Vos recherches vont de la chimie fondamentale à la chimie appliquée. Pouvez-vous nous expliquer ce que vous faites ?

J'ai une formation en chimie fondamentale et en physique, c'est-à-dire l'étude des principes de base qui régissent la matière, les atomes et les molécules aux liaisons chimiques qui les relient. Pendant mon doctorat, je me suis concentrée sur le développement de concepts théoriques et leur conversion en codes informatiques, ce qui exigeait beaucoup de mathématiques, de rigueur et une méthodologie minutieuse.

J'ai toujours été fascinée par la chimie physique et théorique. La chimie synthétique en laboratoire peut parfois être comparée à la cuisine : vous suivez une recette et observez les résultats. Mon mari est chimiste organique et également le cuisinier de notre famille ; il me dit toujours d'aller jouer du piano pendant qu'il est dans la cuisine ! Je n'ai pas le droit de m'en approcher. 😊

Ce qui me fascine vraiment, c'est de comprendre non pas uniquement comment les choses fonctionnent mais aussi pourquoi elles fonctionnent de la sorte.  Mon groupe de recherche réalise des simulations informatiques qui permettent d'étudier les mécanismes de réaction au niveau moléculaire. Ces simulations nous aident à expliquer les observations expérimentales, à faire des prédictions quantitatives et même à concevoir de nouveaux systèmes moléculaires et matériaux qui peuvent ensuite être testés et affinés en laboratoire.

Actuellement, une grande partie de mes recherches porte sur les structures métallo-organiques, ou MOF, des matériaux composés d'ions/clusters métalliques reliés par des molécules organiques. Les MOF sont passionnants en raison de leur surface spécifique énorme et de leurs structures poreuses hautement modulables, qui les rendent idéaux pour un large éventail d'applications. Nous nous intéressons particulièrement à l'utilisation des MOF pour relever les défis du changement climatique, par exemple en capturant le dioxyde de carbone, en stockant l'hydrogène et en purifiant l'eau. Au-delà de cela, les MOF sont également étudiés pour la catalyse, l'administration de médicaments et même comme capteurs pour détecter les polluants et les biomolécules.

Vous êtes un leader scientifique dans le domaine de la chimie computationnelle. Comment avez-vous choisi cette voie ?

J'ai grandi en Italie, dans un environnement très favorable. Ma mère était professeure de mathématiques et mon père ingénieur, j'ai donc été entourée de chiffres, de logique et de curiosité dès mon plus jeune âge. J'ai toujours été attirée par les mathématiques, la physique et la chimie, et mes parents m'ont encouragée à être ambitieuse et à viser l'excellence dans tout ce que je faisais. Leur soutien et leur confiance en moi m'ont donné l'assurance nécessaire pour suivre ma curiosité là où elle me mène.

Au cours de vos études, avez-vous rencontré des difficultés liées au fait que vous êtes une femme ?

Bien sûr. À l'époque, la société était encore très stéréotypée et pleine de préjugés. Mon grand-père, qui admirait ma détermination, disait souvent que je deviendrais proviseure d'un lycée, ce qui était déjà considéré comme un exploit pour une femme à l'époque !  Mes professeurs étaient gentils et encourageants, mais quand ils ont vu mes résultats scolaires, ils ont supposé que je deviendrais enseignante dans un lycée, ce qui était considéré comme le poste le plus élevé que l'on pouvait imaginer pour une femme dans le domaine scientifique. Personne n'aurait dit « astronaute » ou « PDG d'une grande entreprise » : ces rôles étaient considérés comme réservés aux hommes. Les choses se sont passées différemment. Lorsque j'ai obtenu mon doctorat, mes parents étaient fiers de moi, même s'ils ne s'attendaient pas à ce que je fasse ce genre de carrière. Et je suis vraiment passionnée par mon travail, je ne le considère jamais comme une routine.

Avez-vous un message à transmettre aux jeunes générations ?

Le plus important est de trouver sa passion. Vous passerez une grande partie de votre vie à travailler, alors autant faire quelque chose que vous aimez vraiment. Quand on aime ce qu'on fait, on trouve naturellement la force et la motivation pour persévérer. 

J'aime citer l'auteur italien Primo Levi, qui a écrit dans Le Mouton et le bouc : « Trouver un travail que l'on aime est ce qui se rapproche le plus du bonheur dans ce monde. » En tant que femme, même si les choses se sont améliorées, il faut encore travailler très dur pour prouver sa valeur. Je crois profondément en l'excellence et je l'apprécie quand je la vois chez les autres, quel que soit leur sexe. L'excellence parle d'elle-même. 

