D’énormes quantités de chaleur sont produites et perdues lors de la fabrication industrielle. Et si nous pouvions capter cette chaleur et l’utiliser comme forme d’énergie ? Gordon Peterson étudie des matériaux qui pourraient contribuer à faire de la production d’électricité à partir de la chaleur résiduelle un élément important de la décarbonation.
Après avoir obtenu son doctorat en chimie des matériaux à l’université du Wisconsin en 2020, Gordon Peterson est devenu chercheur postdoctoral à l’université de Houston. Il a rejoint le laboratoire national d’Argonne du ministère américain de l’énergie (DOE) à l’automne 2022 en tant que Maria Goeppert Mayer Fellow dans la division Science des matériaux.
La bourse Maria Goeppert Mayer est un prix international décerné à des scientifiques et ingénieurs doctorants exceptionnels pour les aider à développer leur carrière dans l’environnement de recherche à fort impact d’Argonne.
La bourse rend hommage à Maria Goeppert Mayer, une physicienne théorique qui a reçu le prix Nobel de physique en 1963 pour ses travaux à Argonne proposant un modèle mathématique pour la structure des enveloppes nucléaires du noyau atomique. La bourse offre aux scientifiques en début de carrière la possibilité de poursuivre leurs propres orientations de recherche, avec le soutien d’un parrain et un financement pouvant aller jusqu’à trois ans.
Peterson nous parle ici de sa carrière et de son expérience du programme jusqu’à présent.
Q : Quel est votre domaine de recherche à Argonne ?
« Je travaille sur des matériaux appelés thermoélectriques, qui sont des composants essentiels des dispositifs qui génèrent de l’électricité à partir de la chaleur. Certains générateurs thermoélectriques sont déjà utilisés comme source d’énergie alternative. Par exemple, la NASA utilise un type de générateur thermoélectrique pour alimenter les sondes dans l’espace, où l’on ne peut pas compter sur l’énergie solaire ou les batteries. Le générateur exploite la chaleur dégagée par la désintégration régulière d’un élément radioactif comme le plutonium pour produire de l’électricité et alimenter la sonde. L’avantage de la thermoélectricité, en particulier dans l’espace, est qu’elle ne comporte aucune pièce mobile, ce qui réduit le risque de devoir réparer ou remplacer l’équipement. »
Q : Pourquoi l’utilisation des thermoélectriques n’est-elle pas plus répandue ?
« Il existe de nombreuses applications théoriques pour les générateurs thermoélectriques. Par exemple, on peut imaginer essayer de récupérer l’énergie thermique perdue lors de la fabrication industrielle ou utiliser la chaleur de notre propre corps pour alimenter un petit appareil. Malheureusement, les matériaux de pointe actuels contiennent souvent des métaux toxiques ou coûteux comme le plomb, le tellure et l’argent. Il est donc difficile d’augmenter la production d’appareils qui utilisent ces éléments dans leurs composants. »
« L’objectif de ma bourse est de concevoir des matériaux thermoélectriques à la fois plus efficaces et plus respectueux de l’environnement. Pour ce faire, j’utilise ce que j’appelle la conception synergique. Récemment, j’ai essayé de mieux comprendre comment les atomes sont disposés à l’intérieur de certains des matériaux thermoélectriques les plus connus, afin de comprendre comment la structure de ces matériaux pourrait nous aider à concevoir de meilleures propriétés. »
Q : Qu’est-ce que la conception synergique ?
« Avec la conception synergique, j’essaie de combiner l’apprentissage automatique et la simulation informatique avec la synthèse, le processus physique de fabrication des matériaux en laboratoire. Au cours des deux prochaines années, je souhaite étudier comment la modélisation peut m’aider à choisir les meilleurs matériaux à essayer de fabriquer en laboratoire, et comment les nouvelles données que j’obtiens grâce aux expériences peuvent m’aider à construire des modèles plus solides. J’espère que ces approches m’aideront à trouver de nouveaux thermoélectriques efficaces et respectueux de l’environnement. »
« Il faut savoir que les propriétés thermoélectriques sont très sensibles à la fois à la structure cristalline et à la composition élémentaire du matériau, de sorte que le grand défi actuel consiste à déterminer les relations entre la structure, la composition et les propriétés. La simulation informatique est un outil très utile pour tester cela. J’ai utilisé la grappe de calcul haute performance Carbon du Center for Nanoscale Materials d’Argonne (un centre utilisateur du DOE Office of Science) pour étudier les propriétés de certains des matériaux qui m’intéressent. »
Q : Pourquoi la bourse Maria Goeppert Mayer vous a-t-elle attiré ?
