Pour Ehsan Hamzehpoor, la chimie est un exercice créatif.
Dans le laboratoire de ce nouveau professeur du Département de chimie de l’Université de Montréal, les molécules prennent la forme de cubes, de dodécaèdres, de structures en nids d’abeilles et même de réseaux ressemblant à du grillage à poules, qui évoquent autant des sculptures que des objets scientifiques.
Derrière leur élégance se dessine une ambition appliquée: concevoir des matériaux capables de contribuer à des technologies quantiques, à la capture du dioxyde de carbone, à la récupération du lithium dans l’eau des rivières, des océans et des sources thermales du Québec ou encore à l’élimination de polluants éternels.
«Ce que je dis à mes étudiants, c’est que nous sommes des architectes moléculaires. Mon groupe est une galerie d’art moléculaire», évoque-t-il, un sourire aux lèvres.
À ses yeux, les étudiants et étudiantes sont les véritables artistes de cette galerie. Le futur de chaque œuvre, les molécules qu’ils synthétisent et les propriétés qu’elles présentent reposent entre les mains de tous ceux qui entrent au laboratoire pour créer un nouveau composé.
D’abord, une curiosité
Originaire d’Iran, Ehsan Hamzehpoor a entrepris un baccalauréat en chimie fondamentale à l’Université de Téhéran. Attiré dès son jeune âge par les sciences, il hésitait entre la physique et la chimie. «J’aimais les deux disciplines. Je n’avais pas de préférence particulière; c’est simplement la chimie qui s’est présentée à moi», se rappelle le chercheur.
Au fil de sa formation, ses champs d’intérêt évoluent. Après des débuts en chimie analytique, il se tourne vers la chimie organique, puis vers la chimie organique physique, un domaine qui marie justement les concepts de la physique et de la chimie.
Son doctorat à l’Université McGill et son stage postdoctoral à l’Université de la Colombie-Britannique lui permettent ensuite de se spécialiser en chimie supramoléculaire, où il apprend à assembler des molécules pour former des structures de plus en plus complexes.
De belles molécules utiles
Aujourd’hui, le laboratoire d’Ehsan Hamzehpoor réunit ces différentes expertises afin d’imaginer de nouvelles architectures moléculaires. Avant toute application concrète, le professeur s’intéresse surtout à une question fondamentale: jusqu’où peut-on repousser les limites de la synthèse chimique, c’est-à-dire la création de molécules ou de matériaux complexes à partir de composés chimiques plus simples? Peut-on façonner et refaçonner les molécules atome par atome ou construire des structures complexes de plus grande taille, molécule par molécule, comme on le fait avec des blocs LEGO?
Son équipe conçoit ainsi des structures qui n’ont jamais existé auparavant, parfois simplement pour leur beauté ou pour démontrer qu’elles peuvent être fabriquées. Mais ces créations deviennent ensuite des matériaux prometteurs pour répondre à divers enjeux.
Parmi les applications envisagées figurent les technologies quantiques, la capture du dioxyde de carbone dans l’environnement, la récupération du lithium contenu dans l’eau de mer ou des rivières, ainsi que l’élimination de contaminants persistants comme les fameux PFAS (substances perfluoroalkylées et polyfluoroalkylées).
«Nous voulons d’abord former ces structures, comprendre leurs propriétés fondamentales, puis voir tout ce qu’elles peuvent rendre possible», indique le chercheur.
L’effervescence montréalaise
À l’Université de Montréal, Ehsan Hamzehpoor souhaite accélérer la mise au point de nouveaux matériaux en combinant la synthèse chimique et des approches issues de l’intelligence artificielle (IA).
À ses yeux, l’environnement de recherche de l’UdeM, notamment grâce à l’Institut Courtois, à IVADO – l’institut de recherche et de transfert en intelligence artificielle –, à Mila – l’Institut québécois d’intelligence artificielle – et aux nombreuses collaborations en science des matériaux, lui offre un terrain idéal pour élaborer cette approche interdisciplinaire. En association avec des spécialistes de l’IA, de la photonique, de la photophysique et des matériaux quantiques, son équipe pourra explorer plus rapidement les propriétés des molécules qu’elle crée.
Revenir à Montréal représentait ainsi une évidence. «C’était comme rentrer à la maison», confie-t-il. Pour y avoir effectué ses études doctorales, le chercheur connaissait déjà bien le dynamisme scientifique de la métropole.
Selon lui, la concentration d’universités, d’instituts et de plateformes de recherche fait de Montréal un véritable pôle mondial en sciences des matériaux. «Et l’Université de Montréal est une référence au Canada et dans le monde francophone, et elle offre toutes les infrastructures dont j’ai besoin pour bâtir mon groupe de recherche», ajoute-t-il.
Après avoir consacré ses premiers mois à recruter son équipe, à aménager un laboratoire et à mettre en place son programme de recherche, il suit maintenant des cours intensifs de français. Un processus qu’il aborde avec le même optimisme que ses travaux scientifiques. Et à l’image des architectures moléculaires qu’il construit, cette nouvelle aventure se fera, elle aussi, une étape à la fois.
