Normand Mousseau
Complex materials, energy and natural resources
- Professeur titulaire
-
Faculté des arts et des sciences - Département de physique
Complexe des sciences, room B-4415
Media
Profile
Research expertise
My work deals with the computational study of the behaviour of matter at the atomic level. I am interested in how proteins are assembled into neurotoxic structures associated with degenerative diseases like Alzheimer's and Parkinson's. I also study the formation of nanostructures, such as the assembly of silicon nanowires under a gold droplet and the relaxation of disordered systems like glass and amorphous materials. All these systems are characterized by evolution at the atomic level over long periods, i.e. seconds or more. To be able to track this evolution, I am also working on the development of accelerated algorithms for following atomic movements over experimental times. The algorithms developed in my group are among the most efficient in the world, allowing us to study phenomena that are otherwise not easily accessible.
I am also interested in energy and natural resources issues, from shale gas and crude oil to mining resources. I have published a number of books for the general public on the topic, and supervised some students in this field.
In addition, I host a popular science program called La Grande Équation, broadcast on Radio Ville-Marie.
Lastly, I hold the Canada Research Chair in Computational Physics of Complex Materials.
Biography
Normand Mousseau est professeur de physique et membre de l'Institut Courtois à l'Université de Montréal, directeur scientifique de l'Institut de l'énergie Trottier à Polytechnique Montréal et co-directeur scientifique du Carrefour de modélisation énergétique. Il est détenteur d’un doctorat de la Michigan State University et a travaillé comme chercheur post-doctoral à l'Université d'Oxford, en Angleterre, et à l'Université de Montréal. Il fut professeur adjoint au Département de physique et d'Astronomie de la Ohio University avant de rejoindre l'Université de Montréal en 2001. Détenteur d’une chaire d’excellence de la Fondation NanoSciences de 2009 à 2012, il a été, au fil des ans, chercheur ou professeur invité à l'l'École Polytechnique de Delft, aux Pays-Bas, à l’Utrecht Universiteit, au CEA, au CNRS, à l’Université Fudan de Shanghai et à l’Université Pierre et Marie Curie. Il fut le directeur scientifique fondateur de Calcul Québec de 2010 à 2013.
Les méthodes numériques qu'il a développées, dont plusieurs s'appuient la technique d'activation et de relaxataion, sont utilisé à travers le monde pour l'étude de la cinétique des matériaux complexes. Avec son groupe et des collaborateurs au Canada et à l'étranger, il continue à développer les méthodes ART nouveau et ART cinétique.
Chercheur de renommée mondiale en matériaux complexes et en biophysique, avec plus de 200 articles scientifiques à son actif, il nourrit également une grande passion pour la vulgarisation scientifique. De septembre 2011 à avril 2017, il a produit et animé l’émission «La Grande Équation» sur les ondes de Radio Ville-Marie, une émission de savoir scientifique disponible sur iTunes U et en ligne. Il a publié plusieurs grand public à l'interface entre science et société, dont « Comment se débarasser du diabète de type 2 sans chirurgie ni médicaments», « Gagner la guerre du climat. Douze mythes à déboulonner » et « Pandémie. Quand la raison tombe malade », tous aux Éditions du Boréal.
Depuis 2005, il suit de près la question énergétique et des ressources naturelles. En plus de ses nombreuses interventions médiatiques, il a publié chez MultiMondes plusieurs livres sur le sujet dont « Au bout du pétrole, tout ce que vous devez savoir sur la crise énergétique», en 2008, et « La révolution des gaz de schiste », en 2010. Son dernier livre, « Le défi des ressources minières » est paru à l'automne 2012. En 2013, il a coprésidé la Commission sur les enjeux énergétiques du Québec dont le rapport, « Maîtriser notre avenir énergétique, pour le bénéfice économique, environnemental et social de tous», a été rendu public à la fin février 2014.
Directeur scientifique de l'Instittut l'énergie Trottier depuis 2016, il dirige, entre autre, la publication des Perspectives énergétique canadiennes. Il a contruibué à la création de l'Institut climatique du Canada et est membre de son conseil d'adminsitration. Il est aussi co-fondateur et conseiller principal à la transition de l'Accélérateur de transition, et co-fondateur et co-directeur scientifique du Carrefour de modélisation énergétique, une organisation pan-canadienne financée par Ressources naturelles Canada dont le mandat est de maintenir des modèles énergétiques et à d'en favoriser l'utilsation par les parties prenantes et les décideurs publics.
