Louis-Bernard St-Cyr remporte le prix Relève étoile Louis-Berlinguet

Louis-Bernard St-Cyr, récipiendaire du prix Relève étoile Louis-Berlinguet, a réalisé sa maîtrise en physique à l'Université de Sherbrooke, à l'Institut quantique. Il poursuit aujourd'hui ses études doctorales à l'Université Laval.

Du Cégep à la maîtrise : un parcours en physique théorique

Louis-Bernard a débuté son parcours au Cégep de Sainte-Foy en sciences de la nature avant de poursuivre ses études au baccalauréat en physique à l'Université Laval. C'est lors de son deuxième stage de recherche, à l'été 2022, qu'il fait la connaissance du professeur David Sénéchal, à l'Université de Sherbrooke, ce qui l'a incité à rejoindre nos rangs pour la suite de ses études supérieures.

Deux raisons principales l'ont convaincu de venir à Sherbrooke pour faire sa maîtrise : son intérêt marqué pour la physique théorique, plus spécifiquement la physique quantique, et l'expérience enrichissante qu'il a vécue durant son stage. Cette expérience lui a donné une réelle soif d'apprendre.

Le sujet de recherche qui m'était proposé, soit l'étude du modèle de Hubbard à trois bandes, m'a tout de suite accroché par la multitude de phénomènes encore inexpliqués chez les matériaux quantiques qui peuvent potentiellement être décrits par ce modèle. 

L'encadrement reçu durant son stage lui a donné un avant-goût de la qualité de l'accompagnement qu'il recevrait tout au long de sa maîtrise.

Pour Louis-Bernard, l'Institut quantique représente un environnement stimulant et collaboratif, où plusieurs spécialistes de sujets différents se réunissent et partagent la même racine : la physique quantique.

L'aspect convivial et propice à la discussion qu'offre l'IQ est également un gros point fort selon moi.

Une reconnaissance bien méritée

Parmi les multiples candidatures provenant de personnes à la maîtrise, au doctorat et au postdoctorat, Louis-Bernard s'est vu décerner le prix Relève étoile dans la catégorie Louis-Berlinguet, associée au secteur Nature et technologies du Fonds de recherche du Québec. Ce prix reconnaît l'excellence des productions scientifiques de la relève en recherche et est remis dans trois catégories distinctes, une par secteur.

Dans son article « Effect of the Coulomb repulsion and oxygen level on charge distribution and superconductivity in the Emery model for cuprates superconductors », cosigné avec le professeur David Sénéchal, Louis-Bernard s'intéresse à la façon dont les électrons se répartissent entre les atomes de cuivre et d'oxygène des cuprates. Cette famille de matériaux détient les températures critiques de supraconductivité les plus élevées connues à pression ambiante, et le mécanisme qui donne naissance à cet état supraconducteur demeure à ce jour sans explication théorique complète.

Pour étudier de tels matériaux, les physiciens ont recours à des modèles simplifiés qui reproduisent la structure périodique des atomes dans un solide. Le plus connu d'entre eux est le modèle de Hubbard à une bande, dont la maille élémentaire ne comporte qu'une seule orbitale, une orbitale hybridée dominée par le cuivre. Ce modèle ne suffit toutefois pas à décrire la relation, observée expérimentalement, entre la température critique de certains cuprates et la densité d'électrons sur les atomes d'oxygène. Il faut alors se tourner vers le modèle d'Emery, aussi appelé modèle de Hubbard à trois bandes, dont la maille élémentaire comporte trois orbitales : deux d'oxygène et une de cuivre. C'est précisément le modèle que Louis-Bernard avait commencé à explorer lors de son stage de recherche avec le professeur Sénéchal.

À l'aide d'une méthode numérique avancée, il a résolu ce modèle, puis comparé ses résultats, purement théoriques, aux mesures expérimentales obtenues par un groupe de recherche de l'Université de Leipzig. Cette comparaison lui a permis d'identifier les ensembles de paramètres microscopiques du modèle correspondant à deux composés précis, le LCO et le YBCO, et de reproduire ainsi certains comportements de matériaux réels.

Ses travaux mettent aussi en lumière le rôle déterminant que joue l'écart entre la répulsion de Coulomb sur les atomes de cuivre et l'énergie des atomes d'oxygène dans la répartition des charges. Ils suggèrent enfin une relation importante entre l'ordre antiferromagnétique et la supraconductivité chez une sous-classe de cuprates, ceux qu'on dit dopés aux électrons.

Félicitations Louis-Bernard pour cette distinction!