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.

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.

Nicole St-Louis :

• La structure des vents des étoiles massives et des nébuleuses qui les entourent
  Dans mon groupe de recherche, nous nous intéressons d’une part à la structure à petite et grande échelle des denses vents des étoiles massives. Ces derniers sont si opaques qu’ils obscurent totalement l’étoile elle-même, rendant la détermination de leurs caractéristiques physiques très difficile. Notre but est de caractériser ces structures à l’aide d’observations photométriques, polarimétriques et spectroscopiques afin d’en comprendre l’impact sur la quantité de matière et le moment angulaire perdus par l’étoile au cours de va vie, paramètres importants qui ont un impact significatif sur son évolution. En plus de l’analyse et de l’interprétation scientifique de ces observations, nous travaillons à la modélisation et à la simulation numérique de ces structures afin d’éventuellement en comprendre l’origine. D’autres part, nous travaillons à l’étude des nébuleuses que l’on retrouve entourant certaines étoiles massives. Ces dernières sont le résultat des éjections de matière qui ont eu lieu au cours des phases précédentes de l’étoile, ce qui nous permet d’en apprendre plus sur les détails de l’évolution des étoiles massives. Nos études sont basées sur des observations obtenues avec le spectromètre imageur à transformée de Fourier, SITELLE, installé au télescope Canada-France-Hawaii qui produit un spectre pour chaque pixel de son large champ de vision. L’études de ces spectres nous permet d’obtenir la densité, température et abondance du gaz entourant les étoiles massives.

Ahmad Hamdan :

• Décharge nanoseconde dans un liquide diélectrique

• Plasma d’air en contact avec un liquide

• Décharge électrique dans des bulles dans un liquide

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.

Jean-François Arguin :

• Découvrez les bosons W et Z et le quark top dans les données d’ATLAS
  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. L'expérience ATLAS est situé autour du LHC pour détecter et analyser le produit des collisions du LHC. La collaboration ATLAS, dont l’UdeM fait partir, à découvert (avec l’expérience CMS) le boson de Higgs en 2012. Dans ce projet, vous allez analyser les vrais données du détecteur ATLAS pour re-découvrir par vous mêmes les bosons de l’intéraction faible, i.e. les bosons W et Z, ainsi que la particule élémentaire la plus massive connue dans l’Univers: le quark top.

Alan Robinson :

• Tentez de découvrir une réaction nucléaire
  Explorer l’intérieur d’une étoile ou d’un réacteur en produisant une cible et en mesurant la section efficace d’une réaction en utilisant notre accélérateur Tandem et des détecteurs de rayonnement.
  
  D’autres projets 3030 sur les expériences de la matière sombre sont souvent disponibles.

David London :

• La Violation CP
  CP (conjugaison de charge - parité) est la symétrie qui relie la matière et l'antimatière. Au début de l'univers, il y avait des quantités égales de matière et d'antimatière. Cependant, lorsque l'univers s'est refroidi, formant ainsi les étoiles, les galaxies, etc., presque toute l'antimatière a disparu. Donc, en cours de route, CP a dû être violée. Trouver l'origine de cette violation CP est un des problèmes principaux de la physique des particules. Nous observons la violation CP à basses énergies. Ce phénomène s'explique dans le cadre du modèle standard (MS). Mais l'effet dans le MS est trop faible pour expliquer la violation CP dans l'évolution de l'univers. Donc il doit y avoir de nouvelles contributions à la violation CP - la nouvelle physique.
  
  Ce projet vise à explorer ce sujet en plus grand détail. Nous commencerons par réviser les signaux de la violation CP dans le système des kaons. Ensuite, nous examinerons l'explication du MS (une phase dans la matrice CKM). La plus grande partie du projet consiste à reproduire des résultats d'articles qui élaborent les prédictions du MS pour la violation CP dans le système des mésons B. Nous comparerons ces prédictions avec les mesures expérimentales. Finalement, si nous avons le temps, nous examinerons d'autres possibilités pour la découverte de cette nouvelle physique.