Awards and recognitions
- 2009-2012 - Chair of ExcellenceFondation NanoSciences
- 2001 - Cottrell Scholar of the Research CorporationUniversité de Montréal
- 1993-1995 - Post-doctoral fellowship (NSERC)Oxford University
- 1994 - Sherwood R. Hagnes Award for Outstanding Graduate Student, Department of Physics and AstronomyMichigan State University
- 1994-1993 - American Association for the advancement of science Award for the public understanding of Science and Technology, given to Science TheatreMichigan State University
education
- 1997 — Postdoctorat — Physique — Université de Montréal
- 1995 — Postdoctorat — Physique — Université d'Oxford
- 1993 — Doctorat — Physique — Université de Montréal
- 1990 — Maîtrise — Physique — Université de Montréal
- 1989 — Baccalauréat — Physique — Université de Montréal
For more information…
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La Grande Équation
La Grande Équation, animé par Normand Mousseau, a terminé sa sixième saison sur les ondes de Radio VM en 2017. 6 saisons de rencontres avec des chercheuses et des chercheurs inspirants qui ont fait découvrir leurs immenses contributions au savoir et permis de mieux comprendre notre monde.
- Au bout du pétrole. Tout ce que vous devez savoir sur la crise énergétique
- L’avenir du Québec passe par l’indépendance énergétique
- La révolution des gaz de schiste
- 23-02-2015 Pourquoi les éoliennes ne sont pas bonnes pour le Québec?
- 10-02-2016 Le physicien Normand Mousseau guérit son diabète
- 15-04-2016 Cinq ans de vulgarisation scientifique avec Normand Mousseau
- 07-10-2016 Normand Mousseau prend les rênes de l’Institut de l’énergie Trottier
- 12-05-2017 Lutte aux changements climatiques : Normand Mousseau n’est pas surpris que Québec ratera ses objectifs de réductio
- 25-05-2017 - Le Canada pressé de transformer ses ressources d’énergie renouvelable en moteur économique
- 13-10-2017 Normand Mousseau explique comment fonctionne le marché de l’hélium et les pénuries qu’il engendre.
- 13-09-2018 Développement durable: pour une approche globale qui mènera à une transition économique
- 07-02-2018 Des experts de l’UdeM participent au projet Le climat, l’État et nous
- 20-06-2018 Normand Mousseau reçoit la médaille du 150e anniversaire du Sénat canadien
Affiliations and responsabilities
Teaching and supervision
Teaching
Courses taught (current session only)
Programs
- 119210 – Baccalauréat en mathématiques et physique
- 119210 – Baccalauréat en mathématiques et physique
- 120010 – Baccalauréat en physique
- 120020 – Majeure en physique
- 120040 – Mineure en physique
- 120510 – Baccalauréat en physique et informatique
- 120510 – Baccalauréat en physique et informatique
- 183412 – Baccalauréat en enseignement des mathématiques au secondaire
- 196710 – Programme d'accueil en sciences
Student supervision
Theses and dissertation supervision (Papyrus Institutional Repository)
Potentiel interatomique en apprentissage-machine à la volée pour la technique d'activation-relaxation
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Effet des facteurs pré-exponentiels de la théorie de l’état de transition harmonique sur la diffusion des lacunes dans la solution solide concentrée 55Fe-28Ni-17Cr
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Modeling and numerical study of the diffusion of point defects in α−iron
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Simulation des mécanismes de dissipation mécanique interne du silicium amorphe
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Développement et optimisation de potentiels simplifiés de la famille OPEP et étude de molécules thérapeutiques contre la COVID-19
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Étude des propriétés de diffusion des défauts ponctuels dans les alliages à haute entropie à l’aide de la technique d’activation-relaxation cinétique
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Images du temps dans les manuels scolaires : recherche-création pour comprendre les rapports entre représentations et savoirs en physique
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Étude numérique de la diffusion des défauts ponctuels dans les alliages de nickel
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Étude de la formation d'agrégats de défauts ponctuels et d'impuretés de lithium dans le silicium cristallin par méthodes Monte-Carlo cinétique.
