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À l’aise dans un monde bidimensionnel

Märta Tschudin étudie le magnétisme à l'échelle atomique à l'Université de Bâle.

Ces dernières années, les femmes scientifiques se sont peu à peu établies au département de physique de l'Université de Bâle. Märta Tschudin est l'une d'entre elles. Dans le cadre de sa thèse de doctorat, elle étudie les champs magnétiques extrêmement faibles au «Quantum Sensing Lab». Il s’agit de matériaux très minces qui ne sont constituées que d'une seule couche atomique.

La physicienne quantique bâloise Märta Tschudin.
Image : Privat

En 2017, le physicien espagnol Pablo Jarillo-Herrero a fait une découverte sensationnelle au célèbre Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Boston (USA): il a pu démontrer que le graphène, consitué de carbone, est supraconducteur, c'est-à-dire qu'il conduit l'électricité à basse température pratiquement sans résistance. Pour ses expériences, il a utilisé une monocouche d'atomes de carbone. Il s'agit d’une surface de matière très fine dans laquelle les atomes sont disposés les uns à côté des autres, mais pas les uns sur les autres, et que l'on appelle donc 'bidimensionnelle'. Pour cette découverte, Jarillo-Herrero a reçu en 2020, avec deux collègues, le prix Wolf, l'une des distinctions les plus importantes après le prix Nobel.

Un détour par le MIT de Boston

La recherche physique avec des monocouches - également appelée «physique en 2D» est à la mode, et elle est étudiée depuis longtemps à l'Université de Bâle. Märta Tschudin est une chercheuse qui a rapporté ce savoir à Bâle. En 2019, cette Bâloise d'origine a débuté son doctorat, et elle s’est tout d’abord rendue au MIT avec Pablo Jarillo-Herrero durant presque une année. Elle y a appris comment créer les échantillons magnétiques à partir de monocouches. Grâce à ces connaissances, les scientifiques de l'université de Bâle peuvent désormais produire de façon indépendante de tels échantillons et les analyser avec une méthode qui avait été développée quelques années auparavant majoritairement à l’université de Bâle.

Pour notre vidéoconférence, Märta Tschudin a choisi un lieu du deuxième étage du bâtiment de physique de l'Université de Bâle. Les fenêtres sont recouvertes d'un film de protection afin que la lumière du jour ne perturbe pas les expériences. En arrière-plan, on voit un appareil laser utilisé pour étudier les monocouches. La chercheuse de 26 ans parle le dialecte bâlois. Mais lorsqu'elle parle de son travail, il lui arrive de trébucher sur des mots anglais. «Switch, comment dit-on en allemand?», demande-t-elle alors en cherchant l'équivalent dans sa langue. Cette confusion linguistique n'est pas surprenante, car la langue de travail de Märta Tschudin est bien l'anglais. Elle fait partie du groupe de recherche international de 20 personnes du professeur Patrick Maletinsky, qui supervise également sa thèse de doctorat.

Bâle est le premier choix

Märta Tschudin avait déjà fait ses études de physique à l'Université de Bâle et rédigé sa thèse de master sous la direction de Patrick Maletinsky. Elle aurait aimé partir à l'étranger pour sa thèse de doctorat. Mais Bâle est le leader mondial dans l'étude des monocouches. Elle a donc décidé de rester là et de se contenter d'un détour d'un an à peine au MIT. Même ainsi elle ne manque pas d'expérience internationale : pour son travail de master, la prometteuse chercheuse a déjà passé six mois à Montréal (Canada) auprès du professeur Lily Childress, de l'Université McGill.

