Le prix Nobel de physique décerné ces dernières heures « pourrait » avoir des implications pour l’électronique, mais le prix Nobel de chimie en a déjà. L’Académie suédoise des sciences a décerné le Prix Nobel de chimie 2023 Les scientifiques Moungi G. Bawendi (MIT), Louis E. Brus (Columbia University) et Alexei I. Ekimov (Nanocrystals Technology Inc.) pour la « découverte et synthèse de points quantiques« .
Il s’agit de nanoparticules (cristaux semi-conducteurs de taille nanométrique) dont les propriétés sont déterminées par des effets de taille quantique. Les points quantiques, quantum dots, sont si petits que leur taille physique détermine les états quantiques des porteurs de charge dans le matériau.
Les points quantiques ont la même structure et la même composition atomique que les matériaux en vrac, mais leurs propriétés peuvent être optimisées à l’aide d’un seul paramètrela taille des particules.
La découverte des points quantiques et la capacité à de les synthétiser avec une grande précision à l’aide de méthodes chimiques relativement simplesa constitué une étape importante dans le développement des nanosciences et des nanotechnologies. Le principe fondamental des nanosciences est qu’à l’échelle nanométrique, les matériaux et les particules acquièrent de nouvelles propriétés liées à leur taille, qui peuvent être exploitées et contrôlées pour de nouvelles applications.
Aujourd’hui, il est possible de produire des points quantiques relativement bon marché, ce qui les rend largement disponibles.
Avec une taille de marché totale estimée à 4 milliards de dollars en 2021, les points quantiques sont des produits de haute technologie. utilisés comme émetteurs de lumière de haute qualité dans les technologies d’éclairage et d’affichageainsi que dans l’imagerie biomédicale. Les recherches en cours dans le domaine des nanotechnologies explorent également les applications des points quantiques dans la photodétection infrarouge, la conversion de l’énergie solaire, les diodes électroluminescentes, les diagnostics et la photocatalyse.
« Les points quantiques possèdent de nombreuses propriétés fascinantes et inhabituelles. Ils ont notamment des couleurs différentes en fonction de leur taille« , a déclaré Johan Åqvist, président du comité Nobel de chimie.
Les physiciens savent depuis longtemps, en théorie, que des effets quantiques dépendant de la taille peuvent se produire dans les nanoparticules. Cependant, il n’existait aucune démonstration pratique permettant de confirmer cette qualité à l’échelle nanométrique. Par conséquent, peu de gens croyaient que la théorie se transformerait en application pratique.
Cependant, au début des années 1980, Alexei Ekimov a réussi à créer des effets quantiques dépendant de la taille dans un vitrail. La couleur provenait de nanoparticules de chlorure de cuivre et Ekimov a montré que la taille des particules – de quelques nanomètres à plus de 30 – influençait la couleur du verre par des effets quantiques. Les particules les plus grosses absorbent la lumière comme le chlorure de cuivre, tandis que les particules de plus en plus petites deviennent bleues. Ekimov s’est donc rendu compte qu’il avait affaire à un phénomène dans lequel les caractéristiques du matériau dépendaient de la taille des particules.
Quelques années plus tard, Louis Brus a été le premier scientifique au monde à démontrer que l’on ne peut pas se passer de l’énergie solaire. des effets quantiques dépendant de la taille dans les particules flottant librement dans un fluide. En 1993, Moungi Bawendi a révolutionné la production chimique de points quantiquesen obtenant des particules presque parfaites. Certains diront « eurêka !« parce qu’ils ont atteint une qualité suffisante pour être utilisés commercialement.
Les points quantiques maintenant On les trouve sur les écrans de PC et les téléviseurs, où ils créent de meilleures couleurs et une image de meilleure qualité.. Ils ajoutent également des teintes à la lumière de certaines lampes LED (chaudes ou froides), tandis que les biochimistes et les médecins les utilisent pour cartographier les tissus biologiques.
Les points quantiques ont donc un impact tangible sur la société et le progrès. Les chercheurs pensent qu’à l’avenir, les pourraient contribuer à l’électronique flexiblede minuscules capteurs, des cellules solaires les plus fines et des communications quantiques cryptées. En bref, nous commençons à peine à explorer le potentiel de ces minuscules particules.
Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus et Alexei I. Ekimov ont reçu, en plus de la distinction honorifique, 11 millions de couronnes suédoises, soit environ 950 000 euros au taux de change, à répartir à parts égales.