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Développement et optimisation des potentiels OPEP et simulations numériques de la protéine Huntingtine.
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Développements et applications de méthodes computationnelles pour l'étude de l'agrégation des protéines amyloïdes
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Caratérisation de la surface d’énergie potentielle des matériaux complexes et son application sur la cinétique du SiO2/Si
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Études des premières étapes d’oligomérisation de la région Non-Aβ Component de l’a-synucléine et de Aβ1-40
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Étude de la formation et de l'évolution de nanostructures par méthodes Monte Carlo
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
É́tude sur la cinétique des défauts structuraux dans le silicium amorphe.
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Développement d’une méthode de simulation multi-échelle pour l’étude des grandes transformations dans les protéines
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Étude numérique des premières étapes d'agrégation du peptide amyloïde GNNQQNY, impliqué dans une maladie à prion.
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Simulations numériques de la dynamique des protéines : translation de ligands, flexibilité et dynamique des boucles
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Towards a philosophical reconstruction of the dialogue between modern physics and Advaita Vedanta : an inquiry into the concepts of akasa, vacuum and reality
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Effets de la concentration des défauts sur la surface d'énergie potentielle du silicium amorphe
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Étude ab initio des mécanismes de diffusion du gallium dans des semiconducteurs cristallins
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Méthodes de simulations moléculaires accélérées : application et développement
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Étude numérique des mécanismes d'autodiffusion dans les semiconducteurs
Cycle : Doctoral
Grade : Ph. D.
Exploration des mécanismes d'agrégation de peptides amyloïdes
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Étude numérique de systèmes auto-organisés dans la phase intermédiaire du diagramme de phases de la percolation de la rigidité
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Processus de nucléation et de cristallisation du silicium liquide à l'aide du potentiel de Stillinger-Weber
Cycle : Master's
Grade : M. Sc.
Projects
Research projects
Development and application of multiscale modelling approaches to complex materials
Regroupement québécois sur les matériaux de pointe (RQMP)
Accelerated qualification of nuclear materials: a joint experimental and computational approach
NSERC CREATE in Science Leadership for Global Sustainability
Long time evolution of complex materials : algorithmic developments and applications to metals, semiconductors and proteins
Chaire en transformation du transport - Programme de chaires chaire de recherche visant le développement de technologies vertes
Optimisation de l'ensemble d'entraînement pour la modélisation atomistique de batteries solides
Contrôle des contraintes mécaniques résiduelles dans les revêtements optiques: de leurs origine aux applications avancées
Regroupement québécois sur les matériaux de pointe ( RQMP )
A multidisciplinary approach to characterize the physicochemical interactions between protein and phenolic ligands
A multidisciplinary approach to characterize the physicochemical interactions between protein and phenolic ligands.
CALCUL QUEBEC
Inhibition of TMPRSS2 and 3CL Proteases by natural polyphenols to prevent SARS‐CoV‐2 infectivity and replication.
