Paul Charbonneau :

Divers projets offerts en modélisation/simulation numérique, dans le contexte du cycle d'activité magnétique du soleil, des éruptions solaires, de l'émergence de la complexité dans les systèmes naturels, et de l'origine de la vie.

Yashar Hezaveh et 

Laurence Perreault Levasseur :

• Bourse Lambda 2023 pour stage d'été

Recherche en astrophysique et apprentissage automatique

Nous recherchons des candidats pour la bourse Lambda2023 pour stage d'été dans les domaines liés à l'astrophysique, à la cosmologie et à l'apprentissage automatique. Les candidats retenus se joindront au Mila et à l'Institut Ciela, institut nouvellement fondé. Une expérience préalable en programmation et/ou en astrophysique est un atout.

Les candidats retenus seront supervisés par Yashar Hezaveh et/ou Laurence Perreault-Levasseur et un groupe de chercheurs postdoctoraux et auront l'occasion de collaborer avec des membres du corps professoral en apprentissage automatique, notamment Yoshua Bengio, Siamak Ravanbakhsh, Derek Nowrouzezahrai et Guy Wolf.

L'institut est situé dans la ville dynamique de Montréal, qui compte plus d'un demi-million d'étudiants universitaires. Montréal est régulièrement élue comme l'une des meilleures villes au monde pour les étudiants.

Mila est le plus grand centre de recherche universitaire au monde en apprentissage profond, regroupant plus de 1000 chercheurs spécialisés dans ce domaine. Ciela est un institut de recherche interdisciplinaire à l'intersection de l'astrophysique et de l'apprentissage automatique, regroupant des membres de Mila et de la communauté astrophysique de Montréal.

Notre équipe travaille sur des sujets liés à la cosmologie computationnelle et au développement de méthodes d'analyse numérique pour de grands relevés du ciel à venir (par exemple, LSST et Euclid), en se concentrant spécifiquement sur les données de lentilles gravitationnelles fortes et la cosmologie. Nous sommes membres de la collaboration Simons sur l'apprentissage de l'univers et avons des liens étroits avec the Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, à New York.

Les candidats intéressés sont invités à envoyer un CV et un relevé de notes à Stéphanie Luna (stephanie.luna@umontreal.ca) avec pour objet "Stage Lambda" avant le 15 janvier 2023.

Voir: L'annonce en PDF

David Lafrenière :

• Détection et caractérisation d’exoplanètes

Mon groupe de recherche travaille sur la détection et la caractérisation d’exoplanètes en utilisant plusieurs instruments opérant aux longueurs d’onde visibles et infrarouges installés sur de grands télescopes au sol et dans l’espace. Au niveau de la détection, l’accent est actuellement mis sur la recherche et la confirmation de transits d’exoplanètes par observations photométriques à haute précision. Au niveau de la caractérisation, nous utilisons principalement la technique de spectroscopie de transit à moyenne et à très haute résolution spectrale pour sonder la composition et plusieurs autres propriétés (température, nuages, vents) des atmosphères d’exoplanètes. En plus des analyses scientifiques de nos données d’observations, nous travaillons aussi constamment à l’amélioration de nos algorithmes et de nos outils d’analyse en y intégrant des approches novatrices. Des projets de recherche sur ces différents sujets sont disponibles pour des étudiants au baccalauréat.

Jonathan Gagné :

Jonathan Gagné s'intéresse à plusieurs sujets de recherche en lien avec les étoiles jeunes, les naines brunes et les exoplanètes, en particulier dans le voisinage immédiat du Soleil, à moins de 200 parsec ou environ 650 années-lumière de nous. Par exemple, son équipe étudie les associations d'étoiles jeunes pour mieux comprendre la structure et l'évolution des étoiles, des naines brunes, des exoplanètes et même des naines blanches qu'on peut y trouver car ces associations jeunes sont de rares exemples où on peut déterminer précisément l'âge d'objets astrophysiques. L'étude de ces associations jeunes a aussi révélé qu'elles contiennent des objets de masse aussi petite que les exoplanètes géantes gazeuses, mais qui ne sont pas en orbite autour d'une étoile. Ces objets, parfois appelés "planemo" pour "planetary-mass object", sont d'origine incertaine mais ont des températures, rayons, masses et propriétés atmosphériques similaires aux exoplanètes géantes. On peut y trouver par exemple des variations de brillance dues à la météo changeante à leur surface. Jonathan et son équipe étudient aussi ces objets pour mieux comprendre les atmosphères d'exoplanètes géantes dans une situation où elles nos instruments ne sont pas aveuglés par une étoile-hôte.

