Photonique pour la fabrication de dispositifs et de réseaux et pour la production d’énergie

La recherche en photonique, celle qui englobe la science et la technologie de la lumière, a un impact sur nos vies tel que déjà vécu dans les révolutions électroniques et numériques précédentes. Les diverses applications de la photonique sont très variées; des technologies de communication (ex. transmission de la voix, vidéo et données sur les ondes lumineuses) aux systèmes de divertissement, de la biologie (ex. l’utilisation des lasers en chirurgie) au calcul quantique, en passant par la détection environnementale (ex. scanner laser pour la lecture de code) aux technologies vertes (ex. énergie solaire). La photonique joue un rôle souvent inédit, mais crucial, dans presque tous les domaines de la vie, permettant l’application de technologies nouvelles et avancées.

Le Centre de recherche en photonique de l'Université d'Ottawa est un centre de recherche reconnu mondialement dans lequel les chercheurs de notre faculté travaillent intensément pour rendre accessible les derniers développements et innovations afin de véritablement transformer notre monde actuel et futur.

Domaines de recherche

  • Énergie solaire
  • Biophotonique
  • Photonique appliquée aux micro-ondes
  • Plasmonique
  • Photonique quantique
  • Fibre optique
  • Optoélectronique
  • Matériaux optiques

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La conversion de l’énergie à l’échelle nanométrique afin de transformer l’énergie

Video demonstrating sub-100 distance control between parallel surfaces for near-field radiative heat transfer experiments. The whole frame is less than 0.05 mm wide.

"Video demonstrating sub-100 distance control between parallel surfaces for near-field radiative heat transfer experiments. The whole frame is less than 0.05 mm wide." Crédit photo : St-Gelais Lab

Plus de 50 % de l’énergie consommée dans le monde se dilapide sous forme de chaleur dans l’environnement. Or, moins de 0,5 % de cette chaleur est convertie en électricité. Le professeur Raphaël St-Gelais et son équipe travaillent à la création d’une solution pour recycler cette chaleur en électricité au moyen d’un module de conversion portable qui pourrait être installé sur n’importe quelle surface chaude.

Il y a déjà des solutions à grande échelle, mais leur portabilité est minimale, voire impossible. Leurs équivalents plus petits, tels que les générateurs thermoélectriques, sont habituellement très coûteux et peu efficaces. Le professeur St-Gelais espère remédier à ces lacunes en proposant un concept à la fois novateur et prometteur, le thermophotovoltaïque en champ proche [Near-Field Thermophotovoltaïcs] – une théorie qui a fait l ’objet de nombreuses recherches, mais qui n’a jamais été démontrée.

Il s’agit essentiellement de convertir en électricité la radiation thermique émise par une source de chaleur. Pour ce faire, le professeur St‑Gelais utilise une cellule photovoltaïque spécialement adaptée et placée très près du matériau dégageant de la chaleur de telle sorte que la radiation thermique s’intensifie grâce aux effets du champ proche. Précisons toutefois que la distance entre la cellule et le matériau chauffé doit être nanométrique, ce qui est très difficile à réaliser.

Pour surmonter cet obstacle, le professeur St-Gelais et son équipe ont construit des micromachines pour contrôler la distance et s ’emploient à réaliser la toute première démonstration de conversion de chaleur en énergie au moyen d’une cellule photovoltaïque.

Le laboratoire St-Gelais se démarque par ses travaux à la croisée de la photonique et de l ’optique, de la micromécanique et du transfert thermique. L’équipe de scientifiques poursuit l’objectif d’améliorer substantiellement les technologies actuelles et de réduire le gaspillage d’énergie. Parmi les applications possibles de leurs recherches figurent, par exemple, la captation de la chaleur émise par les automobiles et sa réutilisation sous forme d’énergie dans le moteur des véhicules en question, ou encore la mise au point d’un système permettant aux personnes demeurant dans les régions éloignées de générer leur propre électricité.

Si vous désirez rejoindre le professeur St-Gelais ou en savoir davantage sur sa recherche, veuillez visiter sa page contacte.

Nos thèmes de recherche

Professeurs dans ces domaines

  • Anis, Hanan
  • Berini, Pierre
  • Dolgaleva, Ksenia
  • Hall, Trevor J.
  • Hinzer, Karin
  • Jabbour, Ghassan
  • Lessard, Benoit
  • Park, Jeongwon
  • Schriemer, Henry P.
  • St-Gelais, Raphael
  • Weck, Arnaud
  • Yao, Jianping

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