Une classe, un chercheur : immersion à l’IUT et au laboratoire FEMTO-ST

Le dispositif « 1 classe / 1 chercheur » vise à faire découvrir à des collégiens ou à des lycéens l’univers de l’enseignement supérieur et de la recherche, les formations universitaires, le métier de chercheur, les laboratoires. C’est dans ce cadre qu’une centaine de lycéens de Valentigney a été invitée sur le campus montbéliardais pour découvrir la bibliothèque universitaire, les formations en Mesures Physiques à l’IUT et le laboratoire MN2S (Micro nano sciences et systèmes) de l’Institut FEMTO-ST.
Frank Palmino¹, enseignant-chercheur et responsable du département MN2S, anime depuis dix ans des conférences sur les nanosciences dans les lycées du Pays de Montbéliard : « J’aime partager ma passion pour la recherche. Cela me semble important de faire découvrir aux élèves ce qu’est la recherche et de leur montrer qu’il y a des chercheurs qui travaillent à Montbéliard. La microscopie à effet tunnel est au programme de Terminale, alors savoir qu’il est possible d’observer ici les atomes qui sont représentés dans leurs livres de cours, c’est spectaculaire. Le but est de susciter la curiosité, l’intérêt. »

La microscopie à champ proche (avec un microscope à effet tunnel ou à force atomique)², domaine d’activité de Franck Palmino, consiste « à sonder l’information très près de l’objet, par opposition à la microscopie à champ lointain où l’onde optique peut parcourir de très grandes distances et donc voir des objets très éloignés ». Cette discipline, étant désormais au programme de Terminale scientifique, « c’était l’occasion, poursuit l’enseignant-chercheur, de travailler avec les enseignants du secondaire sur ce thème, et, au-delà de la conférence généraliste, de faire faire aux élèves des mesures issues de microscopie en champ proche directement liées à leur programme scolaire. »
Pour Jean-Hugues Gérard, enseignant en physique-chimie et coordinateur du micro-lycée³ au lycée Armand Peugeot de Valentigney, et enseignant vacataire en électricité et automatique au département Mesures Physiques de l’IUT, « 1 classe / 1 chercheur » est un dispositif qui « permet de rendre plus concrètes les applications réalisées en cours. Grâce au Professeur Frank Palmino, les élèves ont pu accéder à des microscopes à force atomique et « voir » des atomes. C’est une chance de pouvoir aller dans un laboratoire de recherche et d’observer les surfaces des matériaux avec les différents microscopes. Les élèves découvrent vraiment ce qu’est la nanotechnologie. »

Ils ont vu des atomes !

La numérisation des données est donc désormais au programme de Terminale scientifique, via notamment l’étude d’un CD. En 2019, on pourrait penser que les jeunes de 17 ans n’écoutent plus de compact-disc, mais les CD, DVD et Blu-ray, qui contiennent des pistes gravées au nanomètre, sont des supports qui permettent aux lycéens de faire le lien entre stockage de l’information et microscopie à force atomique. « C’est un support plus simple à étudier et à comprendre que d’autres supports plus récents, souligne Muriel Peytel, enseignante en sciences physiques au lycée de Valentigney. La surface d’un CD est une succession, à toute petite échelle, de creux et de plats qui codent l’information en langage binaire. » En salle de travaux pratiques du département Mesures Physiques, les lycéens ont ainsi effectué des mesures qu’ils compareront ensuite, en classe, avec celles d’un DVD et d’un Blu-ray. Finalement, c’est un peu le principe du disque vinyle « mais à l’échelle de quelques micromètres, poursuit l’enseignante, ce qui permet de stocker beaucoup plus d’informations. La lecture ne se fait, non pas avec une pointe, mais avec un laser. C'est un enroulement de pistes comme sur un vinyle ! »

Avoir la possibilité de voir les sillons au microscope puis d’effectuer des mesures est une façon concrète de leur montrer ce qu’est la recherche scientifique. Si le but n’est pas forcément de faire des lycéens de futurs chercheurs, il s’agit de « leur montrer le développement des métiers en nanotechnologie, précise Jean-Hugues Gérard. « Ce qui m’a motivé à monter ce projet, c’est aussi l’orientation : montrer aux lycéens tout ce que l'on fait en Franche-Comté et à Montbéliard en particulier, en termes d’études universitaires et de recherche. C’est comme cela partout en France, mais ici aussi, tout près de chez eux. » D’ailleurs, Maxence, élève en Terminale S et futur pilote de ligne ou contrôleur aérien, a beaucoup apprécié la visite, et en particulier celle du laboratoire de l’Institut FEMTO-ST : « je ne savais pas qu’il y avait un laboratoire de recherche à Montbéliard. Les microscopes sont incroyables : leur conception, ce qu’ils sont capables de faire, leur taille ! Quand le Professeur Palmino avait fait sa conférence au lycée, on a découvert qu’il y avait des microscopes capables de voir des atomes. Là, on les voit en vrai, c’est concret et vraiment impressionnant, et ça nous permet de mieux comprendre en quoi consiste le métier de chercheur. »

¹ Frank Palmino, Professeur des Universités, est également directeur-adjoint de l’IUT en charge de la recherche et responsable du département MN2S (Micro nano sciences et systèmes) de l’Institut FEMTO-ST.
² Microscopie à effet tunnel ou « STM » (scanning tunneling microscopy) et microscopie à force atomique ou « AFM » (atomic force microscopy).
³ Un micro-lycée a pour but d’aider les élèves qui ont quitté le système scolaire. En 2013, le lycée Armand Peugeot était le 13^ème à ouvrir un micro-lycée. Environ vingt jeunes sont accueillis chaque année pour se préparer au bac, se consacrer à un projet, …