Luc Stafford :

• Diagnostics spectroscopiques de plasmas hors équilibre thermodynamique

Une des approches utilisées pour l’ingénierie des surfaces par dépôt de revêtements (multi)fonctionnelles repose sur l’introduction de précurseurs solides, liquides et/ou gazeux dans un plasma hors équilibre thermodynamique à pression réduite et/ou à la pression atmosphérique. Pour de telles applications, un aspect important à contrôler est la cinétique de fragmentation des précurseurs par les espèces de haute énergie du plasma conduisant au dépôt de couches minces homogènes versus celle de la recombinaison en phase gazeuse de fragments conduisant à la formation de nanoparticules (plasmas poudreux) et donc à des matériaux hétérogènes. Dans ce contexte, nous désirons mener des études spectroscopiques de pointe des propriétés fondamentales de ces plasmas hautement réactifs et multiphasiques. Ces travaux sont réalisés dans une grande variété de réacteurs à plasma pertinents pour les matériaux, incluant des plasmas produits par des champs électriques de basse fréquence, de haute fréquence et des décharges hybrides couplant plusieurs fréquences. Dans plusieurs cas, les mesures de spectroscopie optique d’émission et d’absorption résolues dans le temps et dans l’espace sont couplées aux prédictions de modèles hydrodynamiques basés sur les équations de conservation des particules, de la quantité de mouvement et de l’énergie.

• Développement de nouveaux procédés basés sur les plasmas hautement réactifs

Dans le cadre d’un effort de recherche concerté et pluridisciplinaire, nous souhaitons capitaliser sur les études spectroscopiques des plasmas hautement réactifs et multiphasiques pour développer de nouveaux procédés et de nouveaux matériaux. D’un point de vue fondamental, cette recherche vise à établir des liens entre les propriétés physico-chimiques du plasma et celles des matériaux exposés au plasma. Elle vise également à mieux comprendre la physique des interactions plasmas-surfaces faisant intervenir une grande variété d’espèces actives (ions, électrons, espèces excitées, atomes et molécules réactives, rayonnement, etc.) et des phénomènes hors équilibre (bombardement, excitation, relaxation, diffusion, germination, adsorption, désorption, etc.) répartis sur plusieurs échelles temporelles. D’un point de vue technologique, l’objectif est d’obtenir un excellent niveau de maîtrise des propriétés micro et macroscopique des couches minces et des nanomatériaux selon l’application envisagée. En lien avec le projet de recherche structurant Construire l’Avenir Durablement de l’Université de Montréal, les domaines d’applications incluent les matériaux de faibles dimensions pour la catalyse et le stockage de l’énergie électrique mais aussi les matériaux renouvelables et biodégradables dérivés de la biomasse forestière pour les emballages écologiques et les batteries vertes de prochaine génération.

Ahmad Hamdan

• Décharge nanoseconde dans un liquide diélectrique

En appliquant une impulsion courte (50-500 nanosecondes) positive ou négative sur une électrode immergée dans un liquide diélectrique, on est capable de générer un plasma par ionisation directe du liquide. Le plasma généré a des propriétés relativement nouvelles et mal connues. Dans ce projet, en travaillant avec d’autres scientifiques, l’étudiant effectuera des mesures électriques et optiques (imagerie et spectroscopie d’émission) pour découvrir la nouvelle physique des plasmas dans les liquides.

