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Morgane Vacher, lumière sur l’infiniment petit

Publié par EchoSciences Pays de la Loire, le 20 décembre 2023   2.2k

Qu’elles se consacrent à la biologie, à l’informatique, aux mathématiques ou à d’autres domaines, les chercheuses ligériennes contribuent activement à élargir les horizons de la recherche en Pays de la Loire. Nous sommes donc partis à leur rencontre aux quatre coins de la région pour rencontrer des femmes remarquables. À travers ces portraits imagés, vous découvrirez des chercheuses engagées et passionnées.

Morgane Vacher, chimiste-théoricienne, exerce en tant que chercheuse CNRS au sein du laboratoire CEISAM de l'Université de Nantes depuis 2019. En collaboration avec son équipe, elle se consacre à l'étude des réactions photochimiques, qui sont des réactions déclenchées par la lumière, mettant particulièrement l'accent sur ce que l'on appelle la « chimie attoseconde ».

Morgane Vacher dans son bureau au laboratoire CEISAM

Il est indéniable que, de prime abord, le concept de « chimie attoseconde » peut paraître extrêmement complexe. C'est pourquoi, installée à son bureau, Morgane Vacher prend le temps de nous détailler le cœur même de sa recherche. « Une réaction chimique, c'est ce qui traduit le changement de la matière. C'est-à-dire un produit qui se transforme en un autre produit, des molécules qui se transforment en d’autres molécules », explique-t-elle. La « chimie attoseconde » représente une approche novatrice qui permet aux scientifiques d'appliquer des impulsions de lumière d'une durée extrêmement brève aux électrons. Pour mieux appréhender la portée de cette échelle de temps, une attoseconde équivaut à 10-18 secondes, soit un trillion d'attosecondes dans une seconde. Pour mettre cela en perspective, cette mesure représente la différence entre une seconde et l'âge de l'Univers. De quoi donner le vertige !

« Je m’intéresse très fondamentalement aux électrons qui sont les particules qui forment les liaisons chimiques, comment les électrons bougent sur une échelle de temps extrêmement courte » Morgane Vacher n'aurait pu se plonger dans l'étude de la chimie attoseconde sans les contributions de trois éminents chercheurs. En 2001, Anne L’Huillier, chercheuse franco-suédoise et professeure à l’Université de Lund, Pierre Agostini, professeur émérite à l’Université d’Ohio, et Ferenc Krausz du Max Planck Institute de Garching ont réalisé l'exploit de générer des flashs lumineux d'une durée attoseconde, capables d'initier des réactions chimiques. Leur travail remarquable a été honoré du prix Nobel de physique en 2023. Grâce à leurs travaux novateurs, l'échelle de temps des électrons est désormais accessible, permettant ainsi l'observation en temps réel de ces particules élémentaires. Cette percée significative ouvre de nouvelles perspectives pour la chimie quantique.

Centre de calcul du CEISAM - Nantes Université

L'attrait pour la recherche fondamentale a émergé de manière progressive et naturelle chez Morgane. « Petit à petit, je voulais comprendre plus fondamentalement, plus précisément, à une échelle plus petite ce qui se passe dans la matière » Après une classe préparatoire en biologie/géologie, elle intègre l’École Normale Supérieur de Cachan en chimie puis réalise une thèse à l’Imperial College of London. Elle s’envole ensuite pour la Suède pour un post-doctorat à Upsala et enfin arrive en 2019 en tant que chargée de recherche CNRS à Nantes Université. Au sein du laboratoire CEISAM, son travail consiste à effectuer des simulations de réactions chimiques afin de mieux comprendre leur déroulement. Pour ce faire, elle utilise un terminal pour rédiger du code et faire tourner des calculs sur des machines. « Mon travail de tous les jours va être de contribuer et utiliser des logiciels pour calculer et prédire le comportement des molécules » Ce travail de bureau, bien loin de l'image traditionnelle que l'on peut avoir d'une chimiste, amène Morgane Vacher à réaliser des expériences numériques simulant des réactions chimiques. Elle analyse ensuite les résultats de ces simulations afin de décrypter les mécanismes sous-jacents : quelle est la durée d'exécution des réactions ? Quel est le rendement, c'est-à-dire la quantité de produit obtenu ? Ce travail virtuel permet de mener des expériences potentiellement complexes à réaliser en laboratoire.

Interface de terminal utilisé par Morgane Vacher

Cependant, quelles applications concrètes peut-on envisager ? La recherche fondamentale vise principalement à repousser les limites de la connaissance scientifique. Ainsi, le travail de Morgane ne se traduit pas directement par des applications pratiques dans la vie quotidienne. Cependant, à l'avenir, la chimie attoseconde, sujet auquel elle se consacre, pourrait déboucher sur des applications dans des secteurs aussi variés que la médecine et l'informatique.

Morgane Vacher s'est illustrée en remportant l'appel à projet Étoiles Montantes, attribué par la Région des Pays de la Loire. Un dispositif qui s'est avéré être un puissant catalyseur pour la chercheuse, lui ouvrant la voie vers l'obtention du prestigieux ERC Starting Grant, le plus important financement européen dédié à la recherche publique. Parmi les 56 projets Étoiles Montantes labellisés en cinq ans dans la région, elle est la première chercheuse à obtenir ce financement, considéré comme le plus sélectif de la recherche. Un témoignage indiscutable d'excellence !

Article écrit par Maéna Gérault pour EchoSciences Pays de la Loire