Le secret de l'énergie de demain

Adam Duong, professeur au département de chimie, biochimie... (François Gervais)

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Adam Duong, professeur au département de chimie, biochimie et physique de l'UQTR.

François Gervais

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Brigitte Trahan
Le Nouvelliste

(Trois-Rivières) Adam Duong est un jeune chercheur arrivé depuis à peine un an à l'Institut de recherche sur l'hydrogène de l'Université du Québec à Trois-Rivières. Il rêve d'une vie meilleure pour la société et «d'un environnement plus sain».

«Le temps presse», dit-il, pour trouver des alternatives aux énergies fossiles, car les quantités, sur la planète, sont limitées. «C'est maintenant qu'il faut le faire. Il faut éviter des catastrophes comme le réchauffement climatique», plaide-t-il.

Fort de sa spécialité en chimie bio-inorganique et animé depuis des années par le désir de «faire quelque chose pour la planète», le professeur Duong a déjà une bonne idée de ce qu'il peut faire pour permettre aux énergies propres de prendre leur envol. Le secret, selon lui, réside dans l'architecture des matériaux employés pour stocker et distribuer les énergies alternatives. Et quand il parle d'architecture, c'est au niveau de la structure des atomes qu'il situe ses interventions.

Dans son laboratoire DuongLab de l'IRH, où il oeuvre avec quatre autres personnes, le professeur Duong développe «des matériaux qui pourraient avoir des applications potentielles pour la nanotechnologie et l'énergie», dit-il.

Les matériaux recherchés devront être «efficaces pour la conversion, efficaces pour le stockage et capables de restituer l'énergie», résume-t-il.

Depuis qu'il a fait son baccalauréat, le jeune chercheur, devenu aujourd'hui professeur, sent que la clé du problème de l'énergie se situe au niveau des matériaux. Il faut donc jouer avec les propriétés des éléments, donc des matériaux qui en découleront.

Au DuongLab, on va, par exemple, améliorer les propriétés du graphène (un cristal en deux dimensions du carbone) en y intégrant des atomes d'azote.

«On va programmer la molécule pour faire ce qu'on veut lui faire faire», explique le professeur Duong.

L'idée d'assembler des atomes selon des structures bien précises pour leur conférer des propriétés nouvelles lui vient du célèbre physicien Richard Feynman selon lequel «il existe une relation entre la structure et les propriétés du matériau», explique-t-il.

Le graphène, par exemple, qui est un feuillet d'atomes de carbone en deux dimensions en forme d'hexagones, a la propriété d'être flexible et de pouvoir transporter les électrons de manière directionnelle. Mais lorsque les mêmes atomes de carbone sont disposés en trois dimensions et forment des structures atomiques diamantoïdes, cette architecture confère alors au matériau une dureté exceptionnelle. On appelle ce matériau le diamant. En revanche, cette structure est moins conductrice, dit-il.

Le fait de combiner un atome ayant une propriété donnée avec un autre atome du tableau périodique ayant une toute autre propriété peut donner une troisième et toute nouvelle propriété.

Les chercheurs du DuongLab ont donc tous les espoirs de pouvoir arriver à créer des matériaux tout à fait révolutionnaires pour produire de l'énergie. «Dans des matériaux qui peuvent, par exemple, mimer le graphène, au lieu de mettre des atomes de carbone, on pourrait mettre d'autres atomes, par exemple de l'azote et on aurait d'autres propriétés», illustre le chercheur.

L'idée étudiée depuis quelques années par les scientifiques de stocker de l'hydrogène sous forme gazeuse dans des structures poreuses comme les nanotubes de carbone, par exemple, nécessite des températures très basses et à des pressions très élevées. «On perd beaucoup d'énergie à faire ces processus», explique le professeur Duong. «Il faut donc construire des matériaux qui permettraient d'aller à des températures plus acceptables», dit-il.

Le graphène n'est qu'un modèle parmi d'autres, actuellement. DuongLab s'intéresse aussi à d'autres modèles, dont le fullerène, une molécule de carbone en forme de ballon de soccer.

DuongLab s'intéresse présentement à la fabrication de matériaux qui seraient employés dans la fabrication d'électrodes de batteries de voitures électriques ion-lithium afin de rendre ces dernières plus sécuritaires, plus performantes, plus légères et plus petites.

«Le fait de penser différemment va amener de l'innovation», prévoit Adam Duong. Il est possible que les découvertes qui seront faites sur les nouveaux matériaux puissent dépasser le cadre de l'énergie et déborder vers la médecine ou d'autres applications, prévoit le chercheur.

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