• Plasma d’air en contact avec un liquide

L’interface plasma-liquide est un milieu extrêmement réactif à travers lequel il a un échange des espèces réactives. Bien que la caractérisation d’un tel interface reste un défi dans le domaine plasma-liquide, une compréhension fondamentale des mécanismes physico-chimiques est essentielle pour optimiser le système vers une application donnée. Par exemple, pour dépolluer l’eau, il est important de former les radicaux OH via la dissociation de l’eau et ensuite optimiser leurs transports vers la phase liquide pour dégrader les polluants. L’étudiant intéressé par ce sujet, en travaillant avec des scientifiques, contribuera à l’étude de la physique d’un plasma en contact avec un liquide, l’interface plasma-liquide ou encore la phase liquide après traitement par plasma.

• Décharge électrique dans des bulles dans un liquide

Les plasma multiphasiques est un domaine de recherche relativement nouveau et a beaucoup de potentiel pour des applications technologiques. Dans ce projet, notre intérêt est de générer un plasma dans des bulles de gaz dans un liquide. Les avantages de cette approches sont énormes, par exemple, les propriétés d’un plasma dans la bulle peuvent être modulées suivant la nature du gaz à l’intérieur de la bulle. Ensuite, les réactions physicochimiques entre le plasma et le liquide deviennent ajustables. En travaillant avec des scientifiques, l’étudiant étudiera une nouvelle physique des plasmas multiphasiques. En utilisant des caméras ultra-rapides, des sondes électriques et des spectromètres, les propriétés fondamentales des plasmas multiphasiques seront étudiées.

Jean-François Arguin :

• Apprentissage profond pour l’analyse des données du Grand collisionneur de hadrons (LHC)

Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN collisionne des protons à 99.999999% de la vitesse de la lumière ce qui permet de reproduire les conditions de l’Univers une fraction de seconde après le Big Bang. Il a été utilisé pour découvrir le boson de Higgs en 2012. Malgré l'énorme succès du Modèle Standard de la physique des particules à décrire les résultats expérimentaux, il est clair que celui-ci n’est pas la théorie ultime de l’Univers puisqu’il ne peut expliquer, par exemple, l'existence de la matière sombre. Les données du LHC sont complexes et abondantes de telle sorte qu’elles sont un terreau fertile pour l’application de l’apprentissage profond, la technique d’intelligence artificielle la plus prometteuse de nos jours. Il y a deux projets disponibles sur ce sujet: (1) l’identification des électrons par apprentissage profond et (2) la recherche de nouvelle physique dans les données du LHC par technique de détection d’anomalie. Ces projets ne nécessitent pas de connaissances préalables en apprentissage profond.

Alan Robinson :

• Groupe à la recherche de la matière sombre

Notre groupe travaillant sur les projets PICO et SuperCDMS propose plusieurs projets de stage d’été chaque année pour concevoir, construire, calibrer, analyser, ou interpréter ces expériences à la recherche de la matière sombre. Notre groupe est particulièrement fort dans la conception mécanique et la calibration de ces détecteurs en utilisant l’accélérateur Tandem.

Ces projets vous présenteront à l’astrophysique des particules, la détection du rayonnement, et la physique des matériaux, les senseurs quantiques ou les fluides surchauffés, dont nous construisons nos détecteurs. Des stages en conception mécanique pour les étudiants en génie sont aussi offerts.

Nos stagiaires se profitent des séminaires locaux et des projets de présentation pour apprendre la physique et les méthodes de notre domaine. Plusieurs stagiaires ont assisté à l’école d’été Canadian Astroparticle Physics Summer School et/ou sont allés à SNOLAB à 2 km de profondeur.

Veuillez joindre le professeur Robinson avant le 1er décembre pour discuter des projets particuliers.

David London :

• La Nouvelle Physique

Le modèle standard (MS) de la physique des particules explique presque toutes les données obtenues jusqu’à présent. Il n’y a pas de doute qu’il est correct. Cependant, le MS n’est pas complet. Il n’y a pas d’explication des petites masses des neutrinos. Il ne contient pas de la matière sombre, qui constitue la majorité de la matière dans l’univers. Il n’explique pas l’asymétrie baryonique de l’univers. Pour toutes ces raisons et d’autres, nous croyons qu’il doit y avoir de la physique au-delà du MS. Presque toute la recherche en physique des particules, que ce soit expérimental ou théorique, cherche à trouver cette nouvelle physique.

