Promenez-vous devant MIT.nano, le centre de nanosciences et d’ingénierie de l’Institut, et vous pourrez observer à travers de grandes vitres des centaines d’outils prêts à aider les chercheurs dans leur parcours scientifique. Quiconque souhaite examiner de plus près ce qui se passe à l’échelle nanométrique et au-delà – même en voyant des atomes individuels – sera accueilli par Anna Osherov, directrice adjointe de Characterization.nano, aidant les chercheurs à naviguer dans un éventail complexe de capacités pour appliquer la puissance de nanotechnologie aux nouvelles découvertes et aux technologies de la prochaine génération.
Osherov a été parmi les premiers à rejoindre l’équipe du MIT.nano lors de son ouverture en 2018. Son domaine de compétence englobe l’instrumentation pour la métrologie, l’imagerie et l’analyse précise à l’échelle nanométrique. Cela comprend des technologies de pointe telles que la microscopie électronique et la spectroscopie, ainsi que des instruments qui mesurent les propriétés mécaniques, électriques, magnétiques et topographiques. “Beaucoup de ces outils sont trop coûteux à acquérir et à entretenir pour les laboratoires individuels, et trop sensibles pour être utilisés en dehors d’environnements hautement contrôlés”, déclare Osherov. “MIT.nano les rend plus accessibles et efficaces en les regroupant dans une installation centrale où ils sont ouverts à la communauté MIT, ainsi qu’aux utilisateurs externes qualifiés de l’industrie et du milieu universitaire.”
La plupart des outils du domaine d’Osherov se trouvent au sous-sol, à l’abri des vibrations et des interférences électromagnétiques, ou dans des salles blanches et des laboratoires de prototypage. En plus des nombreux instruments qu’elle supervise, le bâtiment contient des ensembles complémentaires d’équipements de fabrication, administrés par son homologue du personnel Jorg Scholvin, pour la construction et l’emballage de nouveaux matériaux et dispositifs.
Force de caractérisation
Les ensembles d’outils de caractérisation soutiennent souvent la recherche fondamentale, mais ils sont également essentiels, selon Osherov, en tant que «mécanisme de rétroaction» pour affiner la fabrication de tout, des polymères auto-assemblés ultra-résistants aux cellules solaires de pointe. Faire quelque chose au laboratoire, c’est comme cuisiner, suggère-t-elle : « Vous ajoutez un peu d’épices, ajustez le temps et la température, et tout à coup un produit très différent émerge des mêmes ingrédients. Tout comme les chefs goûtent leurs aliments tout au long du processus de cuisson, la caractérisation est utilisée pendant la fabrication pour comprendre l’effet de petits ajustements sur les propriétés finales d’un produit.
Osherov et ses collègues assistent des dizaines d’utilisateurs chaque mois. Son exposition à de nombreux projets la place en bonne position pour être une pollinisatrice croisée et offrir des conseils. “L’utilisation pratique de l’équipement donne un aperçu des nuances de ses capacités et de ses limites qui, autrement, pourraient être négligées”, observe-t-elle. Par exemple, connaître les caractéristiques de la surface sur laquelle sont déposées les couches consécutives de nouveaux matériaux est crucial. « C’est la toile ; cela peut affecter considérablement le traitement ultérieur et les performances ultimes des appareils.
Anticipant ce dont les chercheurs auront besoin ensuite, Osherov dirige le programme d’utilisation d’instruments d’essai sur site. Un exemple est le microscope électronique à balayage par faisceau d’ions focalisé Raith VELION, qui permet la fabrication de nanostructures 2D et 3D et facilite l’étude du transport électrique et de la modification de surface. Osherov a travaillé avec plusieurs enquêteurs principaux pour obtenir un financement pour acheter le microscope, qui a été initialement installé en tant que démonstration à long terme. “Valider que l’instrument est utile pour une communauté diversifiée au MIT et poursuivre la subvention pour le garder sur le campus est une approche solide pour l’acquisition d’équipement partagé”, dit-elle.
Une vision large
Né en Crimée d’un médecin et d’un musicien, Osherov a immigré en Israël à l’âge de 12 ans, suite à l’effondrement de l’ex-Union soviétique. Là, elle a obtenu son diplôme d’études secondaires, a servi dans les Forces de défense israéliennes et a poursuivi des études supérieures.