Et maintenant, elle est de retour à Bâle. Ici, Märta Tschudin étudie les phénomènes magnétiques dans les monocultures à l'aide de ce qu'on appelle les centres NV. Les centres NV sont une méthode co-développée par Patrick Maletinsky, dans laquelle un capteur de champ magnétique (le centre NV) placé dans une pointe de diamant balaye un matériau et mesure ainsi le champ magnétique à l'échelle atomique. Les chercheurs de l'équipe Maletinsky concentrent leurs recherches sur le groupe de substances des trihalogénures de chrome (CrX3, où X représente le chlore, le brome ou l'iode). Cette famille d'aimants bidimensionnels n'a été découverte que récemment. Les états magnétiques observés sur les atomes de chrome pourraient à l'avenir aider à la construction d'un ordinateur quantique. De telles applications pratiques ne sont toutefois pas le moteur de Märta Tschudin. «Mon travail, c’est la recherche fondamentale, ma première motivation est la curiosité», dit-elle.

Des modèles féminins

La jeune chercheuse considère l'Université de Bâle comme un environnement idéal. On y trouve une expertise dans différents domaines de la physique quantique. Mais ce qui motive également Märta Tschudin, c'est le fait que de plus en plus de femmes travaillent au département de physique ces dernières années, y compris comme professeures: Jelena Klinovaja, Ilaria Zardo, et plus récemment Andrea Hofmann. «Il est utile d'avoir des modèles féminins», explique Märta Tschudin. «Quand les deux genres sont représentés dans un groupe de recherche, c'est très bon pour l'inventivité et la dynamique de groupe». Märta Tschudin a apprécié de recevoir une bourse d'études pour femmes du Fonds National Suisse pendant son Master: «Grâce à ce soutien financier, j'ai pu me concentrer pleinement sur mes études et cela m'a donné le coup de pouce nécessaire pour rester dans le monde scientifique après mon travail de master».

Lorsque Märta Tschudin était au gymnase, elle avait choisi l'option spécifique mathématiques et physique. Dans sa classe d'une vingtaine d'élèves, il y avait cinq filles. Le fait d'être en minorité ne l'a pas empêchée de se découvrir une passion pour la physique: «Cette matière était tout simplement géniale. En physique, on travaille par expérimentations. La discipline correspond donc aussi à mon côté créatif. Lorsque je travaille aujourd'hui en physique expérimentale, c'est pour moi une combinaison optimale de créativité et de logique».

Auteur: Benedikt Vogel

Portrait #9 de Femmes de science dans les disciplines MAP (2021)

  • Märta Tschudin (ici avec un autre étudiant) a rédigé une partie de son travail de master à l'université McGill de Montréal (Canada).
  • Au début de sa thèse de doctorat, Märta Tschudin est partie près d'un an à Boston, au Massachchusetts Institute of Technology (MIT).
  • Représentation schématique de la magnétométrie NV: le capteur de champ magnétique (centre NV) se trouve dans une pointe de diamant (en haut de l'image). Le capteur explore l'échantillon de matériau (en bas) en utilisant la lumière laser et mesure ainsi le champ magnétique de la tranche de matériau de quelques couches atomiques. La méthode de mesure fonctionne à 4 kelvins, c'est-à-dire près du zéro absolu.
  • La physicienne quantique bâloise Märta Tschudin.
  • Märta Tschudin (ici avec un autre étudiant) a rédigé une partie de son travail de master à l'université McGill de Montréal (Canada).Image : Privat1/4
  • Au début de sa thèse de doctorat, Märta Tschudin est partie près d'un an à Boston, au Massachchusetts Institute of Technology (MIT).Image : Privat2/4
  • Représentation schématique de la magnétométrie NV: le capteur de champ magnétique (centre NV) se trouve dans une pointe de diamant (en haut de l'image). Le capteur explore l'échantillon de matériau (en bas) en utilisant la lumière laser et mesure ainsi le champ magnétique de la tranche de matériau de quelques couches atomiques. La méthode de mesure fonctionne à 4 kelvins, c'est-à-dire près du zéro absolu.Image : Quantum Sensing Group, Universität Basel3/4
  • La physicienne quantique bâloise Märta Tschudin.Image : Privat4/4
Märta Tschudin: Doctorande en physique à Bâle

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