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Depuis l'invention du laser, les scientifiques ont voulu utiliser cette technologie, par exemple pour transformer des matériaux. Malheureusement, cela n'était pas possible avec les lasers à ondes continues, car ils étaient trop imprécis et ne convenaient pas aux matériaux sensibles à la chaleur. La solution finale était d'utiliser un faisceau laser pulsé, mais cela nécessitait une technologie plus complexe. La professeure Ursula Keller de l'ETH Zurich a résolu le problème en utilisant des semi-conducteurs et a inventé en 1991 la technologie SESAM (Semiconductor Saturable Absorber Mirror).
Avec SESAM, elle a offert à la science, à l'industrie et à la médecine un nouvel instrument qui permet des interventions d'une précision jusqu'alors inimaginable. SESAM permet d'envoyer des impulsions lumineuses à partir de lasers à semi-conducteurs à des intervalles de femtosecondes. Une femtoseconde équivaut à un millionième de milliardième de seconde (10-15). Sur cette durée incroyablement courte, il est possible de mesurer le mouvement des atomes, par exemple, ou d'étudier les mécanismes des réactions chimiques.
En tant que professeure au Département de physique, Ursula Keller a continué à développer le concept SESAM. Elle a également réussi à produire des impulsions laser de plus en plus courtes, jusqu'à ce qu'une ou deux oscillations lumineuses seulement soient contenues dans une impulsion laser. Cependant, ces oscillations n'étaient pas synchronisées d'une impulsion à l'autre, ce qui constituait un facteur critique pour le développement d'autres applications. La solution à ce problème a conduit à une révolution dans la mesure de la fréquence et à l'invention des horloges les plus précises au monde: l'horloge optique et l'attoclock. L'horloge optique permet d'améliorer la mesure du temps par un facteur d'environ cinq par rapport aux normes existantes. L'attoclock est si précise qu'elle peut mesurer les processus fondamentaux de la mécanique quantique, tels que la vitesse de l'effet tunnel des électrons.
«Le summum de l'excellence suisse en matière de recherche».
Les scientifiques considèrent le prix Marcel Benoist, d'une valeur de 250'000 francs suisses, comme une sorte de prix Nobel suisse. Il est décerné conjointement avec le prix de la Fondation Latsis et sera remis le 3 novembre 2022. Cette année, le prix Latsis pour les jeunes chercheuses et chercheurs jusqu'à 40 ans est attribué à la professeure Kerstin Noëlle Vokinger de l'Université de Zurich. Guy Parmelin, membre du Conseil fédéral et président de la Fondation Marcel Benoist, félicite les lauréates: «Nous sommes ravi·es de décerner cette année nos grands prix scientifiques suisses à Ursula Keller et Kerstin Noëlle Vokinger. Toutes deux sont des scientifiques exceptionnelles et incarnent l'excellence suisse en matière de recherche».
Naturellement, Ursula Keller se réjouit elle aussi: «C'est un honneur incroyable de recevoir le prix Marcel Benoist, en reconnaissance de près de 30 ans de recherche appliquée et fondamentale à l'ETH Zurich. C'est aussi le premier prix scientifique que je reçois en Suisse. Je tiens à remercier mon incroyable groupe de recherche, ainsi que tous et toutes les postdocs, les doctorantes et doctorants et les partenaires externes qui ont rendu ce travail possible.
Ce prix est très spécial pour moi. Si j'ai été nommée première femme professeure de physique à l'ETH Zurich, venant directement des États-Unis, c'est en partie grâce à une politique visant à recruter davantage de femmes scientifiques à des postes de direction. C'est pourquoi je suis particulièrement heureuse de voir ce prix confirmer que de telles initiatives contribuent réellement à promouvoir l'intégration et l'excellence.»
Joël Mesot, président de l'ETH Zurich, commente à quel point la professeure mérite cette distinction: «Ursula Keller est une scientifique exceptionnelle. En tant que pionnière de la recherche sur les lasers ultrarapides, elle a eu un impact considérable dans son domaine de spécialisation. Elle incarne la qualité de la recherche qui fait la renommée des EPFs, rendue possible grâce au généreux soutien du Fonds national suisse de la recherche scientifique et des institutions du domaine des EPF, avec le financement du gouvernement fédéral.»
Une technologie extrêmement polyvalente
Le principe de SESAM a rendu possible l'application industrielle des lasers à impulsions courtes. Aujourd'hui, ils sont utilisés dans de nombreuses applications pratiques: pour découper pratiquement tous les matériaux, pour le traitement de surface ou dans la production d'ordinateurs et de smartphones. Ils sont également utilisés dans la technologie médicale, où les impulsions laser sont déployées, par exemple, comme scalpels dans les opérations des yeux. En outre, la technologie laser ultrarapide peut être utilisée dans le développement d'instruments de mesure de haute précision.
À propos d'Ursula Keller
Ursula Keller est née en 1959 à Zoug, en Suisse, et a étudié la physique à l'ETH Zurich. Elle a ensuite obtenu son master et son doctorat en physique appliquée à l'Université de Stanford, aux États-Unis. À partir de 1989, elle a travaillé chez AT&T Bell Labs dans le New Jersey. Elle a été nommée professeure associée en 1993 à l'ETH Zurich et professeure titulaire d'électronique quantique en 1997. De 2010 à 2022, Ursula Keller a dirigé le programme de recherche interdisciplinaire NCCR MUST (Molecular Ultrafast Science and Technology) lancé par le Fonds national suisse. En 2012, elle a également fondé le Forum des femmes professeures de l'ETH Zurich, qu'elle a présidé jusqu'en 2016. Ursula Keller a reçu de nombreux prix pour ses recherches, notamment le prestigieux prix de l'inventeur européen - la première femme à recevoir cette récompense de l'Office européen des brevets pour l'ensemble de son œuvre. En 2021, elle a été élue membre de l'Académie nationale des sciences des États-Unis.
Fondation Marcel Benoist
Depuis 1920, la Fondation Marcel Benoist décerne chaque année, de manière indépendante et dans toutes les universités, des prix récompensant des recherches exceptionnelles et importantes pour la vie humaine. Elle honore ainsi des scientifiques dont les travaux illustrent la position de la Suisse en tant que haut lieu de la recherche. Onze anciens lauréats et ancienne lauréates ont également reçu le prix Nobel. Depuis 2018, le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS) se charge du processus de nomination et d'évaluation sur mandat de la Fondation Marcel Benoist. Le prix 2022 sera décerné dans le domaine des mathématiques, des sciences naturelles et de l'ingénierie.
Vous trouverez de plus amples informations sous www.marcel-benoist.ch/en