Ce projet d’été vise à examiner une piste de recherche de la nouvelle physique. Comme les possibilités de la nouvelle physique évoluent constamment, je ne peux pas préciser le sujet du projet. Mais il impliquera la recherche de la nouvelle physique.

Viktor Zacek :

• Localisation d'événements dans les detecteurs PICASSO pour la recherche des particules candidates de la matière sombre

Le projet PICASSO utilise des détecteurs de gouttelettes à liquides surchauffés. L'interaction du rayonnement avec les gouttelettes métastables induit une transition de phase qui peut être détecté par des capteurs piézoélectriques. Une triangulation similaire à celle du GPS permet une localisation précise au mmm près des événements dans le détecteur. Le système de lecture est fonctionnel ainsi que des logiciel d'analyse. But du projet est d'améliorer l'efficacité de reconstruction ainsi que d'améliorer la précision de localisation.

Andrea Bianchi :

• Synthèse et caractérisation des aimants frustrés

Dans des aimants classiques, on a des spins positionnés sur une maille périodique qui interagissent. Si on refroidit un tel système, éventuellement tous les spins vont s’aligner. Si on va maintenir l’interaction, mais on ajoute la frustration géométrique par exemple, on supprime l’ordre, mais en refroidissant, les fluctuations des spins dévient de plus en plus fort. Éventuellement, on s’attend qu’un liquide des spins s’établit. Ceci est un nouvel état macroscopique quantique, dont les fonctions d’onde des spins sont enchevêtrées sur des longues distances. Selon ton stage, tu vas synthétiser des aimants frustes et les caractériser par magnétométrie, chaleur spécifique et rayons X.

Delphine Bouilly :

• Capteurs électroniques à base de nanomatériaux pour la détection de molécules biologiques

Dans notre laboratoire, nous travaillons au développement de capteurs nanoélectroniques pour la détection de protéines et d’acides nucléiques. Basés sur le principe du transistor à effet de champ, nos biocapteurs sont composés de circuit électriques miniatures à base de nanomatériaux de carbone (graphène, nanotubes de carbone) dont la conductance électrique est hautement sensible aux fluctuations du champ électrique à leur surface. Grâce à l’épaisseur monoatomique de ces matériaux, on peut atteindre des sensibilités remarquables à l’échelle moléculaire, permettant de détecter la liaison de molécules à la surface du capteur, ou même des changements dans la conformation ou les interactions bio/chimiques des molécules immobilisées. Pour réaliser de telles mesures sur des molécules biologiques, la surface des capteurs doit être modifiée chimiquement pour en contrôler l’affinité biochimique et doit être immergée dans un milieu physiologique (ex. une solution saline) via un circuit microfluidique. Notre équipe multidisciplinaire (physique, génie, biologie) s’intéresse à la compréhension des principes physiques qui sous-tendent le fonctionnement de ces capteurs, ainsi qu’à leur application en collaboration avec le milieu biomédical, notamment pour la détection de biomarqueurs du cancer. Nous avons généralement plusieurs projets disponibles à l’intérieur des thèmes suivant :

• Synthèse, caractérisation et assemblage de nanomatériaux de carbone;
• Fabrication de circuits micro/nanoélectroniques et de circuits microfluidiques;
• Caractérisation électrique de capteurs nanoélectroniques en solution saline;
• Caractérisation des interactions bio/chimiques à la surface des capteurs nanoélectroniques;
• Détection quantitative de biomarqueurs ou détection cinétique de biomolécules individuelles.

