Le Projet 5-100 a démarré en 2013 conformément au Décret 599 du président russe du 7 mai 2012 sur les mesures pour la mise en œuvre de la politique d'État dans le domaine de l'éducation et de la science. Les universités russes devaient remplir une tâche importante: entrer dans le top-100 des meilleures universités de trois classements mondiaux pour confirmer l'aptitude de leurs enseignants et chercheurs à correspondre au standard de la science mondiale.
Le processus d'obtention de nouvelles connaissances scientifiques, tout comme la création de hautes technologies, est relativement long: il faut construire de nouveaux laboratoires, attirer les plus grands chercheurs du monde et mettre à leur disposition les conditions de travail appropriées, et acheter des équipements très sophistiqués. Cependant, cinq ans seulement après le lancement du programme, la contribution des étudiants et des collaborateurs des universités aux activités de recherche de niveau international est parfaitement flagrante.
"Pour nous, ce programme 5-100 a ouvert la voie vers l'avenir, explique Mikhaïl Filonov, vice-recteur de la science et des innovations de l'Université nationale de science et de technologie MISiS. Ce n'est pas de l'argent gaspillé, c'est de l'argent de développement. En comparaison avec tous les autres programmes fédéraux, le Projet 5-100 permet d'acheter des équipements, d'inviter n'importe quel grand chercheur, de construire de nouveaux laboratoires. De plus, l'argent de 5-100 permet de créer son propre agenda scientifique et de faire corréler avec l'agenda mondial. Ce programme nous apporte près de 70% des publications du top qui distinguent l'université MISiS sur le fond général, et nos nouveaux laboratoires sont une locomotive pour toute la science russe. Nous sommes déjà entrés au top-100 dans la métallurgie, le secteur minier, et dans le top-200 de la science des matériaux. Pour la science, c'est une incroyable dynamique de croissance."
Quelles réponses aux questions et quels résultats scientifiques donnent aux chercheurs et aux responsables d'universités soutenus par le projet 5-100 la conviction que le programme est efficace?
Les succès scientifiques mondiaux auxquels les chercheurs des universités russes soutenues par le programme 5-100 ont participé.
Un grand recensement des molécules d'ARN
Durant la recherche, les scientifiques ont réussi à trouver près de 300 molécules de micro-ARN dont les chercheurs ignoraient l'existence, et à découvrir une partie de leurs fonctions.
L'étude des micro-ARN, expliquent les scientifiques, est compliquée parce qu'ils "fonctionnent" seulement dans les cellules vivantes, et seulement dans certaines d'entre elles. C'est pourquoi leur structure et leur rôle sont extrêmement difficiles à déterminer par le seul usage d'ordinateurs et de dispositifs pour le séquençage du génome.
"La création d'un atlas entier de micro-ARN dans différentes cellules nous a rapprochés de la compréhension de l'ensemble du système de régulation des gènes", commente Ioulia Medvedeva, biologiste moléculaire au Centre des biotechnologies de l'Académie des sciences de Russie et de l'institut MFTI, coauteure du projet.
Par exemple, au cours des cinq dernières années, les biologistes ont découvert que les perturbations dans le travail des micro-ARN étaient la raison de l'apparition de "voix" dans la tête des personnes souffrant de schizophrénie, et ont établi leur lien avec le cancer, le diabète et bien d'autres maladies graves. Il est difficile de surestimer l'importance de cette étude.
Comment se forment les planètes
Ils ont ainsi simulé en laboratoire le phénomène d'accrétion — ou l'accroissement de masse d'un corps céleste par l'attraction gravitationnelle de la matière présente dans l'espace extra-atmosphérique. L'étude de ce processus apporte des informations sur le changement de masse, d'énergie et de position réciproque entre le corps "accumulateur" et son entourage.
"Nos résultats soulignent la nécessité d'une prise en compte correcte de l'absorption du rayonnement dans le plasma pour une bonne simulation du processus d'accrétion dans les jeunes étoiles", a déclaré Evgueni Filippov, chercheur à l'Institut de technologies laser et plasma du MEPhI et coauteur de l'article.
La composition de l'univers primordial
Un autre groupe de recherche du MEPhI, sous la direction du recteur Mikhaïl Strikhanov, a rejoint la collaboration internationale STAR — premier collectif au monde à avoir confirmé expérimentalement la présence d'une structure tourbillonnaire dans la matière des quarks et des gluons formée lors des chocs de noyaux lourds.
Cela permet de supposer que la matière de l'univers primordial était une substance très chaude et très fluide dans laquelle ont pu exister des tourbillons quantiques aux caractéristiques extrêmes.
"D'un côté, ce résultat est crucial pour les futures recherches qui garantiront un progrès considérable dans la compréhension des interactions complexes entre les quarks et les gluons. De l'autre, cela ouvre de nouvelles possibilités pour étudier la spintronique des liquides", estime le professeur de la chaire de physique du MEPhI Vitali Okorokov.
Comment se forment les diamants?
