La Faculté accueille deux nouveaux Professeurs de talent

Philipe Moll, Laboratoire des Matériaux Quantiques - Intégrer les matériaux quantiques à l’électronique du futur

De nationalité allemande, Philip Moll a rejoint l’institut des matériaux de l’EPFL en juin 2018, pour occuper le poste de Professeur Assistant Tenure Track (PATT). Arrivé tout droit de l’Institut Max Planck CPfs à Dresden, le scientifique explore les propriétés exotiques des matériaux quantiques. Il développe des méthodes de fabrication nouvelles à l’échelle micrométrique, afin d’intégrer ces matériaux non-conventionnels dans des circuits ou des dispositifs de l’électronique du futur. La recherche de pointe de Philip Moll se situe à la frontière entre la physique, la science des matériaux et la chimie.

Comprendre, fabriquer, faire fonctionner

La plupart des technologies modernes telles que nous les connaissons reposent entièrement sur les propriétés physico-chimiques des matériaux. Comprises et maîtrisées, ces propriétés sont cruciales en médecine, en électroniques, etc. Or il existe une gamme de matériaux nouveaux aux propriétés étonnantes, qui pourraient façonner l’électronique et les technologies du futur : les matériaux quantiques.

Ces matériaux présentent des caractéristiques inhabituelles (super-conductivité, transport de charge chiral, etc.), qui ne peuvent pas être expliquées par les théories classiques. Avec son équipe, Philip Moll veut percer le mystère de ces nouveaux matériaux. Il a mis au point une méthode révolutionnaire pour fabriquer des microcristaux quantiques extrêmement précis dont on peut contrôler les propriétés exotiques, et qui peuvent être testés dans des prototypes.

« Nous utilisons une méthode appelée Focused Ion Beam (FBI), qui permet d’évaporer des régions nanométriques d’un cristal en le bombardant d’ions. En somme il s’agit d’un couteau ultra précis, qui nous permet de sculpter des microcircuits cristallins en partant de particules de la taille d’une poudre », explique le professeur. « Cette fabrication très contrôlée permet de caractériser les propriétés, et de tester le potentiel de ces matériaux dans des dispositifs électroniques, par exemple. »

« Imaginez un stylo pesant près de 100 kilos »

Philip Moll semble toujours avoir eu l’âme d’un explorateur, attiré par ce qui a trait au non-conventionnel. Il effectue ses études en physique à l’ETH Zurich, où il observe que les gens « n’ont pas peur de tester des choses nouvelles ».

Il étudie notamment les Supraconducteur à base de fer, puis se rend à l’Université de Californie de Berkeley, pour effectuer un post-doctorat. Là, il s’intéresse aux conducteurs topologiques - récompensés par le prix Nobel de Physique - et aux matériaux super-conducteurs à fermions lourds. « Je voulais comprendre comment cela fonctionnait. Imaginez que, dans les fermions lourds, les électrons se comportent comme s’ils étaient mille fois plus lourds que ce qu’ils ne sont. C’est un peu comme si votre stylo pesait soudainement 100 kilos, mais qu’il restait malgré cela un stylo normal. C’est insensé et très stimulant. »

L’étape suivante: l’EPFL

Philip Moll a ensuite passé deux ans à l’Institut Max Planck, avant de postuler à l’EPFL. « Il était clair que je voulais venir ici. C’est d’ailleurs le seul endroit où j’ai postulé », explique le professeur. « J’apprécie l’aspect dynamique de la recherche à l’EPFL, et l’approche multidisciplinaire de l’IMX, qui offre des opportunité d’établir des collaborations à l’extérieur de son champ de recherche. »

Autre atout de l’EPFL : ses centres partagés de microfabrication et de microscopie tels que le CMI et le CIME. Dans sa quête de découverte, Philip Moll espère collaborer avec différents groupes de l’école, et continuer à mener des expériences inédites. Il dispose notamment, dans son Laboratoire des Matériaux Quantiques, d’un aimant large et puissant, qui lui permettra de tester l’effet des champs magnétiques sur ses cristaux quantiques.

