dont il a fait preuve lui ont valu le prix international King Faisal en sciences en 2001 (avec le lauréat du prix Nobel C.N. Yang). En 2007, l’Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens lui a décerné le prix Quantum Electronics pour « l’invention et le développement de cristaux piégeant la lumière et l’élucidation de leurs propriétés et applications. »

Titulaire d’une chaire de recherche du Canada en sciences optiques, Sajeev John a été nommé officier de l’Ordre du Canada en 2017.

Top