Les géologues russes du MISiS, au sein d'un grand groupe international composé de chercheurs américains, allemands, français et suédois, ont découvert que les composés de fer et d'acide carbonique jouaient un rôle déterminant dans la formation des diamants dans les profondeurs de la Terre et aidaient leurs "germes" à survivre sous haute pression et température.
Pendant longtemps, les chercheurs ont cherché à savoir comment les substances formées à une profondeur de 600 km parvenaient à se conserver en voyageant en direction du noyau de la Terre. D'après les auteurs, leurs informations prouvent que l'acide orthogonal exotique n'existe pas seulement dans les profondeurs des planètes géantes, mais également dans le manteau terrestre.
Les exploits des "micro-collaborations" avec la participation de chercheurs d'universités russes bénéficiant du soutien du programme "5-100"
Certaines recherches menées par des groupes de coopération réduits avec une importante contribution de chercheurs russes ont constitué un événement notable au niveau international.
Percée dans la photonique
Le prestigieux journal Optics & Photonics News (revue professionnelle destinée aux physiciens) nomme traditionnellement les 30 découvertes scientifiques les plus importantes de l'année écoulée. Parmi celles-ci: une élaboration scientifique de l'Université d'État en technologie de l'information (ITMO), qualifiée de "percée de l'année dans la photonique".
Les physiciens cherchaient depuis longtemps à les adapter pour le transfert de la lumière et d'autres ondes électromagnétiques, mais ce processus était jusqu'à présent empêché par la lourdeur des isolateurs et les hautes pertes d'énergies survenant dans leur processus de travail.
"Notre solution est une chaîne de nanodisques dans laquelle le champ électromagnétique est localisé à une extrémité, explique Alexeï Slobojaniouk de l'ITMO. Mon collègue Alexandre Poddoubny a suggéré une idée théorique, puis nous avons fait une expérience dans les micro-ondes et dans l'optique avec Ivan Sinevoï et Anton Samoussev. Grâce aux isolateurs 3D, nous pouvons obtenir un comportement d'ondes magnétiques qui était techniquement impossible auparavant."
Le graphène, un capteur de métaux lourds
Une autre étude dont une partie importante a été réalisée par des chercheurs d'une université russe a été publiée dans l'un des plus prestigieux magazines du monde: Scientific Reports de la maison d'édition Nature.
L'équipe de chercheurs émérites de l'Université russe MISiS, de l'Université de Lipköping (Suède), de l'Institut de science des matériaux Frantsevitch NANU (Ukraine) et du Collège Trinity (Irlande) a découvert comment utiliser le graphène — le premier matériau bidimensionnel du monde — pour capter les métaux lourds.
"Les métaux forment les impuretés les plus toxiques, qui peuvent être présentes dans l'eau. C'est pourquoi la possibilité de leur détection rapide et soignée est très importante", a expliqué Igor Abrikossov, directeur du laboratoire de modélisation et d'élaboration de nouveaux matériaux de l'Université MISiS et professeur à l'Université de Lipköping.
Étant donné que le graphène se distingue des autres substances par la longueur très élevée de circulation libre en son sein, on compte l'utiliser activement dans l'électronique.
Les atomes artificiels et le mélange de la lumière
Un article de chercheurs du MFTI est paru dans un autre magazine prestigieux de la famille Nature (Nature Communications). Dans le cadre d'une étude conjointe avec des physiciens britanniques, ils ont découvert que des analogues artificiels d'atomes pouvaient être utilisés pour "mélanger" les ondes de lumière, ce qui promet d'accélérer l'élaboration d'ordinateurs quantiques et de réseaux de transfert de données.
"On peut dire dès à présent que cette propriété des atomes artificiels pourra être utilisée pour créer de nouveaux types de microélectronique quantique", a déclaré Oleg Astafiev du laboratoire de systèmes quantiques artificiels.
Les qubits symétriques et les "matériaux impossibles"
Enfin, en 2017, des spécialistes russes se sont distingués également par plusieurs publications dans Nature sur l'un des domaines scientifiques les plus d'actualité: la création de métamatériaux — structures artificielles possédant des propriétés impossibles à obtenir dans la nature.
En fin d'année, un groupe international de chercheurs de l'Université MISiS, de l'Université de Karlsruhe et de l'Institut de Jena a réussi une percée en créant pour la première fois au monde ce qu'on appelle un qubit symétrique, ainsi qu'un métamatériau sur sa base.
"Ce matériau peut être utilisé pour contrôler les systèmes de transfert de signaux quantiques dans les ordinateurs quantiques modernes. C'est un élément clef des dispositifs électroniques supraconducteurs", explique Ilia Bessedine, ingénieur du laboratoire des métamatériaux supraconducteurs de l'Université MISiS.
Tous ces résultats sont devenus possibles en grande partie grâce au programme fédéral Projet 5-100 visant à améliorer l'image prestigieuse et compétitive de l'enseignement supérieur russe dans le monde.