Michel Côté :

• Les propriétés électroniques des matériaux

Les projets offerts ont comme sujet la structure électronique des matériaux. En termes simples, c'est la résolution de l'équation de Schrödinger dans un contexte de cristaux. Pour ce faire, on utilise des méthodes théoriques qui ont fait l'objet d'implémentation dans des codes informatiques. Les sujets des matériaux étudiés sont variés: supraconductivité, matériaux 2D, semi-conducteurs, matériaux pour énergie renouvelable, matériaux topologiques, etc. De façon concrète, l'étudiant sera appelé à se familiariser avec les méthodes de calculs en utilisant des supercalculateurs (des serveurs de calcul contenant des milliers de processeurs) afin de simuler un matériau intéressant. Les détails du projet sont établis lors des premières rencontres.

Normand Mousseau :

• Étude des mécanismes d'évolution de la silice bidimensionnelle

Les matériaux bidimensionnels sont une nouvelle classe de matériaux associés avec des phénomènes fascinants. Si on entend beaucoup parler du graphène, de nombreux autres matériaux bidimensionels ont aussi été découverts récemment, incluant des matériaux désordonnés comme la silice ultra-fine. L'objectif du stage est d'étudier la cinétique de création de défauts dans la silice ultra-fine afin de comprendre les mécanismes de diffusion à l'échelle atomique. La stabilité thermodynamique sera aussi considérée dans le cas d'un écart à la stœchiométrie. Les deux études seront réalisées avec des méthodes uniques développées dans mon groupe pour suivre l'évolution de ces systèmes au niveau atomique sur des temps macroscopiques. Les résultats issus des simulations seront comparés à quelques calculs quantiques (réalisées en collaboration avec Pascal Pochet à Grenoble, voir [1]) ainsi qu'aux récentes observations par microscopie électronique à transmission à l'Université de Cornell [2].

[1] Degenerate epitaxy-driven defects in monolayer silicon oxide on ruthenium, S. Mathur, S. Vlaic, E. Machado-Charry, A. Vu, V. Guisset, P. David, E. Hadji, P. Pochet, and J. Coraux, Phys. Rev. B Rapid Comm. 92 161410 (2015)

[2] Imaging Atomic Rearrangements in Two-Dimensional Silica Glass: Watching Silica's Dance, Huang, P. Y., Kurasch, S., Alden, J.A., Shekhawat, A., Alemi, A.A., McEuen, P.L., Sethna, J.P. Kaiser, U., and Muller, D.A., Science 342, 224-227 (2013).

(mise à jour : 2017-01-30)

Sjoerd Roorda :

• Modification ou analyse des matériaux par faisceaux ionique

Les accélérateurs tandem (1.7 et 6 MV) sont utilisés pour irradier des échantillons de matériaux (semiconducteur, isolant, magnétique, optique ..) avec le but de modifier ou étudier leurs propriétés. La méthode de modification, appelée implantation ionique, peut servir pour doper le matériau avec des impurétés pour créer des défauts, ou même pour rendre le matériau amorphe. L'analyse des matériaux se fait soit à l'accélérateur, souvent par RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) ou canalisation, soit ailleurs sur le campus dans un des laboratoires du GCM. Les détails du projet seront déterminés en début de chaque session.

François Schiettekatte :

• Propriétés fondamentales des couches amorphes à la base d'applications à fort impact

Détection d’ondes gravitationnelles, panneaux solaires, microprocesseurs, filtres dans les grands télescopes, matériaux dans l’espace : voilà quelques exemples d’applications pour lesquels une compréhension fondamentale des propriétés des matériaux (en particulier les amorphes) est déterminante pour parvenir à une amélioration de leurs fonctionnalités. Dans le cas des miroirs des grands interféromètres pour la détection d’ondes gravitationnelles (LIGO et VIRGO), les matériaux qui les constituent dissipent de l’énergie par un mécanisme encore mal compris ce qui, en retour, produit des fluctuations qui sont parmi les deux principales sources de bruit dans le domaine de fréquence le plus sensible de ces instruments. Nous nous attaquons à la synthétise de matériaux minimisant cette dissipation tout en tentant de comprendre son origine. D’excellents matériaux posent toutefois problème à d’autres niveaux en raison de la présence de défauts qui absorbent la lumière. Il en est de même pour des matériaux optiques dans l’espace qui sont sujets à un bombardement incessant de particules à haute énergie, produisant des défauts. Jumelés au contact avec des espèces réactives comme l’oxygène atomique, des effets synergiques mal compris sur la dégradation des matériaux apparaissent. Voilà quelques exemples de sujets sur lesquels des projets de fin d’étude ou de stage d’été pourraient porter, s’attaquant à des problématiques au cœur de technologies susceptibles d’avoir un impact majeur.