Chaire de recherche du Canada en chimie des nano-assemblages biologiques //Modélisation et dynamique moléculaire des protéines
Predictive Assessment of Hydrogen Diffusion and Segregation in High-Strength Steels: An ICME Approach
Predictive Assessment of Hydrogen Diffusion and Segregation in High-Strength Steels: An ICME Approach
Supplément COVID-19 CRSNG_Long time evolution of complex materials : algorithmic developments and applications to metals, semiconductors and proteins
Prevention of SARS-CoV2 (COVID-19) related CoV Spike protein neuroinvasion and -induced respiratory distress by polyphenols
COMPUTATIONAL STUDY OF THE ATOMISTIC KINETICS AND STRUCTURE OF COMPLEX MATERIALS
Groupe d'étude des protéines membranaires (GEPROM)
Mid-size cluster for code development and applications
Joint Clean Climate Transport Research Partnership
Accurate and reliable prediction of protein-chemical interactions
MULTISCALE MODELING OF METAL DUSTING CORROSION IN IRON : FROM QUANTUM CHEMISTRY TO KINETIC MONTE CARLO SIMULATION
DEMANDE DE STAGE INTERNATIONAL POUR SEBASTIEN COTE
DEMANDE DE STAGE INTERNATIONAL POUR BRUNO BLAIS
DEMANDE D'ECHANGE HORS QUEBEC DE PROFESSEURS-GILLES PESLHERBE / CALCUL QUEBEC
"SOUTIEN FINANCIER A L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE ""LA GRANDE EQUATION"""
SOUTIEN FINANCIER A L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE «LA GRANDE EQUATION»
"SOUTIEN FINANCIER A L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE ""LA GRANDE EQUATION"""
REGROUPEMENT STRATEGIQUES - CALCUL QUEBEC
REGROUPEMENT STRATÉGIQUES - CALCUL QUEBEC
Description
Calcul Québec est un consortium de recherche regroupant l'ensemble des institutions universitaires et collégiales québécoises dont l'objectif est d'offrir une infrastructure de calcul informatique de pointe de classe mondiale (CIP) ainsi qu'un service Quebec1petitd'analyse et de formation en CIP. Les superordinateurs de Calcul Québec, situés dans différentes universités, sont accessibles aux chercheurs de l'ensemble du Québec et du Canada, ainsi qu'aux entreprises.
Calcul Québec intègre le réseau québécois de calcul de haute performance (RQCHP) et le Consortium Laval UQAM McGill et Est-du-Québec (CLUMEQ) dans une structure unique. Calcul Québec fait partie intégrante de Calcul Canada, une plateforme nationale pour le CHP qui chapeaute les consortiums régionaux canadiens.
Calcul Québec compte plus de 360 groupes de recherche et près de 1000 utilisateurs menant des travaux de recherche dans des domaines aussi variés que la pharmacie, la pharmacologie, la chimie, le génie biomédical, l'étude de nouveaux matériaux, les télécommunications, le transport, les finances, la gestion du risque, l'aérodynamique, la combustion, l'environnement, les sciences de l'atmosphère et l'astrophysique.
REGROUPEMENT STRATEGIQUE - REGROUPEMENT QUEBECOIS SUR LES MATERIAUX DE POINTE (RQMP)
REGROUPEMENT QUEBECOIS SUR LES MATERIAUX DE POINTE - RQMP
DEMANDE DE STAGE INTERNATIONAL POUR VINCENT MICHAUD-RIOUX
DEMANDE DE STAGE INTERNATIONAL POUR IGOR KOZLOV
COMPTE SANS RESTRICTION EN LIEN AVEC UN PROJET ISM (INITIATIVES SCIENTIFIQUES MAJEURES)
GROUPE DETUDE DES PROTEINES MEMBRANAIRES (GEPROM)
SIMULATED THE STRUCTURAL AND DYNAMICAL PROPERTIES OF COMPLEX MATERIALS
DEMANDE DE STAGE INTERNATIONAL POUR JEAN-FRANCOIS COSSETTE
GROUPE D'ETUDE DES PROTEINES MEMBRANAIRES (GEPROM)
CHAIRE DE RECHERCHE DU CANADA EN PHYSIQUE NUMÉRIQUE DES MATERIAUX COMPLEXES
CALCUL QUEBEC - INFRASTRUCTURE MAJEURE CENTRALE
SIMULATED THE STRUCTURAL AND DYNAMICAL PROPERTIES OF COMPLEX MATERIALS
Research exploitation
SOUTIEN FINANCIER POUR L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE «LA GRANDE EQUATION»
SOUTIEN FINANCIER POUR L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE «LA GRANDE EQUATION»
SOUTIEN FINANCIER POUR L'EMISSION DE VULGARISATION SCIENTIFIQUE «LA GRANDE EQUATION»
Outreach
Highlights
Mise en valeur d’une recherche
Comprendre l'évolution des matériaux à l'échelle atomique
Des atomes qui se déplacent
Normand Mousseau s'intéresse plus particulièrement au comportement des matériaux à très long terme par rapport aux vibrations thermiques. Ainsi, un atome peut prendre plusieurs secondes, minutes ou même semaines pour sauter d'un site à un autre dans un cristal, causant parfois un effet en cascade qui aura un impact important sur les propriétés mécaniques ou électroniques du matériau. On peut constater cet effet dans le vieillissement des contenants en plastique, des moteurs ou encore des systèmes électroniques. Ces défauts et impuretés ne sont toutefois pas toujours nuisibles. C'est l'ajout d'impuretés, par exemple, qui donne au silicium (Si) les propriétés nécessaires à la fabrication de diodes et de transistors, à la base de l'électronique moderne. À l'aide de méthodes numériques faisant appel à la mécanique quantique, Fedwa el Mellouhi, étudiante au doctorat sous la direction de M. Mousseau, en collaboration avec Pablo Ordejon, de l'Institut des matériaux de Barcelone, a ainsi clairement décrit les mécanismes de diffusion des lacunes dans le silicium. Elle s'intéresse présentement à toute une famille de semi-conducteurs rapides, des alliages comme le nitrure de gallium (GaN) et l'arséniure de gallium (GaAs).