En tant qu’étudiant de premier cycle, Osherov a rejoint le programme national de volontariat Perach-Israeli pour l’impact social et axé sur la promotion de l’engagement des jeunes femmes dans les STEM. « C’est satisfaisant de voir ces enfants devenir des défenseurs des STEM », dit-elle. À la maison, elle parle d’ions et d’atomes à ses enfants (âgés de 3, 9 et 14 ans), dans l’espoir de susciter chez eux un enthousiasme permanent pour la science ou, à tout le moins, d’éviter quelques véritables désastres dans la cuisine. « Il n’y a pas si longtemps, j’expliquais à mon enfant comment fonctionnait le micro-onde et pourquoi il ne fallait pas y mettre le thermos », s’amuse-t-elle.
Osherov a obtenu son doctorat en science des matériaux à l’Université Ben Gourion du Néguev en étudiant les mécanismes de croissance hétéroépitaxiale dans les semi-conducteurs. Elle a été attirée par la science des matériaux en raison de son ampleur et de sa perspective interdisciplinaire – comme elle le dit, « tout ce qui nous entoure est matériel ». Ses études et son début de carrière ont intégré des intérêts variés en physique et en chimie, en recherche fondamentale et appliquée, et dans des secteurs tels que l’énergie et la santé. Passer du temps dans des installations expérimentales partagées à l’aide d’outils de caractérisation de pointe a été une grande partie de l’expérience de doctorat d’Osherov, qui s’est poursuivie dans son rôle actuel.
Elle est venue au Massachusetts pour un post-doctorat à l’Université Tufts axé sur les cellules solaires et les supercondensateurs. Elle a rejoint le MIT en 2013 en tant que chercheuse scientifique étudiant la corrélation entre la structure, les propriétés optoélectroniques et la stabilité des dispositifs solaires à pérovskite, et en tant que responsable des installations expérimentales partagées eni-MIT Solar Frontiers. Alors qu’Osherov équilibrait ses propres enquêtes avec le soutien de l’installation Solar Frontiers, elle se sentait de plus en plus attirée par ce dernier rôle‚ faisant une impression sur le co-directeur de ce centre, Vladimir Bulović, maintenant directeur de MIT.nano.
“Anna travaillait toujours assidûment sur ses propres recherches tout en trouvant le temps de soutenir simultanément les autres”, explique Bulović, professeur Fariborz Maseeh en technologies émergentes. « Lorsque les nouvelles installations de recherche du MIT.nano ont commencé à être établies, il était évident qu’un leader fort était nécessaire. Anna était notre choix évident. Sa passion pour l’exploration scientifique, sa compréhension des besoins techniques de la communauté et son engagement démontré envers les autres ont fait d’Anna la candidate idéale pour façonner, construire et diriger l’installation de caractérisation de MIT.nano.
Décrivant ce que c’est que de travailler au MIT.nano, Osherov utilise le mot “chaleur”. Elle ne fait pas référence à la température et à l’humidité soigneusement régulées de ses laboratoires, bien sûr, mais à son climat social accueillant. “La direction de MIT.nano a réuni une équipe solide avec des compétences techniques complémentaires qui sont motivées pour aider afin que vous n’ayez pas à lutter pour trouver votre chemin”, elle veut que les utilisateurs le sachent. “Nous sommes là pour rechercher des solutions et résoudre les problèmes à vos côtés.”
C’est vrai du personnel grandissant de l’établissement, et Osherov a observé la même serviabilité parmi les chercheurs de différentes disciplines qui partagent l’espace.
« Il existe de nombreuses techniques de transition qui s’étendent à tous les domaines », dit-elle. « Certaines techniques qui étaient utilisées dans l’industrie métallurgique il y a des décennies peuvent réapparaître dans les domaines biologiques ou dans les matériaux 2D. Nous pouvons apprendre les uns des autres et réappliquer la puissance de technologies bien établies vers de nouvelles découvertes et de nouvelles applications. »
“Souvent,” ajoute-t-elle, “le simple fait de voir les choses sous un angle différent donne beaucoup de nouvelles perspectives.”