Je crois également que la famille, les amis et les mentors sont des sources d'inspiration indispensables. Vous avez besoin de modèles et de personnes qui vous soutiennent pour vous aider à grandir, à rester passionné et à viser l'excellence. Nous avons la chance de vivre dans un environnement privilégié où de nombreuses opportunités sont à notre portée. 

Mon conseil est d'utiliser ce privilège pour faire la différence, en trouvant votre passion et en la poursuivant de tout votre cœur.

Laura Gagliardi est professeure à l'université de Chicago, aux États-Unis. 

(Photo credit - University of Chicago)

Après avoir obtenu une bourse d'études à Bologne, en Italie, puis un poste de post-doctorante à Cambridge, en Angleterre, elle a commencé sa carrière universitaire indépendante à Palerme, en Italie, puis à Genève, en Suisse. En 2009, elle s'est installée aux États-Unis où elle a été professeure à l'université du Minnesota. Elle y est restée jusqu'à son arrivée à l'université de Chicago en 2020. Elle est titulaire de la chaire Richard et Kathy Leventhal à l'université de Chicago, avec une nomination conjointe au département de chimie et à la Pritzker School of Molecular Engineering. 

Outre son dévouement à la science, Laura est une fervente défenseuse des femmes dans les domaines des sciences, de la technologie, de l'ingénierie et des mathématiques.

Laura Gagliardi s'est vu décerner cette prestigieuse chaire Solvay en chimie pour ses travaux novateurs sur les méthodes de structure électronique des systèmes chimiques complexes, qui soulignent son leadership et son influence dans le monde de la chimie.

La première conférence MG-ERC, consacrée aux avancées en chimie inorganique, chimie de coordination et catalyse est une première en Europe. Plus d’une centaine de chercheurs issus de 12 pays et 32 institutions ont répondu à l’invitation du Professeur Guillaume Berionni, organisateur de l’événement avec le Professeur Steven Nolan (Université de Gand). Les deux chercheurs ont réussi à réunir les plus grands experts travaillant dans les domaines de la chimie des hétéroatomes, de la chimie de coordination, de la catalyse, et de la chimie inorganique. 

Pendant les trois jours de conférence, 14 conférenciers de renommée internationale ont partagé leurs découvertes les plus récentes. Une cinquantaine de jeunes chercheurs – doctorants, post-doctorants et étudiants – ont également présenté leurs travaux sous forme de posters et de communications orales.

Les sommités venues d’universités prestigieuses (Oxford, Berlin, Laval, Paris-Saclay…) ont unanimement salué l’excellence scientifique et l’organisation « exemplaire » de cette première édition. Plusieurs ont même qualifié la MG-ERC comme « l’une des meilleures conférences de chimie » auxquelles ils aient participé.

L’événement a été cofinancé par l’European Research Council (ERC), ChemistryEurope, la Société Royale de Chimie, le CGB, l’École doctorale thématique CHIM du FNRS, le NISM, ainsi que plusieurs partenaires industriels (ACS Publications, Analis & Advion Interchim Scientific®, BUCHI, Chemical Synthesis, Magritek). Les organisateurs remercient ces sponsors pour leur soutien à la visibilité d'ampleur internationale de cette première édition.  Ils ont également permis d’attribuer des prix récompensant les meilleures présentations orales et posters de jeunes chercheurs.

Avant l’ouverture de la conférence, la Rectrice de l’UNamur s’est entretenue avec S. E. l’ambassadeur de Chine en Belgique, Monsieur Shengchao Fei, le Prof. Bao Lian Su et les représentants du Comité organisateur de la conférence, notamment l’ancien président de l’académie des sciences de Chine, le Prof. Chunli Bai et l’ancien vice-président de l’académie des sciences de Chine, le Prof. Tao Zhang ainsi que le premier vice- président de l’Université de Beijing, le Prof. Jin Zhang. La discussion a permis d’entrevoir des pistes de futures collaborations entre les deux universités.

La cérémonie d’ouverture de cette première édition sur le thème « Les frontières des matériaux à l'ère de l'intelligence artificielle » a accueilli un discours de la Rectrice ainsi qu’un discours de S. E. l’Ambassadeur de Chine en Belgique.

L'énergie, les questions environnementales et les soins de santé figurent parmi les priorités absolues de la société moderne.