Viktor Zacek :

• Mesures de corrélations angulaires entre électrons et positrons dans des transitions nucléaires du Béryllium -8
  Le projet proposé se déroule dans le cadre d’une expérience en préparation à l’accélérateur Tandem Van de Graaff au laboratoire de physique nucléaire R. J.A Levesque. Des états excités dans le 8Be sont formée suite à une réaction nucléaire d’un faisceau de protons avec une cible de 7Li. L’expérience mesure les corrélations angulaires entre électrons et positrons émis pendant la désintégration du 8Be. Un excès éventuel sous certains angles pourrait être causé par l’émission d’un nouveau boson X neutre (photon sombre).
  
  Le projet consiste de plusieurs volets :
  • Familiarisation avec le contexte théorique (publications à lire)
  • Familiarisation avec les détecteurs utilisés (chambre à gaz multi-fils (MWPC), scintillateurs, photomultiplicateurs, détecteurs de Germanium)
  • Familiarisation avec l’opération de l’accélérateur; comment régler l’énergie et l’intensité, transport du faisceau à travers les lignes de faisceaux; focalisation sur les stations d’expérience
  • Mise en place de l’expérience au faisceau de protons ; prise de données et interprétation des spectres en énergies

Andrea Bianchi :

• Synthèse et caractérisation des structures dans la famille des half-Heusler
  
  Veux-tu opérer un calumet à hydrogène pour fermer des ampoules à quartz pour la croissance des échantillons? Refroidir des échantillons à 0.025 K? Appliquer des champs jusqu’au 14 T? L’idée c’est de fabriquer des échantillons dans la famille de structure half-Heusler, et d’étudier leurs propriétés à l’aide des manipulations à des températures cryogéniques et dans des champs magnétiques intenses. La famille des half-Heusler promets des membres de la famille des sémimétaux de Weyl dont la structure de bande est topologique ce qui radicalement change les propriétés électroniques.

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 :

• Physique statistique et modélisation des systèmes complexes.
  
  La physique statistique et la thermodynamique jouent un rôle centrale pour l'organisation et l'évolution des systèmes autour de nous, des matériaux aux systèmes énergétiques et de transport. Si cette branche de la physique vous intéresse et que vous vous intéressez à la théorie ou à la modélisation, n'hésitez pas à me contacter afin que nous définissions un projet sur un projet qui vous fascine
  
  Pour vous inspirer, voici quelques projets PHY 3030 menés récemment par des étudiants sous ma direction :
  
  
  • Modélisation épidémiologique de la COVID au Québec
  • Théorie des réseaux - du réseau internet au réseau protéique gérant les relations entre les protéines d'une cellule - au-delà des intuitions
  • Modélisation d’un marché économique de type gaz parfait à l’aide d’un modèle de type marche aléatoire influencée par un potentiel.
  • Évaluation du Plan d’action pour lutter contre les changements climatiques dans le secteur du Transport au Québec
  • Optimisation d'un système de transport collectif dans un réseau urbain
  • Classifier des résultats de simulations de systèmes critiques issus du modèle d’Ising à l’aide de différentes variations de perceptrons
  • Interaction entre une lacune et une dislocation dans le fer
  • Étude de la dimérisation du segment httNT de huntingtin par simulation de dynamique moléculaire

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.

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.

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.

Normand Mousseau :

• Physique statistique et modélisation des systèmes complexes.
  
  La physique statistique et la thermodynamique jouent un rôle centrale pour l'organisation et l'évolution des systèmes autour de nous, des matériaux aux systèmes énergétiques et de transport. Si cette branche de la physique vous intéresse et que vous vous intéressez à la théorie ou à la modélisation, n'hésitez pas à me contacter afin que nous définissions un projet sur un projet qui vous fascine
  
  Pour vous inspirer, voici quelques projets PHY 3030 menés récemment par des étudiants sous ma direction :
  
  
  • Modélisation épidémiologique de la COVID au Québec
  • Théorie des réseaux - du réseau internet au réseau protéique gérant les relations entre les protéines d'une cellule - au-delà des intuitions
  • Modélisation d’un marché économique de type gaz parfait à l’aide d’un modèle de type marche aléatoire influencée par un potentiel.
  • Évaluation du Plan d’action pour lutter contre les changements climatiques dans le secteur du Transport au Québec
  • Optimisation d'un système de transport collectif dans un réseau urbain
  • Classifier des résultats de simulations de systèmes critiques issus du modèle d’Ising à l’aide de différentes variations de perceptrons
  • Interaction entre une lacune et une dislocation dans le fer
  • Étude de la dimérisation du segment httNT de huntingtin par simulation de dynamique moléculaire

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.