Claude Weisbuch reçoit la médaille des applications des sciences de l’Académie des sciences

Monde académique, monde industriel, monde des startups, monde de l’administration, Claude Weisbuch a exploré le monde de la recherche de bien des points de vue au cours de sa carrière. Diplômé de l’École Normale Supérieure, il se spécialise dans la physique des semiconducteurs et effectue sa thèse au laboratoire de Physique de la matière condensée (PMC*) de l’École polytechnique à la fin des années 1960. La révolution de la micro-électronique permise par les matériaux semiconducteurs (à la base notamment des transistors actuels), n’en est qu’à ses balbutiements.

 « A l’époque, les circuits intégrés comportaient une vingtaine de transistors au maximum, aujourd’hui, des processeurs peuvent en contenir vingt milliards. L’évolution a été sidérante » note le physicien. Lui travaille alors sur des aspects fondamentaux concernant le spin –une propriété intrinsèque des électrons– dans les semiconducteurs. Grâce à des méthodes optiques, il découvre quelques paramètres qui régissent ces matériaux.

 De 1979 à 1981, Claude Weisbuch part aux États-Unis, dans les Bell Laboratories, célèbre pour le développement des technologies des communications, mais qui possédait aussi une division de recherche. « J'étais d’ailleurs jugé sur le caractère fondamental de ce que je faisais, pas sur la possibilité d'application ! » se souvient-il. De retour en France, il dirige des laboratoires des entreprises Saint-Gobain puis Thomson-CSF (aujourd’hui Thalès).

C’est là qu’avec ses collègues, il découvre les règles de conception des lasers semiconducteurs à puits quantiques. Ces derniers possèdent une région active comportant des couches de semiconducteurs extrêmement fines dans lesquelles les électrons suivent les lois de la physique quantique. 

Ces puits quantiques servent de zones d’émission de lumière pour les lasers, notamment dans le proche infrarouge, une bande de longueur d’onde primordiale pour les télécommunications optiques. Un travail qui aura des répercussions : « les industriels travaillent par essais et erreurs et, petit à petit, leurs designs de lasers à semiconducteurs pour les télécommunications a convergé vers ce qu'on avait prédit. »

Après un séjour au Japon, où il décrit pour la première fois l’effet de couplage fort entre la lumière et la matière dans les solides, phénomène fondamental, Claude Weisbuch décide d’une nouvelle bifurcation, au début des années 1990, à la Direction de la recherche et de la technologie (DRET), sous l’égide du ministère de la Défense. 

L’objectif : préparer l’avenir, en particulier des systèmes de défense. « Je devais à la fois juger de la qualité, de la pertinence des recherches de l'ensemble dans tous les domaines, dans la poudre, les moteurs à réaction, les blindages, les composants électroniques, etc. Et je gérais aussi un petit budget pour la recherche fondamentale ». C'est ainsi que, par exemple, qu’ont pu être financée des recherches sur les miroirs à atomes froids. « 20 ans après, il y a une start-up française qui commercialise des systèmes de mesure de constante de gravitation à base d’atomes froids » précise le physicien, soulignant l’importance de soutenir des recherches de long terme, sans débouchés immédiats.

Suite à cette expérience dans l’administration, Claude Weisbuch retrouve son costume de chercheur, toujours au PMC mais aussi à l’université de Californie à Santa Barbara, où il est nommé professeur. Il s’intéresse aux dispositifs qui émettent de la lumière, les LEDs en particulier, elles-aussi fabriquées à partir de matériaux semiconducteurs. Elles sont aujourd’hui largement utilisées pour l’éclairage notamment. 

Le but était alors d’augmenter la fraction de lumière sortant de la couche active où elle est produite. Grâce à cette expertise, il co-fonde en 2001, en parallèle, une start-up, Genewave, dédiée au diagnostic moléculaire. Il s’agit de fabriquer des biopuces capables de détecter des séquences de brins ADN ou ARN, pour identifier, par exemple, des souches virales, à partir de la lumière émise par des molécules fluorescentes fixées sur ces brins. L’aventure a duré 20 ans, avant que l’activité ne soit rachetée par un groupe américain en 2021. « Il y a d’un côté un regret de ne pas avoir réussi à créer une grande entreprise en France, mais aussi la satisfaction car il y a eu des débouchés, des gens formés et une nouvelle preuve que la physique peut être utile » confie Claude Weisbuch, qui poursuit son exploration des propriétés fondamentales des LEDs, avec la conviction qu’il reste d’importantes choses à découvrir.

L’Académie des sciences a aussi récompensé Sébastien Galtier, professeur à l’Université Paris-Saclay et chercheur au Laboratoire de physique des plasmas (LPP*). Il a reçu le prix Cécile DeWitt-Morette/École de physique des Houches/CFM Fondation pour la recherche. Ses travaux de physique théorique portent sur les lois fondamentales de la turbulence dans l’univers. 

*PMC : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France

*LPP : une unité mixte de recherche CNRS, Observatoire de Paris-PSL, Sorbonne Université, Université Paris-Saclay, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France