Philippe St-Jean :

• Brève description des stages d'été offerts

Dans notre laboratoire, nous sommes passionnés par le champ électromagnétique en régime quantique ainsi qu'à son interaction avec la matière! Il s'agit d'un régime particulièrement intéressant, à la fois pour des applications dans le domaine des technologies quantiques (notamment pour la transmission d'information quantique à longue distance), et pour explorer des questions plus fondamentales: Comment une fonction d'onde s'effondre-t-elle? Quelles sont les limites de détection d'un état quantique? Peut-on émuler des états quantiques de la matière avec des photons?

De manière plus spécifique, notre groupe travaille principalement au développement et à la caractérisation de plateformes photoniques qui permettent de confiner le champ électromagnétique dans un environnement présentant des éléments de symmétrie bien précis. Principalement, nous concevons des systèmes photoniques en nous inspirant de phases cristallines bien connues en matière condensée comme les phases topologiques. Cela permet, notamment, de mieux contrôler le transport des photons et leur couplage avec des excitations dans la matière. Les stages de recherche offerts sont tous orientés vers le développement et l'étude de ces plateformes:

1. Fabrication de cristaux photoniques topologiques optimisés par apprentissage machine.
2. Développement de réseaux de fibres optiques pour la réalisation de protocoles de marches quantiques photoniques.
3. Caractérisation par spectroscopie optique d'ensemble denses d'émetteurs quantiques et de monocouches atomiques.
4. Développement et caractérisation de cavités optiques topologiques.

William Witczak-Krempa :

• Intrication comme empreinte digitale des états quantiques

L'intrication est une propriété fondamentale de la physique quantique, elle connecte de manière non locale plusieurs particules (électrons, photons, etc). L'étude de l'intrication dans les matériaux permet de mieux comprendre ce qui se passe dans des états exotiques, disons près d'une transition de phase quantique. L'étudiant sera amené à étudier l'intrication quantique dans certaines phases quantiques, de manière analytique et numérique. Il sera familiarisé avec certains rudiments de la théorie des champs quantiques.

• Intelligence artificielle et phases quantiques de la matière

L’intelligence artificielle (IA), incluant l’apprentissage profond, etc, peut nous aider à comprendre des états quantiques de la matière fortement intriqués, telles les phases topologiques ou les transitions de phases quantiques. Entre autres, un exemple de projet sera d’utiliser l’IA afin d’identifier la structure spatiale de l’intrication quantique dans divers systèmes quantiques.

Rikard Blunck :

• Visualisation du mouvement des protéines

En biophysique, nous étudions les systèmes biologiques liés à la santé humaine en utilisant les méthodes de la physique. L'objectif est de modéliser et de quantifier la réponse du système de telle sorte que le comportement de cette système puisse être prédit. Dans mon laboratoire, nous étudions le rôle des canaux ioniques voltage-dépendants pour notre système nerveux. Ces protéines sont responsables de l'excitabilité électrique des membranes cellulaires. En utilisant simultanément la spectroscopie de fluorescence et l'électrophysiologie, nous pouvons visualiser le mouvement des protéines au niveau atomique et le corréler à leur fonction globale. Les résultats sont combinés à des simulations numériques (simulations de dynamique moléculaire). Nous utilisons des algorithmes d'apprentissage en profondeur pour prédire le résultat des variantes génétiques dans les canaux ioniques sur la fonction neurologique.

En tant que stagiaire, vous travaillerez sur un projet lié aux projets de recherche en cours. En fonction de votre intérêt, vous travaillerez sur la « voltage-clamp fluorometry », les simulations de dynamique moléculaire ou les algorithmes d'IA.

