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Ancienne lauréate
Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2007

Jillian Buriak

Chimie

University of Alberta


Jillian Buriak
Jillian Buriak

On peut dire que les ambitions scientifiques de Jillian Buriak, de l’University of Alberta, sont des ambitions en miniature. En effet, la chimiste étudie la nanoscience, domaine en expansion rapide qui porte sur des matériaux dont les dimensions sont mesurées en nanomètres (c.-à-d. quelques milliardièmes de mètre) et dont les applications potentielles sont pratiquement illimitées. Réduits à une échelle aussi petite, les matériaux peuvent voir leurs propriétés changer considérablement.

Une décennie à peine après avoir obtenu son doctorat en chimie inorganique et organométallique de l’Université de Strasbourg, en France, Mme Buriak s’est taillé une réputation internationale enviable de chercheuse qui ne se confine pas aux idées établies, et les siennes sont révolutionnaires.

Au cours des dix dernières années, ses travaux ont permis de résoudre de façon insoupçonnée des problèmes liés à la synthèse des nanomatériaux et à la détermination de leurs propriétés. Du même coup, elle a fait converger deux domaines de la chimie en apparence étrangers l’un à l’autre – la chimie organométallique et la science des matériaux – et elle a conçu des réactions fondamentalement nouvelles en chimie des surfaces des semiconducteurs. Grâce à ses travaux, il est désormais possible d’entrevoir des moyens de coupler l’électronique moléculaire et les structures biologiques à des circuits intégrés. Cette réalisation lui a valu l’une des six Bourses commémoratives E.W.R. Steacie du CRSNG de 2007.

Titulaire d’un poste à la Purdue University, en Indiana, Jillian Buriak est rentrée dans son pays d’origine, le Canada, en 2003, attirée en grande partie par les installations de calibre mondial de l’University of Alberta et de l’Institut national de nanotechnologie du Conseil national de recherches du Canada (où elle est également titulaire d’un poste de chercheuse principale). Dans le milieu canadien de la chimie, son arrivée à Edmonton a été saluée comme un événement majeur.

Les applications probablement les mieux connues de la nanotechnologie sont axées sur l’électronique. Les dimensions de l’omniprésente puce de silicium ne cessent de diminuer, et les transistors les plus récents mesurent à peine 45 nanomètres. Le défi est donc de trouver des moyens économiques de connecter ces composants minuscules à des composants électroniques beaucoup plus volumineux, comme un clavier d’ordinateur.

C’est ici que Mme Buriak, l’une des plus grandes spécialistes au monde en chimie des surfaces des semiconducteurs, et son équipe de recherche entrent en scène. La chercheuse s’intéresse actuellement à l’interface entre les puces, toujours plus petites, et les dispositifs de grande taille auxquels il faut les connecter pour que les appareils soient utilisables.

L’auto-assemblage est l’une des méthodes qu’elle utilise. « Nous choisissons des molécules qui, grâce à leurs propriétés spécifiques, peuvent prendre des structures ordonnées et précises, d’après leur composition », explique-t-elle.

Jillian Buriak vise bien plus loin que la seule amélioration des téléphones cellulaires. La nano-échelle n’est pas le domaine exclusif de l’électronique, car le système nerveux humain fonctionne aussi à cette échelle. À titre de boursière Steacie du CRSNG, Mme Buriak poursuivra ses recherches afin de trouver des façons viables de relier les puces au silicium à des structures biologiques, notamment les neurones humains.

Son objectif est de mettre au point des outils en vue de mieux comprendre certaines conditions neurologiques, comme la sclérose en plaques, par un mariage de la nanotechnologie et de la neuroscience, dans le cadre d’un programme qu’elle mène de concert avec le Dr Fabrizio Giuliani, de l’University of Alberta Hospital. La première étape en ce sens consiste à « convaincre » un neurone que la surface d’une puce au silicium est un endroit accueillant.

Comme l’explique Jillian Buriak, « c’est une question de chimie des surfaces. Les travaux en cours démontrent de plus en plus que les nanomotifs sur une surface sont absolument cruciaux pour le bien-être des cellules. L’extérieur d’une cellule n’est pas un simple assemblage désordonné et incohérent, et on trouve des motifs dans la cellule même. Nous chercherons à savoir quels nanomotifs les cellules préférent. »

Quand les chercheurs connaîtront les motifs et auront créé un environnement convenable, ils pourront soumettre les neurones à différents stimuli. Les puces de silicium transmettront ensuite de l’information sur les conditions qui permettent aux neurones de fonctionner correctement ou avec difficulté. Les puces pourraient même indiquer si des parties particulières des neurones sont affectées. En reproduisant la lente dégradation typique des maladies neurologiques, Jillian Buriak et ses collègues espèrent que cette technologie aidera les chercheurs du domaine médical à découvrir des indices des causes de la sclérose en plaques, et des pistes de traitements. On pourra ensuite appliquer cette méthode à d’autres états neurologiques comme les maladies de Parkinson et d’Alzheimer.

Jillian Buriak s’empresse de souligner qu’il ne s’agit pas de créer l’homme ou la femme bionique. Ses travaux n’aboutiront pas de si tôt à un scénario de science-fiction. Ils pourraient plutôt ouvrir la voie à des applications utiles comme l’ingénierie tissulaire, mais il reste bien du chemin à faire.

À court terme, et de façon plus réaliste, les applications des interfaces entre puces électroniques et molécules biologiques permettraient de créer des capteurs capables de détecter des bactéries ou des produits chimiques dangereux.

Malgré ses progrès étonnants et son potentiel énorme, la nanoscience n’est pas révolutionnaire aux yeux de Jillian Buriak. Ce qui est tout à fait nouveau pour elle, c’est l’influence positive de la nanoscience sur la collaboration entre scientifiques de tous horizons.

En effet, « les collaborations sont toujours pleines de surprises. Les personnalités des chercheurs doivent être compatibles. Et il faut faire converger les différentes approches de résolution d’un problème. Tellement de choses doivent être au même diapason. » Pourtant, les chercheurs collaborent plus que jamais.

L’élaboration de programmes appropriés pour les cours de sciences constitue un autre problème qui découle de la multidisciplinarité croissante en sciences. « Nous constatons maintenant que le programme de base est dépassé, et qu’il faut l’actualiser », ajoute Mme Buriak. Peu importe leur spécialité, les chercheurs doivent avoir une bonne connaissance de plusieurs autres domaines. Mais le danger, c’est que les étudiants explorent trop de sujets sans les approfondir.

« Vu le nombre faramineux d’options, les étudiants me demandent souvent comment ils devraient orienter leur carrière scientifique. Je leur réponds qu’ils doivent créer leur propre créneau », dit-elle. Et dans le cas de Jillian Buriak, son créneau se mesure en nanomètres.