De Bangalore à Zurich en passant par Cambridge
C'est un peu par hasard que Priyank Vijaya Kumar est devenu scientifique des matériaux. Son enthousiasme pour les simulations complexes des propriétés des matériaux a conduit cet Indien à l'ETH Zurich, en passant par Boston. C'est au c?ur de l'Europe qu'il a trouvé sa deuxième patrie.
La première pierre de ce qui allait devenir le travail de Priyank Vijaya Kumar pour les meilleurs groupes de recherche du monde en Science des matériaux a été posée le 9 avril 2006, jour où il a passé l'examen d'admission pour étudier à l'Indian Institute of Technology (IIT) de Chennai. L'IIT est la meilleure école d'ingénieurs du pays. Chaque année, 300 000 candidatures passent le test d'entrée. Seuls 5000 d'entre eux, soit à peine deux pour cent, sont admis. Et Kumar en faisait partie.
Pendant deux ans, il s'était préparé de manière ciblée à l'examen. Cela signifiait quatre heures de cours supplémentaires par jour en physique, mathématiques et chimie. Malgré la corvée, Kumar se souvient avec plaisir de cette période : "J'ai alors rencontré certains de mes meilleurs amis", raconte-t-il. "Nous étions tous très ambitieux, nous travaillions dur et nous nous amusions quand même beaucoup", comme par exemple lorsque le groupe d'étude se retrouvait le soir pour jouer ensemble au cricket dans les rues de Bangalore - la ville de huit millions d'habitants où il avait grandi en tant que fils d'un directeur de banque et d'une directrice de banque.
Priyank Kumar doit son admission à l'IIT à son frère Pavan, de cinq ans son a?né. Celui-ci a encouragé Priyank en le passionnant très t?t pour les mathématiques et en lui enseignant cette matière en dehors de l'école. Lorsque Pavan a échoué à l'examen d'admission à l'IIT, il a placé tous ses espoirs dans son frère. ? juste titre, comme il s'est avéré.
Aucune idée de la métallurgie
? 18 ans, Kumar a quitté Bangalore pour la ville c?tière de Chennai, à huit heures de bus, dans le sud-est du sous-continent. Au départ, il voulait étudier l'électrotechnique. Mais il a d? s'inscrire en métallurgie et ingénierie des matériaux, car les places d'études à l'IIT sont attribuées en fonction du rang obtenu au test d'entrée. Le résultat de Kumar n'était suffisant ni pour l'informatique - la filière d'études la plus populaire - ni pour l'électrotechnique.
"Je n'avais aucune idée de ce qu'était la métallurgie et de ce qui m'attendait pendant mes études", se souvient-il. Mais lorsqu'il a découvert que les études allaient bien au-delà de l'apprentissage des processus de production de métaux à partir de minerais de fer et que les mathématiques étaient fondamentales pour la discipline, son intérêt a été éveillé. De plus, deux jeunes professeurs commen?aient à travailler dans son institut au même moment. Ils étaient très intéressés par les solutions mathématiques dans la Science et ingénierie des matériaux. "la fin des cours, ils nous montraient généralement des simulations assistées par ordinateur et les codes et programmes nécessaires. Je me disais alors toujours : "Ouah, je veux aussi faire ?a"".
Kumar a eu l'occasion de le faire lors d'un stage de trois mois aux "National Aerospace Laboratories" à Bangalore, le principal centre de recherche indien pour l'aviation civile. Dans le département administratif de dynamique des fluides assistée par ordinateur, il a appris à utiliser des programmes tels que Matlab et Fortran et a commencé à programmer lui-même des simulations.
Une fois ses études terminées, Kumar n'avait qu'une envie : développer ses connaissances dans ce domaine, et de préférence en tant que doctorant à l'étranger. Il a envoyé dix candidatures à des universités américaines. Après avoir essuyé des refus des universités de Stanford, Princeton et Ohio, il ne croyait plus pouvoir obtenir une place dans une bonne université. Mais il a finalement re?u une réponse positive du Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Cambridge, l'école d'ingénieurs la plus connue des ?tats-Unis. Ses rêves les plus fous sont devenus réalité.
L'oxyde de graphène sous la loupe
Au MIT, Kumar a fait de la recherche dans le groupe du professeur Jeffrey C. Grossmann. Ses recherches portent sur de nouveaux matériaux pour le transfert et le stockage de l'énergie, pour le photovolta?que, le thermoélectrique, le stockage de l'hydrogène et la production de carburants solaires. Pendant cinq ans, le doctorant s'est principalement consacré à la caractérisation de l'oxyde de graphène, un précurseur du graphène, une grille moléculaire bidimensionnelle qui rappelle les nids d'abeilles.
