Le RQMP se donne la mission d’excellence sur deux fronts : la recherche et le milieu de formation. C’est en créant et en consolidant un milieu riche et dynamique, alimenté des compétences de ces soixante équipes de recherche travaillant de concert avec des collaborateurs d’autres centres et réseaux au Québec, au Canada et à l’étranger, que le RQMP maintient un standard élevé et internationalement reconnu. Notre succès dépend d’une part, de la collaboration étroite entre théoriciens, numériciens et expérimentateurs et, d’autre part, de l’intégration des recherches en science fondamentale et en science appliquée.

Nos activités visent à soutenir l’excellence des chercheurs en assurant le plein épanouissement de leurs capacités de recherche et d’enseignement. Le premier volet de notre mandat est de soutenir nos infrastructures centrales de recherche. En effet, nous disposons d’un parc d’infrastructures de synthèse, de caractérisation, de nano et micro-fabrication et de calcul haute-performance à la fine pointe, unique au pays et compétitif à l’échelle internationale. Ces infrastructures sont au cœur même de nos activités; notre mandat consiste à réunir les ressources personnelles et matérielles nécessaires pour en assurer le fonctionnement optimal à court et à long terme. Ces infrastructures sont de plus, accessibles aux utilisateurs externes des communautés universitaire, gouvernementale et industrielle. Notre mandat comprend également un volet d’animation, concrétisé par la tenue d’activités complémentaires aux activités de recherche et de formation (séminaires, conférences, colloques et visites industrielles,…), ainsi que des mesures destinées à encourager les initiatives de collaborations.

Nos cinq principaux objectifs

• Augmenter l’ampleur et l’impact des activités de recherche et de formation
• Accroître la visibilité et le rayonnement international des activités de recherche effectuées dans le domaine des nanosciences et des nanotechnologies au Québec
• Maintenir et élargir les collaborations de recherche avec les différents partenaires et intervenants des milieux universitaires, gouvernementaux et industriels au Québec, au Canada et à l’étranger; assurer le transfert des connaissances et technologies
• Développer avec les institutions universitaires un curriculum intégré de formation en matériaux de pointe, nanosciences et nanotechnologies
• Diversifier les sources et accroître le niveau de financement des activités de recherche sur les matériaux de pointe en tirant profit des expertises et équipements complémentaires au sein du regroupement.

Les nanomatériaux possèdent, en raison de leur taille, des propriétés uniques. Les chercheurs du RQMP fabriquent, mesurent et modélisent molécules, nanofils, boîtes quantiques, supraconducteurs nanostructurés, nanostructures supramoléculaires, et couches minces. Nos projets vont de l’étude des limites fondamentales du traitement de l’information jusqu’à l’amélioration des propriétés mécaniques de composants de turbines d’avions. Par exemple, en comprenant les limites physiques au contrôle des processus électroniques et photoniques ayant lieu dans les matériaux nanostructurés, nous établissons les bases nécessaires au développement des prochaines générations d’affichages, de capteurs biochimiques ou systèmes d’éclairage à l’état solide. De façon similaire, l’étude de la structure, de la dynamique et des processus ayant lieux aux surfaces et aux interfaces vise le développement de nanomatériaux pour des applications en biocompatibilité, en électronique, en optique et en revêtements fonctionnels.

Cet axe de recherche est subdivisé en quatre thèmes :

1. Électronique moléculaire et supramoéculaire
2. Revêtements et couches minces
3. Photovotaïque et luminescence
4. Matière condensée molle

Les interactions entre particules ayant lieu dans les matériaux quantiques donnent naissance à des propriétés remarquables telles que la supraconductivité, le magnétisme, la magnétorésistance géante ou l’effet Hall quantique lorsque celles-ci s’apparient, se condensent, s’alignent ou se séparent momentanément. Afin de mieux exploiter ces phénomènes physiques, il est essentiel de répondre à de nombreuses questions fondamentales. Comment formuler une théorie qui tienne compte de toutes les interactions électroniques? Comment obtenir la supraconductivité à la température ambiante? Comment construire un ordinateur quantique? Les chercheurs du RQMP jouissent d’une reconnaissance internationale dans le domaine de la supraconductivité à haute température aussi bien par leurs approches théoriques que pour les démonstrations expérimentales.