« J’ai une vaste expérience de la synthèse, du travail informatique et de l’apprentissage automatique. J’ai donc pensé que la bourse serait un très bon moyen d’essayer de comprendre comment je peux combiner toutes ces compétences tout en collaborant avec des scientifiques qui ont des connaissances approfondies dans chacun de ces domaines. »
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« Je souhaitais également appliquer mes recherches à une économie énergétique durable. La science des matériaux fait l’objet d’un grand nombre de recherches différentes en vue de la décarbonation, et je pense que la thermoélectricité jouera un rôle important dans la résolution de ce problème. Avant Argonne, j’avais beaucoup travaillé sur des matériaux aux structures et compositions complexes, et trouver comment appliquer ces connaissances à la thermoélectricité m’est apparu comme une extension naturelle de ce sur quoi j’avais travaillé. De plus, il existe de nombreux matériaux qui n’ont pas encore été découverts, et il est très amusant de les trouver. »
Q : Qu’aimez-vous faire en dehors du travail ?
« Avec mon fiancé et mon chien, nous nous promenons dans notre quartier, et nous aimons voyager et camper. L’un de mes principaux passe-temps est l’ultimate frisbee, qui m’a permis de rencontrer à Chicago des personnes extérieures au laboratoire. »
Q : Quels conseils donneriez-vous à d’autres personnes désireuses de suivre la même voie que vous ?
« Je pense que l’une des choses les plus difficiles à faire au début de votre carrière est de trouver votre place dans la communauté scientifique. Lorsque j’ai posé ma candidature à la bourse, j’ai essayé de réfléchir à mes points forts et à mes compétences et à la manière dont je pouvais les combiner dans un projet qui avait du sens pour moi. Par ailleurs, je pense que les gens hésitent parfois à demander de l’aide, mais tout le monde aura besoin de soutien au cours de sa carrière. D’après mon expérience, la plupart des gens sont prêts à aider – il suffit de demander. »
Pour une meilleure compréhension
1. Qui est Gordon Peterson et quel est son parcours académique ?
Gordon Peterson est un chercheur postdoctoral qui a obtenu son doctorat en chimie des matériaux de l’Université du Wisconsin en 2020. Il a ensuite rejoint l’Université de Houston avant de devenir un Maria Goeppert Mayer Fellow au sein de la division des sciences des matériaux du Laboratoire national d’Argonne du Département de l’énergie des États-Unis (DOE) en 2022.
2. Qu’est-ce que la bourse Maria Goeppert Mayer ?
La bourse Maria Goeppert Mayer est une récompense internationale décernée à des scientifiques et ingénieurs doctorants exceptionnels pour les aider à développer leur carrière dans l’environnement de recherche à fort impact d’Argonne. Elle honore Maria Goeppert Mayer, une physicienne théorique qui a reçu le prix Nobel de physique en 1963 pour son travail à Argonne proposant un modèle mathématique pour la structure des coquilles nucléaires du noyau atomique.
3. Quel est le domaine de recherche de Peterson à Argonne ?
Peterson travaille sur des matériaux appelés thermoélectriques, qui sont des composants essentiels des dispositifs qui génèrent de l’électricité à partir de la chaleur. Son objectif est de concevoir des matériaux thermoélectriques à la fois plus efficaces et plus durables sur le plan environnemental.
4. Qu’est-ce que la conception synergique ?
La conception synergique est une approche que Peterson utilise pour combiner l’apprentissage automatique et la simulation informatique avec la synthèse, le processus physique de fabrication de matériaux en laboratoire. Il espère que ces approches l’aideront à trouver de nouveaux matériaux thermoélectriques qui sont efficaces et respectueux de l’environnement.
5. Quels sont les loisirs de Peterson en dehors du travail ?
En dehors du travail, Peterson aime se promener dans son quartier avec son fiancé et son chien, voyager, faire du camping et jouer au frisbee ultime.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| 1. Gordon Peterson est un chercheur spécialisé dans les matériaux thermoélectriques. |
| 2. Il est titulaire d’une bourse Maria Goeppert Mayer au Laboratoire national d’Argonne. |
| 3. Les matériaux thermoélectriques sont utilisés pour générer de l’électricité à partir de la chaleur. |
| 4. Peterson utilise une approche appelée conception synergique pour développer de nouveaux matériaux thermoélectriques. |
| 5. Il combine l’apprentissage automatique et la simulation informatique avec la synthèse en laboratoire. |
| 6. Peterson est passionné par l’application de sa recherche à une économie énergétique durable. |
| 7. Il voit les thermoélectriques comme une partie importante de la solution à la décarbonisation. |
| 8. En dehors du travail, Peterson aime se promener, voyager, faire du camping et jouer au frisbee ultime. |
| 9. Il conseille aux jeunes chercheurs de comprendre où ils se situent dans la communauté scientifique et de ne pas hésiter à demander de l’aide. |
| 10. Il utilise le cluster de calcul haute performance Carbon au Centre for Nanoscale Materials d’Argonne pour ses recherches. |
Références
Source : Traduction entretien Argonne National Laboratory
Légende illustration principale : Gordon Peterson. (Image fournie par le laboratoire national d’Argonne.)
