Kwabena Bediako travaille avec des matériaux extrêmement minces, dont il exploite les propriétés particulières pour résoudre des problèmes fondamentaux en matière de conversion et de conservation de l’énergie.
Les interfaces électrifiées se trouvent au cœur des technologies de conversion et de conservation de l’énergie. La capacité à transmettre efficacement une charge le long d’une interface, d’un solide vers un électrolyte, détermine en fin de compte l’efficacité du stockage de l’énergie.
« Si vous pouvez maîtriser la physique du solide, si vous pouvez maîtriser la façon dont les électrons interagissent entre eux et avec les ions, cela peut avoir une forte incidence sur ce transfert de charge interfacial », explique Bediako, membre du programme des chercheurs mondiaux CIFAR-Azrieli au sein du programme Matériaux quantiques et professeur adjoint à l’Université de la Californie à Berkeley.
« J’ai vraiment voulu trouver une meilleure solution pour stocker l’énergie solaire. »
Voilà où entrent en jeu les matériaux quantiques. Ces solides ou cristaux sont si minces que leurs propriétés sont radicalement et inhabituellement différentes de celles des matériaux tridimensionnels. En apprenant à maîtriser les paramètres physiques — les atomes, électrons et autres particules qui les composent — et la façon dont ils interagissent dans ces matériaux très minces, il serait possible de concevoir des technologies de conversion et de conservation de l’énergie plus efficaces.
Mais il s’agit là d’un seul des problèmes liés à l’énergie que Bediako cherche à régler grâce aux matériaux quantiques. Il cherche aussi à résoudre le problème de l’augmentation de la consommation énergétique des appareils électroniques.
« Si l’on prend en compte toutes les technologies de communication, les appareils électroniques portables, tous les centres de données, toute l’information que nous envoyons et recevons, cela génère déjà à peu près autant de dioxyde de carbone (CO2) que l’industrie aéronautique, explique Bediako. Et ça, c’était avant la COVID. Donc avant que nous apprenions que nous pouvions organiser toutes nos réunions et tous nos événements sur Zoom et tout diffuser de chez soi. »
Il souhaite découvrir comment synthétiser des matériaux aux propriétés physiques intéressantes qui pourraient mener à des appareils électroniques moins énergivores et à une informatique plus écoénergétique.
« L’un de nos projets au sein du groupe consiste à explorer comment certaines des propriétés physiques particulières de matériaux comme le graphène et d’autres couches atomiques minces pourraient nous aider à concevoir de nouveaux catalyseurs pour les piles à combustible ou les électrolyseurs », explique Bediako.
Né et élevé au Ghana, en Afrique de l’Ouest, Bediako est venu aux États-Unis pour faire des études universitaires. Il aspirait au départ à devenir ingénieur en aéronautique, mais, motivé par des articles sur la crise climatique imminente, il a commencé à s’orienter vers le génie chimique avant d’opter pour la chimie.
« J’ai vraiment voulu trouver une meilleure solution pour stocker l’énergie solaire. »
Il espère susciter cette passion chez ses stagiaires aussi. « Ce que j’espère le plus, dans les cinq à dix prochaines années, c’est de voir mes étudiants et mes postdoctorants mener leur propre carrière avec succès, peu importe l’industrie ou le domaine. En tant qu’éducateurs, les personnes que nous encadrons et formons constituent notre plus belle réalisation. Qui sait ce que la science que nous réalisons inspirera à l’avenir. J’espère que nous parviendrons à mieux comprendre comment maîtriser les interactions électroniques et la chimie dans les matériaux, et si nous réussissons, je suis persuadé que cela débouchera sur des technologies à fort impact. »
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