Safa Gharbi et Juan Lorenzo Santana Gonzalez remportent le concours 3MT® IP Paris 2026

En quoi consistent vos travaux de thèse ?

Mes travaux de thèse portent sur le développement de batteries lithium-soufre de nouvelle génération. Ces batteries présentent un potentiel énergétique bien supérieur à celui des batteries lithium-ion actuelles, mais leur déploiement reste limité par plusieurs verrous scientifiques et technologiques. Mon travail consiste à concevoir de nouveaux électrolytes solides et quasi-solides, plus sûrs et plus performants, capables d’améliorer la stabilité et la durée de vie de ces batteries. Celles-ci sont associées à une nouvelle électrode hybride nanostructurée, constituée de nanotubes de carbone alignés verticalement et infiltrés de soufre, sans additifs. J’explore également des voies plus écologiques afin de rendre ces batteries plus soutenables sur le plan environnemental. L’objectif est de contribuer au développement de solutions de stockage d’énergie plus durables, plus sûres et adaptées aux besoins de la transition énergétique. 

Qu’est-ce qui vous a motivée à vous lancer dans une thèse de doctorat dans ce domaine ?

J’ai toujours eu envie d’explorer un domaine qui me passionne et d’approfondir ma compréhension des phénomènes scientifiques. Cet intérêt s’est confirmé en 2020 lors d’un premier stage consacré aux batteries lithium-soufre, où j’ai découvert le domaine du stockage de l’énergie. Rejoindre ensuite un laboratoire de physique pour poursuivre mes recherches sur cette technologie a été une belle opportunité de combiner plusieurs disciplines à l’interface de la physique, de la chimie, des matériaux et de l’électrochimie. Aujourd’hui, cette thèse représente pour moi une réelle source d’épanouissement et me permet de contribuer, à mon échelle, au développement de technologies essentielles à la transition énergétique.

Pourquoi est-ce important pour vous de vulgariser vos travaux et de les présenter au grand public ?

Vulgariser la science permet de susciter la curiosité, d’encourager les vocations et de renforcer le lien entre les chercheurs et le public. En rendant des concepts parfois complexes plus accessibles, je souhaite sensibiliser le grand public aux enjeux du stockage de l’énergie et à son rôle essentiel dans le développement des énergies renouvelables et de la mobilité électrique. C’est aussi l’occasion de montrer comment nos travaux de recherche contribuent au développement des batteries de demain.

Que représente le concours 3MT pour vous et qu’attendez-vous de cette expérience ?

Le concours 3MT représente pour moi bien plus qu'un simple exercice. Il m’a permis de prendre du recul sur plusieurs années de recherche, d’en extraire les idées essentielles et de les rendre accessibles à un large public. Cette expérience enrichissante m’a également permis de développer mes compétences en communication et de partager ma passion pour la recherche avec un public plus large.

En quoi consistent vos travaux de thèse ?

Lorsque les électrons circulent dans un métal, ils entrent en collision les uns avec les autres et avec les atomes environnants, libérant de l’énergie sous forme de chaleur, on parle de dissipation. C’est pour cela que le chargeur de votre ordinateur portable chauffe.

En 1911, le physicien H. K. Onnes découvre que certains matériaux, lorsqu’ils sont suffisamment refroidis, entrent dans un état où la dissipation devient strictement nulle : la supraconductivité. Les électrons s’apparient en « paires de Cooper » et fusionnent dans un unique état quantique, une sorte d’océan s’étendant à l’ensemble du matériau. Les électrons individuels s’y dissolvent et circulent sans aucune résistance.

Mais nous ne savons toujours pas ce qui maintient ces paires de Cooper liées. J’étudie le comportement des électrons juste avant qu’ils ne s’apparient, dans une phase mystérieuse appelée « métal étrange », où tous les électrons dissipent exactement au même taux, fixé par des constantes fondamentales de la nature. Pour l’explorer, je pousse les électrons dans des conditions extrêmes : des températures plus froides que l’espace et les champs magnétiques les plus intenses sur Terre, afin d’observer leurs collisions et de révéler les règles cachées de leurs interactions.

Qu’est-ce qui vous a motivé à vous lancer dans une thèse dans ce domaine ?

Deux concepts me fascinent depuis que je les ai découverts : l’universalité -  l’idée que deux systèmes en apparence sans lien peuvent obéir aux mêmes lois physiques - et l’émergence, c’est-à-dire le fait que l’assemblage d’éléments simples peut donner naissance à quelque chose de totalement inattendu, comme la vie à partir d’atomes. Ces deux notions sont au cœur de mon travail quotidien. La supraconductivité est, par nature, un phénomène émergent, et la phase de métal étrange suggère l’existence d’un mécanisme universel à l’origine de tous les supraconducteurs non conventionnels. En tant que physicien fondamental, je ne suis pas guidé par des applications immédiates, mais par la conviction que répondre aux questions les plus profondes finit toujours par être utile, même si l’on ne peut pas encore imaginer comment.

Pourquoi est-il important pour vous de vulgariser vos travaux et de les présenter au grand public ?

La physique, et en particulier la mécanique quantique, souffre d’une réputation d’inaccessibilité. Ce stigmate est problématique : il exclut de potentiels contributeurs et, surtout, il maintient le public à distance de technologies qui façonnent déjà leur quotidien. Nous vivons actuellement la deuxième révolution quantique, marquée par des avancées rapides en détection, communication et calcul quantiques. La société doit comprendre ces évolutions et pouvoir s’exprimer de manière éclairée sur leur financement et leur régulation. Au-delà de la technologie, l’écart entre nos laboratoires et la compréhension du grand public constitue un enjeu concret : dans un monde où le financement de la science et la confiance envers l’expertise sont profondément politiques, cet écart a des conséquences réelles.

Que représente le concours 3MT pour vous et qu’attendez-vous de cette expérience ?

C’est le défi qui m’a attiré dès le départ. La recherche fondamentale est difficile à communiquer : les résultats sont techniques et leur impact n’est pas toujours immédiatement visible. Résumer une thèse entière en trois minutes, où chaque mot et chaque silence comptent, est un exercice exigeant que je voulais maîtriser. La formation avec des professionnels de la communication a été une opportunité rare et précieuse. Plus largement, le format 3MT incarne exactement ce que devrait être, selon moi, la communication scientifique : courte, directe et véritablement engageante.