Axes de recherche

Le CERMA couvre une gamme étendue de matériaux : des molécules biologiques aux molécules synthétiques en passant par les matériaux à l’état solide ou viscoélastique, les nanomatériaux et les matériaux hybrides. Il concentre ainsi ses activités dans le domaine des matériaux « mous », soit des matériaux organiques ou hybrides. Les applications visées vont de l’énergie à la santé, en passant par l’industrie du bois, l’électro-optique et la photonique ou l’environnement. Ces divers thèmes de recherche se déclinent en quatre axes principaux et non exclusifs :

  • Macromolécules synthétiques et naturelles

  • Nanomatériaux

  • Biomatériaux

  • Surfaces et interfaces

Macromolécules synthétiques et naturelles

Les biopolymères possèdent des propriétés très intéressantes dont les chercheurs tentent de s’inspirer. Par ailleurs, en combinant différents types de monomères, il est possible d’obtenir des propriétés mécaniques, structurales et électroniques très différentes des molécules de départ. Provenant de sources naturelles et synthétiques, ces macromolécules sont très intéressantes et font l’objet de recherches exhaustives au sein du Centre.

Cet axe de recherche inclut le groupe du Pr Denis Rodrigue dont le laboratoire se spécialise dans le domaine des polymères, que ce soit en termes de synthèse que de mise en œuvre ou de propriétés mécaniques.

Cet axe fait aussi intervenir la professeure Véronic Landry, dont la recherche se penche sur la production de revêtement pour le bois et sur l’introduction de cellulose dans divers nanocomposites afin de conférer à ces matériaux un caractère plus durable et « vert ». On retrouve aussi dans cet axe l’équipe de la Pre Tatjana Stevanovic Janezic qui s’intéresse aux procédés d’extraction de la lignine à partir du bois et à son utilisation pour développer de nouveaux matériaux innovants.

Le groupe du professeur Mario Leclerc, quant à lui, concentre ses travaux sur de nouvelles voies de synthèse de polymères électroactifs et photoactifs, notamment l’hétéroarylation directe. Ces travaux sont soutenus par le laboratoire du Pr Paul Johnson, grâce à une approche de modélisation permettant d’optimiser les travaux de synthèse. Plusieurs applications en organique électronique peuvent être imaginées, particulièrement en transistor à effet de champ et en piles solaires, rendant ces technologies plus abordables et moins dommageables pour l’environnement.

Nanomatériaux

Les nanomatériaux sont au cœur d’une révolution dans le domaine des matériaux. Ils sont de plus en plus envisagés pour répondre à des problèmes dans une multitude de domaines. Que ce soit en électronique, en médecine ou en pharmacologie, les chercheurs du CERMA ont une grande expertise dans l’étude des nanomatériaux.

Les équipes des Prs Anna Ritcey et Marc-André Fortin travaillent sur la synthèse et la caractérisation de nanoparticules hybrides pour des applications dans le domaine de l’optique et de la biophotonique, ou encore en imagerie médicale en tant qu’agents de contraste ou pour la radiothérapie. Ces nanoparticules sont souvent luminescentes ou magnétiques avec des signatures spectrales particulières. On compte aussi au sein de cet axe le laboratoire du Pr Jean-François Morin dont les travaux se concentrent sur les nanomatériaux de carbones. Les recherches s’orientent sur la synthèse de matériaux semi-conducteurs conjugués pour l’électronique organique et le développement de nano-objets organiques (nanotubes de carbone, nanoparticules graphitiques, nanorubans de graphène, etc.) afin d’en moduler les propriétés.

La Pre Élodie Boisselier et son équipe travaillent pour leur part au développement de vecteurs de médicaments basés sur des nanoparticules d’or pour augmenter l’efficacité des traitements en ophtalmologie. Finalement, on trouve aussi le Pr Mohammad Seyed Taghavi, qui utilise la microfluidique pour étudier les flux de différents matériaux et pour faire la génération de nanofibres.

Biomatériaux

Cet axe de recherche se concentre sur l’étude, le développement et l’utilisation de matériaux artificiels et naturels dans des applications biologiques et médicales.

