Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada
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Ancien lauréat
Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2002

Wolfgang Jäger

Chimie

University of Alberta


M. Wolfgang Jäger se pose bien des questions sur le monde, des questions que les petits enfants posent parfois à leurs parents et qui, sous une apparente simplicité, en laissent plus d'un perplexe. Il s'agit en fait de questions qui portent sur l'essence même de la nature, par exemple « comment fait-on de l'eau? »

Ce spécialiste de la spectroscopie de la University of Alberta se distingue de la plupart des plus grands penseurs par le fait qu'il cherche la réponse à cette question depuis presque dix ans. M. Jäger a construit une machine d'avant-garde pour étudier, à l'échelle de l'atome, la danse subtile des molécules qui transforme, par exemple, un gaz en liquide ou un groupe d'atomes en une protéine complexe source de vie.

C'est pour ses expériences innovatrices menées à la frontière de la chimie et de la physique que le M. Wolfgang Jäger a reçu une Bourse commémorative E.W.R. Steacie de 2002 du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie – l'une des plus prestigieuses distinctions honorifiques en sciences et en génie décernées au Canada.

« L'écart est très grand entre les propriétés microscopiques d'une molécule d'eau et les propriétés macroscopiques de la phase liquide volumique, explique M. Jäger. Nous cherchons ce qui modifie les propriétés microscopiques pour qu'elles se transforment en propriétés macroscopiques. En fait, des interactions moléculaires déclenchent ces transformations. »

Les faibles interactions moléculaires que le chercheur étudie sont connues sous le nom de forces de Van der Waals. Chercher à comprendre ces forces d'attraction entre des groupes d'atomes peut se comparer à essayer de surprendre, à distance, une conversation à voix basse dans un gymnase bondé! Pourtant personne ne veut partir à cause de cette conversation justement.

Au milieu des années 90, M. Wolfgang Jäger et son équipe ont passé près d'un an à construire ce qu'on appelle un spectromètre par transformation de Fourier à micro-ondes. Il a fallu une autre année pour y ajouter une puissante source de rayonnement terahertz.

Cet appareil de haute technologie de la taille d'un réfrigérateur permet aux chercheurs de créer avec soin des amas moléculaires qui comprennent souvent des atomes d'hélium. Ceux-ci sont frappés par un faisceau de micro-ondes, et les émissions énergétiques spectrales qui en résultent fournissent des renseignements sur le mouvement de rotation des molécules les unes autour des autres.

« Il faut passer par la mécanique quantique pour comprendre la répartition spectrale, précise M. Jäger. On se situe au niveau vraiment fondamental de la chimie et de la physique quand on fait ce genre de spectroscopie. Cela ne ressemble en rien au monde que nous connaissons. »

Pour faire parler les données de la spectroscopie, il faut effectuer des calculs à l'aide d'un ordinateur de grande puissance. Cette année, le laboratoire du professeur Jäger a acquis une grappe de terminaux Beowulf, soit vingt ordinateurs personnels reliés entre eux qui, malgré toute leur puissance de calcul, ont tout de même besoin de quinze heures pour calculer un seul point d'énergie potentiel alors qu'il faut en calculer plus de 2 000 avant de pouvoir créer une image à partir des données de l'expérience.

La Bourse Steacie permettra à M. Jäger d'étendre ses recherches dans le domaine naissant de la spectroscopie d'isolement de nanogouttelettes d'hélium.

Le professeur Jäger dirigera la construction d'une nouvelle machine – la première du genre au Canada et l'une des rares au monde – qui permettra aux chercheurs d'emprisonner les molécules dans des gouttelettes d'hélium superfluides et de les analyser dans ces « nanolaboratoires ultrafroids ».

Fonctionnant à 0,38 ºK – ce qui est presque l'absence totale de chaleur – cette nouvelle technique spectroscopique permettra d'étudier des amas de molécules plus importants, nous donnant ainsi un aperçu des processus en cause.

Pour M. Wolfgang Jäger, la recherche éclaircira un tout petit peu le mystère quantique qui voile le processus de transformation des molécules seules en ce liquide que nous appelons simplement de l'eau.