Vivek Subramanian, Laboratoire des technologies de fabrication avancées - Un expert en fabrication additive rejoint la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur

Il a créé des start-ups, connaît les défis de l’industrie et mène une brillante carrière académique. Vivek Subramanian a quitté l’Université de Berkeley pour rejoindre en août l’Institut de Microtechnique de la Faculté des Sciences et Techniques de l’Ingénieur, comme Professeur ordinaire. Il poursuivra ses recherches de pointe dans le domaine de la fabrication additive et de l’impression 3D et souhaite transmettre un état d’esprit entrepreneurial aux étudiants.

Imaginez des systèmes intelligents personnalisés de la taille du micron, fabriqués d’une seule pièce, quels que soient les matériaux, la taille ou la forme exigés. Qu’il s’agisse de prothèses, de batteries ou encore de pièces utilisées dans les domaines automobile ou aérospatial, ces objets seraient ainsi plus performants, moins chers, plus écologiques et rapides à produire. C’est l’objectif des recherches menées par Vivek Subramanian, expert dans le domaine de la fabrication additive et de l’impression 3D, et qu’il poursuivra au sein de Laboratoire des technologies de fabrication avancées (LAFT), sur le campus de Neuchâtel.

Un profil multidisciplinaire

Titulaire d’un doctorat de l’Université de Stanford en génie électrique et électronique, Vivek Subramanian s’est ensuite dirigé vers l’industrie du semi-conducteur et fondé plusieurs start-ups, et notamment Matrix Semiconductor, avant de rejoindre l’Université de Berkeley comme Professeur au département Electrical Engineering and Computer Sciences. « Toutes mes années passées dans l’industrie ont influencé la façon dont j’aborde mes recherches, pour déterminer et répondre aux défis que rencontreront les entreprises dans 10 ou 15 ans », explique le Professeur. Et pour les relever, Vivek Subramanian souligne l’importance de l’interdisciplinarité. « L’innovation se situe souvent à la croisée des domaines. Je suis ingénieur en génie électrique et électronique de formation, mais dans mon laboratoire, nous avons également toujours développé de nouveaux matériaux, fabriqué des imprimantes 3D révolutionnaires et utilisé des compétences en génie mécanique. »

Considérer la fabrication additive comme une science

Actuellement, la fabrication additive (ou impression 3D) connaît encore des limitations : les objets ne sont généralement composés que d’un seul matériau ou doivent avoir une taille minimale. « Ce domaine n’est pas encore traité comme une science. On n’en comprend pas très bien les mécanismes, chaque fabrication est encore expérimentale », explique le chercheur. Et c’est cet aspect que Vivek Subramanian entend changer. « Je transmets cet état d’esprit à mes étudiants : en tant qu’ingénieurs, la fabrication d’objets, de prototypes n’est pas et ne doit pas être traitée comme une expérience. Tous les objets peuvent être modélisés, contrôlés, et devenir prédictifs, et donc utilisables pour produire des dispositifs personnalisés ».

Un environnement de recherche séduisant

A l’EPFL, le Professeur a été séduit par la possibilité laissée aux chercheurs de prendre des risques. « Notre recherche fera une différence, qui sera peut-être visible seulement dans plusieurs années. Et l’EPFL nous laisse prendre ce risque », souligne Vivek Subramanian. Qui ajoute que dans le domaine de la fabrication additive, la Suisse est extrêmement intéressante, vu les connaissances et la longue tradition de recherche dans la fabrication de pointe. Le scientifique pointe également l’attrait du modèle européen de financements pour les chercheurs, qui permet de mettre sur pieds des projets d’envergure. « J’espère pouvoir lancer des projets importants, avec de nombreuses collaborations ».