Des avancées théoriques
Au cours des dernières années, Normand Mousseau a proposé un algorithme qui a conduit à identifier, pour la première fois, des mécanismes de diffusion à l'œuvre dans plusieurs matériaux complexes tels que le silicium amorphe utilisé dans la fabrication de capteurs solaires, les verres de silice dont sont faites les fenêtres ainsi que les processus de repliement et d'agrégation dans les protéines. Cette technique, dite « technique d'activation et de relaxation » (TAR ou ART, en anglais), est utilisée par plusieurs groupes de recherche aux États-Unis, en France, en Chine, au Canada, aux Pays-Bas et en Espagne. Normand Mousseau a mis au point deux nouveaux algorithmes qui complètent la TAR et devraient permettre l'étude de ces phénomènes sur des échelles de temps bien au-delà de ce qu'il est possible de faire présentement.
La protéine comme un serpent
Pour comprendre la fonction des protéines, il faut connaître leur forme, une fois repliées. La TAR a permis à Guanghong Wei, chercheuse postdoctorale sous la direction de Normand Mousseau, en collaboration avec Philippe Derreumaux de l'Institut de biologie physico-chimique de Paris, d'identifier un nouveau mécanisme de repliement des protéines. Surnommée « reptation » par analogie avec le déplacement des serpents, cette découverte montre que le repliement des protéines vers leur état final est un processus plus complexe qu'on ne l'avait imaginé. Les recherches s'orientent maintenant vers la formation de complexes protéiques, les fibres amyloïdes, associées à la maladie d'Alzheimer. Déjà, Mme Wei et MM. Derreumaux et Mousseau ont pu décrire les premières étapes de la formation de ces fibres en simulant l'auto-assemblage de six protéines modèles, une première mondiale.
Expertise professionnelle (hors de l’institution)
- Directeur académique de l'Institut de l'énergie Trottier
Transfert technologique et de connaissances
Production de l'émission La Grande Équation, une émission de vulgarisation scientifique hebdomadaire qu'il anime sur les ondes de Radio Ville-Marie depuis septembre 2011 et qui est disponible sur internet et en baladodiffusion via iTunes U.
La Grande Équation, a terminée sa sixième saison sur les ondes de Radio VM en 2017. 6 saisons de rencontres avec des chercheuses et des chercheurs inspirants qui ont fait découvrir leurs immenses contributions au savoir et permis de mieux comprendre notre monde.
Publications and presentations
Publications
- Pour en savoir plus sur les publications de Normand Mousseau, consultez son site web : http://normandmousseau.com/
Communications
Pour en savoir plus sur les communications de Normand Mousseau, consultez son site web : http://normandmousseau.com
Disciplines
- Physics
- Water and Environment
- Biochemistry
- Material Engineering and Metallurgic Engineering
- Communication
Areas of expertise
- Computational techniques, simulation
- Materials science
- Biomolecules: structure and physical properties
- Science and government
- Molecular dynamics and particle methods
- Nanoscale materials and structures: fabrication and characterization
- Energy resources
- Science and society
- Protein folding: thermodynamics, statistical mechanics, models, and pathways
- Climate change policies