Ces questions ont suscité un intérêt phénoménal pour les matériaux, car ils sont très prometteurs pour le développement de nouveaux appareils et équipements de pointe qui révolutionnent notre mode de vie. Les matériaux jouent un rôle clé dans notre vie quotidienne et dans le développement de notre société.

L'intelligence artificielle fait maintenant partie de notre quotidien. Elle va certainement accélérer la découverte de nouveaux matériaux et les applications possibles, et va révolutionner nos vies et les recherches scientifiques.

La conférence GCMC2025 a proposé 16 séances plénières, 12 discours keynote et 100 conférences invitées données par d'éminents scientifiques, ainsi que de nombreuses autres présentations orales et des séances posters proposés par des participants de plus de 20 pays et régions différents et couvrant un large éventail de domaines parmi lesquels : 

• L’énergie et la catalyse : défis et solutions pour une chimie plus verte
• Les matériaux fonctionnels, avec des forums interdisciplinaires mêlant chimie, physique et informatique
• Les nouveaux matériaux et leurs nouvelles propriétés
• L’intégration du machine learning dans les processus de conception des nouveaux matériaux
• Les matériaux bioinspirés
• Les capteurs intelligents bioinspirés
• L'IA au service de la science et de l'ingénierie des matériaux

Cette conférence accueillait également cinq événements spéciaux : 

• le 1er Forum mondial des jeunes talents chinois à l'étranger qui a réuni plus 50 jeunes chercheurs d’origines chinoises sélectionnés parmi de très nombreux candidats venant du monde entier selon des critères de très haut standing.
• le Forum sur les matériaux métalliques et composites,
• le Forum interdisciplinaire sur les matériaux,
• le Forum Science China Press,
• le Forum sur la synthèse chimique - OAE Publishing.

• Président d’honneur : Prof. Chunli Bai: Academicien et ancien Président de l’Académie des sciences, Chine
• Prof. Bao-Lian Su, Université de Namur, Belgique et Wuhan University of Technology, Chine
• Prof. Max Gao-Qing Lu, University de Wollogong, Australie
• Prof. Qing-Jie Zhang, Wuhan University of Technology, Chine

Le Prof. Bao-Lian Su est membre du pôle Matériaux Structurés Fonctionnels (FSM) du Namur Institute of Structured Matter (NISM) et de l’Unité de Chimie des Nanomatériaux (UCNano) du Département de chimie, qui regroupe les laboratoires de Chimie des Matériaux Appliqués (CMA) et de Chimie des Matériaux Inorganiques (CMI) dont il est le Directeur. 

Il est président de l'Association internationale des matériaux mésostructurés (IMMA) depuis 2021 et est le 1er belge à avoir reçu cet honneur.  Il est également membre de l'Académie royale de Belgique (FRAB), de l'Académie européenne des sciences (FEurASc), de la Royal Society of Chemistry, Royaume-Uni (FRSc), membre à vie de Clare Hall, Université de Cambridge, membre honoraire de la Société chinoise de chimie (HFCCS), membre étranger de la Société chinoise de l'industrie et du génie chimiques (FFCIESC) et il détient une Chaire Francqui au Titre Belge.

Le Prof. Su a créé une nouvelle famille de matériaux mésoporeux reconnue par la communauté scientifique sous le nom “CMI”. Il s’agit d’une famille de matériaux mésoporeux à base de silice et d’oxydes de métaux synthétisés à partir d’un surfactant très innovant de type “polyoxyethylène alkyl ether” dans des conditions très douces.  

L’équipe du Prof. Su a été la première à utiliser ce type de surfactant comme agent directeur de structure mésoporeuse. L’équipe a également été pionnière dans le domaine des matériaux poreux hiérarchisés en découvrant le phénomène de formation qui a conduit à la création d’une nouvelle famille de matériaux poreux hiérarchisés avec trois ou quatre différentes porosités de tailles interconnectées incorporés dans un seul matériau solide. Actuellement, cette nouvelle famille de matériaux constitue un nouveau domaine de recherches d’un grand intérêt dans le domaine de conversion et stockage de l’énergie (batteries et photocatalyse) mais aussi dans le domaine de la capture et la valorisation du CO2 par la catalyse. 

Les organisateurs tiennent à exprimer leur gratitude aux présidents de séance et aux différents comités qui ont contribué à l'organisation de cet événement.  Ils remercient également les participants pour le niveau élevé des travaux de recherche présentés. 