Cet axe de recherche est subdivisé en quatre thèmes :

1. Transport bidimensionnel et graphène
2. Magnétisme dans les matériaux quantiques
3. Information quantique et spintronique
4. Supraconductivité

En plus de posséder un vaste éventail d’instruments de mesure et de caractérisation ainsi qu’une infrastructure de calcul uniques au pays, les chercheurs du RQMP développent de nouveaux outils et de nouvelles méthodes. Nous sommes des chefs de file reconnus à l’échelle internationale dans le développement et les applications de la microscopie par balayage de sonde (Scanning Probe Microscopy) et des techniques de diffusion de rayons X cohérents. Les outils et méthodes développés par nos chercheurs comprennent des techniques d’analyse par faisceaux d’ions, des techniques hybrides pour la synthèse de couches minces. Nous sommes également des leaders dans la mise au point de méthodes théoriques et d’outils de simulation.

Cet axe de recherche est subdivisé en trois thèmes :

1. Méthodes de caractérisation
2. Techniques de fabrication
3. Modélisation et simulation numérique

Quelques projets en électronique moléculaire et supramoéculaire :

• Dynamique électronique dans les semiconducteurs supramoléculaires - Carlos Silva
• Mémoire non-volatile basée sur un piège à électron - Dominique Drouin, Jacques Beauvais
• Rétroaction quantique et spectroscopie d'atomes individuels par microscopie à force atomique (AFM) - Peter Grütter, Aashish Clerk
• Première thermopile de nanotubes de carbone pour la détection lumineuse à large bande - David Ménard, Richard Martel
• Électronique et optoélectronique à base de films de nanotubes de carbone - Richard Martel, Carlos Silva, Patrick Desjardins

Quelques projets en revêtements et couches minces :

• Fuite thermique dans des systèmes de boîtes quantiques auto-assemblées - Patrick Desjardins, Richard Leonelli, Remo Masut, Carlos Silva
• Structure du silicium amorphe défauts, ordre local et relaxation - Laurent Lewis, Normand Mousseau, Sjoerd Roorda, François Schiettekatte
• Formation de patrons hors de l'équilibre - Jorge Vinals
• Siliciures et germaniures pour les circuits électroniques de prochaine génération : nouveaux mécanismes de réactions et évolution de la texture cristallin - Patrick Desjardins, François Schiettekatte, Sjoerd Roorda
• Ingénierie d'interface pour des applications biomédicales - Jolanta Klemberg-Sapieha, Ludvik Martinu, Subhash Gujrathi
• Revêtements de pointe résistants à l'érosion et à la tribo-corrosion pour combattre le viellissement des composantes d'avion - Jolanta Klemberg-Sapieha, Ludvik Martinu
• Filtres optiques interférentiels métamériques pour combattre la contrefaçon - Ludvik Martinu, Jolanta Klemberg-Sapieha

Quelques projets en photovotaïque et luminescence :

• Réalisation de diodes électroluminescentes bleues et UV, à haut rapport Lumen/Watt, à base d'hétérostructures dAlGaN/GaN, par procédé de gravure sèche au plasma inductif - Vincent Aimez, Richard Arès, Dominique Drouin, Richard Leonelli
• Propriétés de photoluminescence d'un nanofil de InN quasi-intrinsèque - Zetian Mi

Quelques projets en matière condensée molle :

• Viscoélasticité des élastomères - Mark Sutton, Luc Piché
• Dynamique des interactions entre le site de bourgeonnement du VIH et un composant ESCRT visualisées in vivo - Paul Wiseman

Quelques projets en transport bidimensionnel et graphène :

• Cristaux délectrons et de skyrmions dans le graphène - René Côté
• Détection résistive de RMN dans les états Hall quantiques - Guillaume Gervais
• Manipulation optique et lecture résistive de spins nucléaires de GaAs - Guillaume Gervais
• Désordre dans les systèmes électroniques à deux dimensions - Michael Hilke, François Schiettekatte
• Sonder le transfert de charges en surface à l'aide de transistors de graphène - Thomas Szkopek, Richard Martel, Patrick Desjardins

Quelques projets en magnétisme dans les matériaux quantiques :

• Matériaux magnétocaloriques : théorie et expérience - Zaven Altounian, Michael Hilke
• Agrégats dopés de façon sélective avec des ions de lanthanides - Christian Reber, Andrea Bianchi
• Semiconducteurs magnétiques dilués : InP dopé de Mn par implantation ionique - Robert William Cochrane, Sjoerd Roorda

Quelques projets en information quantique et spintronique :

• Optique quantique et traitement de l'information quantique dans des circuits supraconducteurs - Alexandre Blais
• Étude théorique de systèmes électromécaniques - Aashish Clerkà

Quelques projets en supraconductivité :