Lorsque Kumar a commencé ses recherches en 2010, l'intérêt pour le graphène a fortement augmenté, car les propriétés électriques, chimiques et physiques de ce matériau sont uniques : Il est extraordinairement solide (comparable à un diamant) tout en étant flexible. Il possède une répartition unique des charges dans la molécule, il est un bon conducteur d'électricité et, dans certaines conditions, il génère des champs pseudo-magnétiques extrêmement puissants.
"Ma plus grande réussite a été la mise en évidence d'une transition de phase jusqu'alors inconnue lors du chauffage lent de l'oxyde de graphène", raconte Kumar. Les atomes d'oxygène sont alors disposés de manière régulière, ce qui améliore les propriétés optiques et électroniques du matériau. Il a utilisé cette transition de phase dans deux domaines d'application différents : Pour une meilleure conductivité des électrodes et pour l'isolation efficace des cellules en biologie.
A l'aff?t des meilleures universités en Europe
C'est également au MIT que Kumar a rencontré sa femme actuelle, également spécialiste des matériaux. C'est elle qui l'a incité, après sa thèse de doctorat, à postuler pour un emploi en Suisse. "Ma femme est italienne et aime l'Europe par-dessus tout. C'est pourquoi elle voulait y retourner", raconte-t-il. Le choix de Kumar s'est porté sur les deux ETH, selon lui les deux meilleures universités d'Europe dans son domaine de recherche.
Depuis ao?t 2015, il travaille en tant que post-doctorant dans le groupe de recherche du professeur de l'ETH David Norris. Le groupe de ce dernier est connu pour ses recherches révolutionnaires dans le domaine des propriétés optiques des matériaux et des possibilités de les modifier de manière ciblée. Il en résulte des matériaux aux propriétés entièrement nouvelles, inconnues dans la nature.
A la recherche de nouvelles formes de photocatalyse
Kumar travaille actuellement sur de nouvelles formes de photocatalyse. Il cherche des moyens de catalyser des processus chimiques par la lumière plut?t que par la chaleur. De tels processus sont fondamentaux pour les nouvelles technologies de production d'énergie renouvelable, comme par exemple une production d'hydrogène catalysée par la lumière du soleil. "La photocatalyse sur des nanoparticules métalliques est encore un domaine relativement nouveau avec beaucoup d'inconnues", explique Kumar.
Pour les simulations de processus photocatalytiques, il dépend de gros ordinateurs puissants, par exemple du cluster de calcul "Euler" de l'ETH. Il apprécie beaucoup l'infrastructure centralisée et bien gérée, dit-il. Elle est plus efficace qu'au MIT, où chaque groupe de recherche entretient son propre cluster d'ordinateurs. En outre, les collaborateurs sont plus détendus à Zurich. "L'esprit de compétition des universités américaines est certes motivant, mais il peut aussi être exigeant".
Il reconna?t également des différences en ce qui concerne les coopérations industrielles. A Cambridge, il ne se passe guère de jour sans qu'une entreprise ne se présente sur le campus pour recruter des étudiants ou mettre en place des coopérations en matière de recherche. "De ce fait, on considère davantage sa recherche à travers le prisme de l'industrie et on demande plus rapidement des applications", explique Kumar. "A Zurich, en revanche, on met davantage l'accent sur les bases".
La joie des racines indiennes
Aujourd'hui, Kumar vit à Uster avec sa femme. Elle travaille comme post-doctorante à l'Université de Zurich. L'Inde et sa famille ne lui manquent-elles pas ? Depuis qu'il travaille à Zurich, il se sent à nouveau un peu plus proche de ses parents à Bangalore, dit-il. Il leur rend visite trois fois par an et souvent aussi à la famille élargie. Avec les cousins et les neveux, cela représente jusqu'à deux cents personnes. Deux fois par an, la famille élargie se réunit et se rend à la campagne en bus loué - pour jouer au thé?tre, danser, manger, rire et faire des excursions dans des temples hindous. Kumar aime ces rituels communautaires.
Kumar ne s'est jamais senti comme un outsider en Europe. Lors d'un semestre d'échange à Stuttgart et d'un stage en Italie chez le constructeur automobile Ferrari, il avait déjà été très bien accueilli. Entre-temps, il est devenu aussi fan d'Europe que sa femme, dit-il. Car il s'étonne toujours de la diversité sur un espace aussi restreint. Et il reconna?t des points communs avec ses origines : "Tous deux ont un héritage culturel millénaire".
Il envisage sa prochaine étape professionnelle dans un poste de chaire dans une université européenne, ce qui n'est pas étonnant. A-t-il l'intention de s'engager à l'ETH ? "Les chaires à l'ETH sont très convoitées et la procédure de sélection est sévère", fait-il remarquer. "Je dois probablement d'abord acquérir de l'expérience dans d'autres universités avant d'être prêt".