Eric Bonvin travaille actuellement au laboratoire de László Forró à l'EPFL. Un Suisse-Américain, il est né dans la région lausannoise, et a grandi en Suisse, Allemagne. Son projet d'été vise à développer des détecteurs de lumière ultra-sensibles qui peuvent théoriquement capter un seul photon. Pour faire ça, Bonvin se voit confier la tâche difficile de combiner deux des matériaux les plus passionnants :le graphène et la pérovskite.

Le graphène est l'étoffe de la science-fiction :le matériau le plus résistant connu, il possède également des propriétés électriques exceptionnelles, voire exotiques, et peut-être même au-delà. Quant aux pérovskites, leur capacité à convertir la lumière en courant électrique les a solidement placés parmi les meilleurs matériaux pour des panneaux solaires efficaces.

Après avoir été diplômé d'un lycée suisse, Bonvin a commencé à étudier la physique à l'EPFL. Il y a passé les deux premières années du baccalauréat, la troisième année d'un programme d'échange qui l'a mené à l'Université Carnegie Mellon de Pittsburgh.

De retour à l'EPFL pour son Master en Génie Physique, il a réalisé un projet de première année sur le graphène dans le laboratoire de physique de la matière complexe de László Forró. Ayant terminé ses maîtres, il continuera dans le laboratoire au cours de l'été pour poursuivre le projet en profondeur.

"Mon projet consiste à créer des photodétecteurs à utiliser dans des conditions de faible luminosité, " dit-il. " Je combine le graphène et la pérovskite - deux matériaux qui ont suscité l'intérêt des chercheurs au cours de la dernière décennie - afin de créer des dispositifs dix millions de fois plus sensibles à la lumière que les photodétecteurs au silicium ordinaires - la technologie standard utilisée aujourd'hui ." En théorie, l'efficacité de ces matériaux est suffisamment élevée pour détecter un seul photon - "même à température ambiante", dit Endre Horvath, qui dirige le projet sur lequel Eric travaille.

Pour créer de tels systèmes sensibles, Bonvin a d'abord développé une méthode pour faire croître de la pérovskite à partir d'une solution en nanofils minces directement sur des feuilles de graphène. Cette étape est cruciale, car la sensibilité à la lumière des dispositifs dépend de la façon dont les nanofils sont structurés; l'architecture est la clé d'une photodétection optimale.

Néanmoins, faire cela est un défi. En développant sa propre méthode, Bonvin s'est appuyé sur l'expertise du laboratoire en microfabrication de nanofils. Le processus impliquait des machines de haute précision et de nombreux essais et erreurs, mais à la fin, Bonvin a vu ses nanofils de graphène-pérovskite se développer en de belles lignes droites. « Le mode de croissance est contrôlable, reproductible, pas cher et évolutif, " dit-il avec enthousiasme. " Il est idéal pour le traitement à grande échelle. "

Les appareils eux-mêmes sont microfabriqués dans la salle blanche du Centre de MicroNanoTechnologie de l'EPFL. La raison de leur microfabrication est d'améliorer l'efficacité de l'appareil, comme les appareils plus petits sont moins susceptibles de contenir des impuretés, et peut donc atteindre des rendements plus élevés. La microfabrication permet également aux dispositifs d'être conçus de manière à inclure très peu de nanofils. Cela réduit également la probabilité d'impuretés, conduisant à des rendements plus élevés.

De tels photodétecteurs ultra-sensibles ont de multiples applications. Il s'agit notamment des systèmes de vision nocturne, tomodensitomètres, les détecteurs utilisés dans les expériences sur les accélérateurs de particules et même les systèmes informatiques quantiques basés sur la lumière, qui nécessitent la détection de photons uniques. "Je pense que nos détecteurs peuvent réellement y parvenir, " dit Bonvin.

Encore plus exotique, les détecteurs peuvent être utilisés dans les télescopes spatiaux, qui détectent les signaux faibles des galaxies lointaines sur tout le spectre électromagnétique. "Nos détecteurs répondent à une très grande partie du spectre, du proche infrarouge jusqu'aux rayons X. Cela signifie que nous n'aurions besoin que d'un seul détecteur pour effectuer un travail qui nécessite plusieurs détecteurs aujourd'hui."

Le projet de Bonvin propose une méthode de développement de détecteurs ultra-sensibles en combinant deux matériaux peu coûteux à fabriquer. "À l'avenir, J'aimerais voir le développement de ce type de photodétecteurs - et peut-être voir leurs premières applications apparaître."

Bonvin est actuellement à la recherche d'un poste de doctorat dans le domaine de la physique du solide. Mais ce projet d'été l'a déjà mis sur un parcours professionnel. « Tout au long du projet, I learned a lot about photodetectors, graphene and perovskites. Next I would like to go even further and design new devices that work with the same underlying principles but with an optimized architecture. I have acquired many microfabrication skills that I will be able to apply in all sorts of projects in the future."