Les organisateurs souhaitent également remercier leurs sponsors : la Wuhan University of Technology, le laboratoire Foshan Xianhu, l’Université de Namur et le Namur Institute of Structured Matter (NISM), le F.R.S.–FNRS, Interdisciplinary materials, la Guangdong Academician Federation, Kingfa, Chemical Synthesis, Science China Press (SCP), and la société Beijing Huaerda Science and Technology Co., Ltd.

Tout a commencé par le voyage de Nicolas Roy à Stanford.  Nicolas est doctorant au sein du Département de physique et membre des Instituts NISM et NaXys. La visite à Stanford avait pour objectif de développer une expertise à l’UNamur sur une méthode nouvelle de simulation de cristaux photoniques twistés, récemment publiée par la prestigieuse université. À la suite des discussions lors du séjour à Stanford, des pistes de collaborations sont apparues, notamment celle de poursuivre les recherches relatives à l’une de leurs publications afin de tenter de rendre un dispositif qui permet de manipuler la direction du faisceau lumineux le plus efficace et compact possible.  

Pari réussi puisque l’étude théorique prévoit un dispositif de 6 microns (soit la taille d’un cheveu) !  De plus, il est très économe en énergie.  Concrètement, il peut permettre de suivre des satellites par exemple, sans bouger l’émetteur ou le récepteur, ce qui est compliqué dans un circuit photonique.  Une autre application concrète est à l’étude pour la société Meta, qui souhaite réduire la taille des casques de réalité virtuelle à une simple paire de lunettes… 

Durant sa thèse de doctorat, et en s’appuyant sur une publication de l’équipe de Stanford intitulée “Theory for Twisted Bilayer Photonic Crystal Slabs”, Nicolas a reproduit la méthode de simulation et mis au point un modèle analytique des simulations numériques. L’emploi de ces simulations peu coûteuses a permis de trouver les structures photoniques les plus capables de dévier la lumière de manière contrôlée. Le modèle analytique quant à lui permet de fournir une explication à ce qui a été observé et donc de mieux comprendre ce qu’il se passe. En bref, cela donne des perspectives de fabrication plus simples pour les futurs dispositifs. 

Les équipes de recherche qui collaborent dans cette étude travaillent sur les cristaux photoniques twistés, c’est-à-dire des matériaux bidimensionnels, formés, par exemple de 2 couches de silicium superposées et structurées, et leur interaction avec la lumière.  

Dans la conception d’un modèle analytique, Nicolas Roy s’est également servi d’une théorie connue depuis les années 60 : les réseaux échelette.  Un réseau échelette est un réseau de diffraction plan ayant le profil en dents de scie.  Concrètement, cela ressemble aux toits des anciennes usines.  La nouveauté qu’il a apportée en utilisant cette notion, c’est de permettre de comprendre le mécanisme qui permet le contrôle de l’angle de sortie du faisceau lumineux grâce au twist entre les deux couches. Ce faisant, il a identifié que le système agissait similairement au réseau échelette. L’équipe, grâce à des méta-modèles, a permis de concentrer la lumière dans une direction bien précise avec une efficacité de 90%.  

Le but de ce genre de structure twistée ?  Devenir maître de la lumière et fabriquer in fine des systèmes qui permettent de la ralentir, voire de l’arrêter.   

Cette technique du twist ouvre donc bien des possibilités encore inexplorées en photonique en ajoutant un degré de contrôle de la lumière.  Les chercheurs poursuivent leurs recherches dans ce sens, en continuant cette collaboration fructueuse avec l’équipe du professeur Fan, de l'Université de Stanford, USA.  

Décidément, on n’a pas fini de twister à l’UNamur ! 

L'équipe belge

• Professeur Michael Lobet (UNamur, Harvard University)
• Professeur Alexandre Mayer (UNamur)
• Dr Nicolas Roy (UNamur)

L'équipe américaine

• Professeur Shanhui Fan (Université de Stanford)
• Dr Beicheng Lou

Les chercheurs remercient l’UNamur, et plus spécifiquement le Département de physique et l’Institut NISM pour avoir financé le voyage de Nicolas Roy, l’Institut naXys pour son soutien dans ce projet,  la plateforme technologique PTCI, dont les supercalculateurs ont rendu cette étude possible ainsi que le FNRS pour le financement des mandats de recherche de Michaël Lobet et Alexandre Mayer.

• Michaël Lobet, le physicien de l’invisible qui fait twister la lumière 
• Sur les traces d’Einstein : anciennes théories, nouvelles perspectives
• Publication sur l’observation de la lumière dans Nature Communications