Delphine Bouilly :

• Capteurs électroniques à base de nanomatériaux pour la détection de molécules biologiques

Dans notre laboratoire, nous travaillons au développement de capteurs nanoélectroniques pour la détection de protéines et d’acides nucléiques. Basés sur le principe du transistor à effet de champ, nos biocapteurs sont composés de circuit électriques miniatures à base de nanomatériaux de carbone (graphène, nanotubes de carbone) dont la conductance électrique est hautement sensible aux fluctuations du champ électrique à leur surface. Grâce à l’épaisseur monoatomique de ces matériaux, on peut atteindre des sensibilités remarquables à l’échelle moléculaire, permettant de détecter la liaison de molécules à la surface du capteur, ou même des changements dans la conformation ou les interactions bio/chimiques des molécules immobilisées. Pour réaliser de telles mesures sur des molécules biologiques, la surface des capteurs doit être modifiée chimiquement pour en contrôler l’affinité biochimique et doit être immergée dans un milieu physiologique (ex. une solution saline) via un circuit microfluidique. Notre équipe multidisciplinaire (physique, génie, biologie) s’intéresse à la compréhension des principes physiques qui sous-tendent le fonctionnement de ces capteurs, ainsi qu’à leur application en collaboration avec le milieu biomédical, notamment pour la détection de biomarqueurs du cancer. Nous avons généralement plusieurs projets disponibles à l’intérieur des thèmes suivant :

• Synthèse, caractérisation et assemblage de nanomatériaux de carbone;
• Fabrication de circuits micro/nanoélectroniques et de circuits microfluidiques;
• Caractérisation électrique de capteurs nanoélectroniques en solution saline;
• Caractérisation des interactions bio/chimiques à la surface des capteurs nanoélectroniques;
• Détection quantitative de biomarqueurs ou détection cinétique de biomolécules individuelles.

Paul François :

• Biophysique théorique des systèmes biologiques.

Notre groupe développe des approches inspirées de la physique théorique pour comprendre la complexité biologique. Peut-on décrire des processus biologiques avec des modèles simples ? Peut-on utiliser la théorie de l’évolution comme une théorie prédictive ? Nous étudions de nombreux systèmes, en collaboration avec des groupes expérimentaux à travers le monde, par exemple :
- les oscillations et ondes génétiques à l’origine de la formation des vertèbres
- la dynamique de la réponse immunitaire spécifique
- le contrôle de la taille de la cellule lors de la division
- l’évolution simulée par ordinateur
Nous développons également les liens entre la biophysique théorique et l’apprentissage machine. Pour plus d’informations, consultez notre site https://www.francoisresearch.org/

Sven van Teeffelen :

• La physique de la vie des bactéries.

Notre labo interdisciplinaire étudie la façon dont les cellules bactériennes contrôlent leurs tailles et leurs formes avec une grande précision, utilisant les approches de la physique et de la biologie. Plus concrètement : comment un petit nombre d’enzymes nanoscopiques peut-il contrôler de manière fiable la forme macroscopique des cellules ? Comment est-ce que les cellules ‘décident’ de se diviser à une taille définie ? Ce sont des questions qui ont besoin des apports de la physique. À cette fin, nous développons et utilisons la microscopie à haute précision et de haute résolution, l'analyse des images, la microfluidique et la modélisation mathématique.

Nous avons plusieurs projets disponibles qui sont liés à la recherche en cours. Ci-dessous quelques sujets représentatifs :

• Microscopie des protéines individuelles pour comprendre l’influence de la mécanique sur le remodelage de la paroi des bactéries [Wong et al. Nature Microbiology 2017; Özbaykal et al. eLife 2020 ; Vigouroux et al. eLife 2020].
• Microscopie de phase quantitative – pour mesurer la coordination entre la croissance de la biomasse et la forme des cellules [Oldewurtel et al. PNAS 2021].
• Microfluidique et étude du cycle cellulaire utilisant les fluctuations stochastiques des cellules individuelles [Colin et al. bioRxiv 2021].