Il implique notamment les professeurs Gaétan Laroche et Diego Mantovani, dont les travaux consistent à développer de nouveaux matériaux biocompatible par traitement de leur surface. L’ingénierie de matériaux biodégradables, de prothèses orthopédiques et de tissus et organes artificiels font aussi partie de leurs intérêts de recherche.

Le professeur Hendra Hermawan s’inscrit aussi dans cet axe avec ses recherches sur le développement de nouveaux métaux bioactifs et biodégradables et sur le contrôle de la corrosion. Le professeur Jesse Greener, quant à lui, se concentre sur la détection et la caractérisation de biofilms à l’aide de techniques de microfluidique. La microfluidique est aussi utilisée par le professeur Amine Miled dans le cadre de ses projets sur la conception de biomicrosystèmes, de biocapteurs de dispositifs implantables et biomédicaux.

Les travaux de l’équipe du Pr Nicolas Bertrand se penchent sur l’élaboration de nouveaux biomatériaux et l’étude de leurs interactions avec leur environnement afin d’augmenter l’efficacité et l’innocuité de composés pharmaceutiques actifs. Le La laboratoire de la Pre Roxane Pouliot met à profit le génie tissulaire afin de développer des substituts cutanés psoriasiques permettant de mieux comprendre la pathologie et de faciliter la découverte de nouveaux traitements.

Dans le secteur forestier, l’équipe du Pr Blanchet développe des produits avancés à base de bois pour le secteur de l’écoconstruction. Le but le but général est de développer des solutions écoresponsables qui utilisent le bois pour réduire l’empreinte écologique des bâtiments à partir d’une approche multidisciplinaire et intégrée qui œuvre sur tout le réseau de création de valeur du secteur de la construction.

Surfaces et interfaces

Les développements en science des matériaux nécessitent l’étude de surfaces ou d’interactions à l’interface entre systèmes. Plusieurs applications sont critiques selon la réponse des surfaces ou le comportement aux interfaces. Ils peuvent alors nécessiter des traitements de surface afin d’améliorer les propriétés des matériaux.
Ces phénomènes sont cruciaux pour les biomatériaux. Les travaux du groupe du Pr Gaétan Laroche se concentrent sur la manière d’assurer l’implantation adéquate de prothèses synthétiques. Le traitement par plasma est une des avenues privilégiées. De même, les travaux de l’équipe du Pr Diego Mantovani visent à optimiser les propriétés des métaux pour des applications biomédicales, en particulier par l’utilisation de films minces de polymères.

Dans le domaine de la régénération tissulaire, les travaux du groupe de la Pre Roxane Pouliot ont pour objectif de développer et caractériser un nouveau modèle de substituts de peau pour diminuer les impacts négatifs du psoriasis. Afin d’améliorer les propriétés de surface du bois, les travaux menés au laboratoire de la Pre Véronic Landry visent à augmenter la performance des produits de finition intérieurs et extérieurs. Il s’agit de développer des traitements de surface du bois, des produits de finition, des produits d’imprégnation, et de caractériser leurs effets.

Un autre aspect de cet axe concerne l’étude des phénomènes physicochimiques se déroulant aux interfaces. Afin d’optimiser l’élaboration de vecteurs à base de nanoparticules d’or pour la médication en ophtalmologie, le laboratoire de la Pre Élodie Boisselier étudient les interactions de molécules à l’interface phospholipides-eau de systèmes membranaires. Pour des applications en bioénergie et en microfluidique, le groupe du Pr Jesse Greener, avec l’aide du Pr Amine Miled, consacre une partie de ses études au développement de biofilms bactériens. Ces travaux mettent notamment en lumière les interactions avec les surfaces. En optique et photonique, l’équipe de la Pre Anna Ritcey focalise sur l’auto-assemblage aux interfaces et de systèmes micellaires ayant des propriétés plasmoniques. Les travaux mettent à profit les copolymères à bloc pour diriger l’organisation de structures nanométriques périodiques et ordonnées, telles que les micelles et des nano-anneaux.