Ce texte fait partie du cahier spécial Relève en recherche
Amira Becheikh, étudiante à la maîtrise à l’INRS, manipule les propriétés de l’infiniment petit pour développer un remède contre la pollution de l’eau.
Dans un laboratoire de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), Amira Becheikh s’affaire à détruire une solution orange vif pour compléter sa maîtrise en sciences de l’énergie et des matériaux. On pourrait presque croire que son projet, qui exploite les propriétés des nanoparticules, est celui d’un alchimiste de l’Antiquité. En effet, son travail, pour le commun des mortels, semble impossible : comment manipuler d’aussi petits fragments de matière ? Pour l’étudiante, rien de plus naturel : « Mon projet utilise des nanoparticules de pérovskite pour décomposer les polluants », explique-t-elle en souriant.
Amira Becheikh est tombée amoureuse de la science des matériaux lors de son baccalauréat à l’Institut National des Sciences Appliquées et Technologiques de Tunisie. « Ce domaine me fascinait vraiment », dit-elle avec animation. Un stage à l’INRS lors de sa cinquième année d’études lui a permis de découvrir les nanoparticules : « J’étais fascinée d’apprendre comment on peut modifier et manipuler leurs propriétés selon nos besoins. » Lorsque le professeur Andreas Ruediger lui a proposé de poursuivre ses études de master, elle a sauté sur l’occasion.
Son travail lui permet aujourd’hui de travailler sur la problématique de l’eau contaminée. « L’un des bons côtés de cette technologie, c’est qu’elle permet de s’attaquer à une très large gamme de polluants », souligne-t-elle, citant les colorants utilisés dans l’industrie textile, les antibiotiques ou encore les fameuses microparticules de plastique. « Toutes sortes de choses difficiles à dégrader en ce moment. »
Particules particulières
Pour lutter contre ces polluants, Mmoi Becheikh a besoin de deux ingrédients : des nanoparticules de pérovskite, un minéral utilisé notamment dans la fabrication de panneaux solaires, et un « petit soleil » artificiel. Ajoutés à une solution polluée et exposés au soleil, les électrons de la pérovskite « s’excitent », laissant derrière eux des « trous », et interagissent avec leur environnement, notamment l’eau et l’oxygène, une réaction appelée « oxydoréduction ». Cette réaction crée des « dérivés réactifs de l’oxygène » qui décomposent les polluants en substances moins nocives, comme le dioxyde de carbone ou l’eau. « La réaction permet de séparer la grosse molécule du polluant en molécules plus petites », résume le chercheur.
Toutes ces réactions sont rendues possibles par la petitesse des particules de pérovskite, des milliers de fois plus petites qu’un cheveu humain. « La taille extrêmement petite des nanoparticules leur confère des propriétés uniques, souvent très différentes de celles des mêmes matériaux à plus grande échelle », explique le chercheur. Une partie de son projet de maîtrise vise également à déterminer la taille idéale des particules de pérovskite pour optimiser leur effet dépolluant. « Ce que je fais est une réaction superficielle, donc plus il y a de surface, plus il y a de réaction », note-t-elle. Dans ce cas, plus les particules sont petites, plus elles offrent une surface de réaction importante.
Son matériau de prédilection offre également toute une série d’avantages qu’elle tente d’exploiter. « J’essaie de maximiser les propriétés pyroélectriques et piézoélectriques de la pérovskite », souligne-t-elle. La première est liée à la capacité du minerai à « générer une charge électrique lorsqu’il subit un changement de température », tandis que la seconde amène la pérovskite à modifier sa polarisation électrique lorsqu’elle est soumise « à une contrainte mécanique, telle que la pression ». ou déformation.
Passion pour la recherche
Pour le moment, la chercheuse mène ses expérimentations avec un colorant orange vif, apprécié car « stable et peu coûteux ». Sa couleur intense permet également de « constater à l’œil nu qu’elle se détériore ».
Au-delà de la capacité de ses nanoparticules à attaquer les polluants, il lui faudra aussi déterminer le potentiel commercial de ses recherches. « Comment passer du laboratoire à une plus grande échelle ? » illustre-t-elle. Sans compter qu’il faudra s’assurer que les molécules produites après dégradation ne posent pas de nouveaux problèmes. “On veut savoir s’ils sont toxiques”, ajoute l’étudiant.
Passionnée par ces particules invisibles, Amira Becheikh espère consacrer sa carrière à la recherche. Par un doctorat ? « Je n’ai pas encore pris de décision, mais j’y réfléchis sérieusement. »
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