Pour plus d'informations consultez notre site web (vanteeffelenlab.org).

Hugo Bouchard :

• Imagerie spectrale par comptage de photons

Les projets font partie du programme de recherche en tomodensitométrie spectrale dans le but de caractériser les tissus humains pour des applications en médecine. Divers projets sont possibles, allant de la simulation à la reconstruction d’images et passant par la modélisation Monte Carlo de l’appareil de tomodensitométrie et son système de détection. La recherche prend place lieu au Campus MIL et possiblement en collaboration avec le Département de chimie et/ou le Centre hospitalier de l'Université de Montréal.

Arthur Lalonde :

• Radiothérapie à ultra-haut débit de dose (FLASH-RT)

La radiothérapie à ultra-haut débit de dose, ou radiothérapie FLASH, est une nouvelle approche de traitement du cancer qui consiste à délivrer des doses très élevées de radiation en un temps extrêmement court, souvent en quelques millisecondes. Contrairement à la radiothérapie conventionnelle, qui distribue la radiation sur plusieurs minutes, la radiothérapie FLASH semble maintenir l'efficacité du traitement tout en réduisant les dommages aux tissus sains environnants. Le mécanisme exact par lequel la radiothérapie FLASH protège les tissus sains n'est pas entièrement compris, mais on pense qu'il est lié à la manière dont les cellules saines et cancéreuses réagissent différemment à la vitesse à laquelle la radiation est délivrée. Les cellules saines semblent mieux tolérer les doses élevées de radiation délivrées rapidement, tandis que le niveau de dommage aux cellules cancéreuses semble indépendant du débit de dose. Le CHUM est équipé du premier appareil de radiothérapie FLASH au Canada et prépare un premier essaie clinique pour le traitement de cancers basocellulaires. Notre groupe de recherche travaille sur le développement de nouveaux détecteurs de radiation compatibles avec les conditions FLASH afin d’assurer la sécurité, précision et reproductibilité des traitements lors de cet essaie clinique. Les stages offerts combinent, à différentes échelles, des aspects de simulations par ordinateur (transport de radiation par Monte Carlo), de modélisation 3D (développement de pièces par impression 3D) et de mesures expérimentales sur l’appareil FLASH installé au CHUM.

Jean-Francois Carrier :

• Évaluation du calcul dosimétrique basé sur des modèles en curiethérapie à bas débit de dose

Le calcul de dose de rayonnement en curiethérapie à bas débit est encore basé sur les algorithmes du TG43, qui inclut diverses approximations qui rendent le calcul rapide mais inexact. Dans le cadre d’une collaboration nationale, nous désirons évaluer quantitativement les effets des approximations du TG43 pour les traitements de prostate et de sein, à l’ère des nouvelles techniques de calcul de dose basées sur des modèles (comme le Monte Carlo). C’est donc un re-calcul de la distribution de dose de plusieurs milliers de patients qui sera effectué, en utilisant les techniques de simulation Monte Carlo. Notre groupe fait partie de cette collaboration et nous devrons localement re-calculer la distribution de dose pour plus de mille patients qui ont été traités dans notre clinique au CHUM. Grâce à cette base de données nouvellement constituée, nous pourrons établir les corrélations avec les effets cliniques (récidives, effets secondaires), développer des modèles prédictifs basé sur les techniques d’intelligence artificielle et mettre à jour les prescriptions cliniques pour les traitements à venir.

Normand Mousseau :

• Soutenir la transformation du transport et la réduction d’émissions de GES

Dans le cadre des travaux de la Chaire en transformation du transport (https://transformationtransport.org/) et de l’Institut de l’énergie Trottier (https://iet.polymtl.ca), ce projet vise à évaluer l’impact de certains scénarios de transport en région métropolitaine sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Ces scénarios impliquent des transformations dans le secteur du transport des personnes et des marchandises. Ce travail implique de la modélisation ainsi que des échanges avec d’autres membres de la chaire, à Polytechnique et à l’Université de Montréal.