Lorsqu’un matériau semi-conducteur absorbe un photon, un électron est excité dans la bande de conduction, ce qui laisse un trou dans la bande de valence. L’interaction de Coulomb entre l’électron et le trou génère un état lié appelé exciton, qui contrôle en grande partie les propriétés optiques des semi-conducteurs. Il s’avère de plus que lorsque le milieu est structuré sur une échelle nanométrique, la réponse optique des semi-conducteurs est radicalement modifiée par le confinement quantique.

Mon programme de recherche est axé sur la dynamique des excitons lorsqu’ils sont créés dans des milieux nanostructurés afin de décrire comment l’énergie est absorbée et redistribuée dans le cadre d’une représentation en termes d’excitations collectives. Quoique de nature fondamentale, ce sujet est intimement lié avec le développement de l’excitonique, un domaine en émergence qui vise à concevoir et fabriquer de meilleurs dispositifs optiques pour des applications allant de l’éclairage au calcul quantique.

Étude de la physique du modèle standard des particules élémentaires et au-delà, dans le cadre de l’expérience ATLAS  à hautes énergies au Grand Collisionneur Hadronique (LHC) du CERN. Ce qui comprend la recherche et l’étude de la particule de Higgs, des particules supersymétriques et de toute physique nouvelle se manifestant dans les collisions à hautes énergies produites par le LHC. Étude du champ de radiation produit dans le détecteur ATLAS et de ses caractéristiques spectrales grâce aux détecteurs au silicium à pixels Medipix et Timepix (ATLAS-MPX et ATLAS-TPX). Ces mesures du champ de radiation dans ATLAS au CERN portent sur la détection et l’identification des particules chargées (électrons, positons, protons, anti-protons, pions, kaons, particules alpha et ions plus lourds etc…), des particules neutres (photons, neutrons, pions et kaons neutres,…).  Mesure de la luminosité du collisionneur LHC avec les détecteurs ATLAS-MPX et ATLAS-TPX par la méthode de van der Meer des déplacements des faisceaux.

Mesure de l’efficacité de détection et de reconnaissance des formes de traces des particules dans les détecteurs au silicium à pixels et des détecteurs à semi-conducteur lourd à pixels (GaAs, CdTe) faite avec l’accélérateur tandem du laboratoire R.-J. A. Lévesque de l’Université de Montréal.
Utilisation des détecteurs au silicium à pixels Medipix et Timepix avec des particules chargées, rayon-X et gamma pour des applications en imagerie (exploitation du partage de charge entre pixels) avec des résolutions spatiales au niveau du sous-micron. Mesure avec des détecteurs à pixels des champs de radiations et leurs caractéristiques spectrales dans des expériences en physique médicale  (y compris en hadron-thérapie) et dans l’espace (développement de dosimètres basés sur des détecteurs à pixels pour les missions spatiales et la station spatiale internationale). Étude des dommages par radiation et amélioration de la tenue aux radiations des détecteurs de particules exposés à de hauts niveaux de radiation (flux de neutrons et de photons, en particulier) dans divers accélérateurs de particules couvrant une large gamme d’énergies et dans des réacteurs nucléaires.

Préparation d’un programme  d’améliorations des capacités de détection (en particulier nouvelles générations de détecteurs à pixels) du détecteur ATLAS au LHC du CERN et au LHC amélioré (SLHC) avec de plus hautes énergies de collision et plus grandes luminosités et dans les futurs collisionneurs.

• Dynamique électronique des semicoducteurs organiques;
• Spéctroscopie optique résolue en temps;
• Optoélectronique supramoléculaire

Mes recherches se concentrent sur la solution exacte de modèles physiques. Elles portent sur le design de systèmes qui réalisent le transfert parfait d'informations quantiques. Elles étudient les marches (aléatoires) quantiques qui sont utilisées dans le développement d'algorithmes de calcul quantique. Elles examinent les processus d'exclusion asymétrique qui s'appliquent dans un grands nombre de domaine tels la biopolymérisation et les problèmes de traffic. Elles portent aussi sur des processus stochastiques d'intérêt en modélisation génétique. Une partie importante de mes travaux est vouée aux systèmes dit intégrables ou superintégrables. Ils sont ainsi nommés parce qu'ils possèdent plusieurs lois de conservation. Ils sont importants sur le plan théorique et ont de nombreuses applications. La méthodologie sous-jacente à mes travaux repose en partie sur l'étude des symétries. Je m'applique aussi à en développer la description mathématique en termes de structures algébriques et de polynômes orthogonaux et fonctions spéciales.