Le prix Nobel de chimie décerné à trois chercheurs à l’origine des travaux sur les points quantiques
Le prix Nobel de chimie de cette année a été décerné à trois scientifiques différents qui ont fait progresser le développement des points quantiques, des particules nanométriques qui présentent des caractéristiques inhabituelles en raison de leur taille minuscule.
Image d’entête : Cette image présente, de gauche à droite, le professeur émérite Louis Brus, Alexei Ekimov et Moungi Bawendi, trois scientifiques américains qui ont remporté le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur les points quantiques. (AP Photo)
Comme pour la plupart des particules, plus elles sont petites, plus leur comportement est étrange. C’est certainement le cas des points quantiques, des cristaux semi-conducteurs développés par les trois lauréats du prix Nobel sur plusieurs années.
Un point quantique est un cristal souvent constitué de quelques milliers d’atomes seulement. En termes de taille, il a le même rapport qu’un ballon de football avec la taille de la terre. (Johan Jarnestad/ The Royal Swedish Academy of Sciences)
Au début des années 1980, Alexei Ekimov, originaire de l’ancienne URSS, a montré que les nanoparticules de chlorure de cuivre changeaient de couleur en fonction de leur taille, en utilisant du verre coloré. Peu après, l’Américain Louis Brus fut le premier à montrer que des effets similaires pouvaient être produits par des particules flottant librement dans un fluide. Puis, en 1993, le Français Moungi Bawendi a considérablement amélioré la qualité des points quantiques en révolutionnant leur production par des moyens chimiques.
Lorsque les particules ne font que quelques nanomètres de diamètre, l’espace disponible pour les électrons se rétrécit. Cela affecte les propriétés optiques de la particule. (Johan Jarnestad/ The Royal Swedish Academy of Sciences)
Les points quantiques absorbent la lumière et l’émettent ensuite dans une autre longueur d’onde. Sa couleur dépend de la taille de la particule. (Johan Jarnestad/ The Royal Swedish Academy of Sciences)
Depuis lors, les points quantiques ont trouvé leur place dans un large éventail de technologies. Leurs propriétés de changement de couleur en fonction de la taille les ont rendus parfaits pour une utilisation dans les téléviseurs et autres écrans QLED. Mais leur utilisation s’étend également aux domaines de l’imagerie et de la biomédecine, les particules pouvant même être utilisées comme agents de détection du cancer, comme transporteurs ultra-petits de médicaments anticancéreux et comme destructeurs de bactéries résistantes aux médicaments. Les points quantiques ont également permis des avancées significatives dans le domaine de la technologie solaire et sont en passe de devenir un élément essentiel des systèmes d’informatiques quantiques.
Quelques exemples de fluides à points quantiques utilisés pour l’explication lors de l’annonce des lauréats du prix Nobel de chimie 2023. (Jonathan Nackstrand / AFP)
Selon l’Académie royale des sciences de Suède, l’organisme qui a décerné le prix :
Aujourd’hui, il est possible de produire des points quantiques aux propriétés hautement contrôlées et dépendantes de la taille, en utilisant des chimies discontinues en phase de solution relativement peu coûteuses qui rendent ces matériaux révolutionnaires largement disponibles.
Avec un marché total estimé à 4 milliards de dollars américains en 2021, les points quantiques sont utilisés comme émetteurs de lumière de haute qualité pour l’éclairage et la technologie d’affichage, ainsi que pour 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, le diagnostic et la photocatalyse.
Les trois chercheurs récompensés se partageront chacun un prix de 11 millions de couronnes suédoises, soit un peu moins d’un million de dollars américains. Les prix seront remis lors d’une cérémonie à Stockholm le 10 décembre. L’annonce de cette semaine rejoint celle des lauréats du prix Nobel de physique et du prix Nobel de physiologie ou de médecine.
Annoncée sur les site du Nobel Prize : The Nobel Prize in Chemistry 2023.