• Propriétés élastiques de supraconducteurs organiques quasi-1D et -2D - Mario Poirier, Claude Bourbonnais
• Étude de lémission coopérative Y₂SiO₅ dopé à l'ytterbium - Serge Jandl
• Supraconductivité, antiferromagnétisme et nouveaux états de la matière dans les matériaux corrélés - André-Marie Tremblay, David Sénéchal
• Dynamique de vortex dans les supraconducteurs - Michael Hilke, Zaven Altounian, Dominic Ryan
• Structure électronique nanoscopique de systèmes d'électrons fortement corrélés - Christian Lupien, Patrick Fournier
• Exploration de la surface de Fermi des cuprates supraconducteurs à haute température critique - Louis Taillefer
• Signatures à dopage fini de la transition de Mott dans le modèle de Hubbard à deux dimensions - André-Marie Tremblay
• Une pièce de métal presque carrée qui se comporte comme un fil mince - David Sénéchal, André-Marie Tremblay

Quelques projets en méthodes de caractérisation :

• Spectroscopie térahertz et applications à la caractérisation des propriétés électroniques ou diélectriques de matériaux de pointe - Denis Morris, Daniel Houde, Serge Charlebois, Patrick Fournier, Vincent Aimez, François Schiettekatte, Carlos Silva, Richard Martel
• Caractérisation de systèmes moléculaires : étude des surfaces par l'intégration des techniques de microscopie à effet tunnel, à force atomique et à champ ionique - Peter Grütter, Hong Guo
• Étude de la structure électronique de points quantiques isolés par microscopie à force électrostatique à 4,5 K - Peter Grütter, Aashish Clerk
• Microscope à balayage de sonde à très basse température - Peter Grütter, Guillaume Gervais, Michael Hilke, Roland Bennewitz, Aashish Clerk
• Dispersion réglée de nanoparticules métalliques sur les nanotubes de carbone, à partir de la compréhension de leurs interactions interfaciales - Edward Sacher, Alain Rochefort
• Diffraction électronique femtoseconde : filmer molécules et matériaux à l'échelle atomique - Bradley J. Siwick
• AFM pour les sciences biologiques : neurones, cellules de muscle lisse et points quantiques clignotants - Peter Grütter, Paul Wiseman, Bruce Lennox
• Capteurs biochimiques micromécaniques - Peter Grütter, Bruce Lennox
• Imagerie Doppler par tomographie en optique cohérente : applications médicales et en microfluidique - Romain Maciejko, Olivier Guenat
• Observation de la nanocristallisation induite par laser dans le germanium amorphe, résolue à la nanoseconde - Bradley J. Siwick
• Microscopie à basse température des forces électrostatiques dans un gaz bidimentionnel d'électrons profondément enfoui à l'aide d'un diapason de quartz - Guillaume Gervais, Peter Grütter, Aashish Clerk

Quelques projets en techniques de fabrication :

• Biosenseur à base de semiconducteur quantique - Jan Dubowski
• Ingénierie de la bande interdite de semiconducteurs III-V induite par laser - Jan Dubowski, Vincent Aimez, Richard Arès
• Conception d'un dispositif unimoléculaire : principes et perspectives - Peter Grütter, Hong Guo
• Synthèse « verte » de nanoparticules non-toxiques par laser pour des applications biomédicales - Michel Meunier
• Un micro-accéléromètre pour contrôler l'état de la structure des aéronefs - Michel Meunier, Yves-Alain Peter
• Une technologie SET pour l'industrie de la microélectronique retient l'attention de ST Microelectronics (France) - Jacques Beauvais, Dominique Drouin
• Accéléromètres optiques pour des systèmes de navigation de micro-satellites -Yves-Alain Peter

Quelques projets en modélisation et simulation numérique :

• Étude théorique de systèmes électromécaniques - Aashish Clerk
• Supraconductivité, antiferromagnétisme et nouveaux états de la matière dans les matériaux corrélés - André-Marie Tremblay, David Sénéchal
• Rôle de la reconstruction de la surface de Fermi dans les supraconducteurs à haute température - Michel Côté, André-Marie Tremblay, David Sénéchal
• Impression des papiers à forte teneur en minéraux - Martin Dubé, François Drolet
• Approche dispersive de la rétroaction dans les systèmes nanoélectromécaniques cohérents - Aashish Clerk

Le RQMP est un Regroupement stratégique reconnu et financé par le Fonds québécois de recherche sur la nature et les technologies (FQRNT) et les Universités McGill, de Montréal et de Sherbrooke, ainsi que de l’École Polytechnique de Montréal.