Cienciaes.com : Points quantiques. Nous avons parlé avec Emilio Palomares.

J’étais devant la télévision lorsque j’ai reçu la nouvelle de l’attribution du prix Nobel de chimie 2023. Au départ, je ne m’en suis pas rendu compte, mais quelques minutes plus tard, j’ai compris que les images que je voyais étaient possibles grâce au travail des lauréats. . Moungi Bawendi, Luis Brus et Alexei Ekimov ont été récompensés pour la découverte et le développement de points quantiques, de minuscules particules dont les couleurs brillantes constituent l’image des téléviseurs dotés de technologie. QLED.
L’histoire des points quantiques remonte à 1937, lorsque le physicien Herbert Fröhlich prédit que les nanoparticules se comporteraient différemment et provoqueraient des changements significatifs dans les propriétés des matériaux. A partir de cette idée, différents chercheurs, utilisant des outils mathématiques, sont parvenus à prédire différents effets quantiques liés à la taille. Cependant, prédire ces propriétés est une chose, créer des particules un million de fois plus petites que la tête d’une épingle en est une autre. C’est dans les années 80 que Louis Brus et Alexei Ekimov ont réussi, indépendamment, à créer des points quantiques. Malgré cela, les méthodes de fabrication initialement utilisées généraient des points quantiques présentant des défauts et une variabilité de taille. Le changement s’est produit en 1993 avec Moungi Bawendi, qui a considérablement amélioré les méthodes de production, atteignant une qualité exceptionnelle, essentielle pour une utilisation en nanotechnologie.

Depuis, les progrès ont été constants. Emilio Palomares, directeur de l’Institut catalan de recherche chimique et notre interviewé aujourd’hui dans Talking with Scientists, commente que, même si l’une des principales applications des points quantiques se trouve dans l’industrie de l’affichage, leur potentiel va bien plus loin.

Actuellement, les cellules photovoltaïques qui ornent de plus en plus nos toits captent l’énergie solaire dans son spectre visible et la convertissent en électricité. La conversion, explique Emilio, se produit lorsqu’un photon de la lumière incidente entre en collision avec le matériau de la plaque et libère un électron. Ces électrons libérés sont les composants du courant électrique. Cependant, d’autres possibilités sont actuellement testées et pourraient jouer un rôle fondamental dans les panneaux photovoltaïques du futur grâce à l’utilisation de points quantiques. L’une d’elles consiste à générer plus d’un électron pour chaque photon incident, ce qui permettrait une plus grande génération de courant, augmentant ainsi le rendement des plaques au-dessus de 33 %, limite théorique jusqu’à présent.

De plus, les points quantiques peuvent contribuer à la création de panneaux photovoltaïques transparents. En plus de la lumière visible, le rayonnement solaire contient des émissions infrarouges et ultraviolettes, c’est-à-dire à des fréquences électromagnétiques que nos yeux ne sont pas capables de capter. Emilio commente au cours de l’interview qu’il est possible de concevoir des points quantiques qui réagissent aux ondes infrarouges, avec lesquels des panneaux solaires transparents peuvent être fabriqués. Étant donné que le rayonnement infrarouge est émis par les corps chauds, il est possible de créer des plaques transparentes qui, en remplacement des vitres, laissent passer la lumière et génèrent de l’électricité, évitant ainsi un chauffage excessif des maisons dû au rayonnement solaire.

En plus de leurs applications technologiques, les points quantiques sont prometteurs en biomédecine, offrant des avantages par rapport aux colorants organiques traditionnels et servant de marqueurs fluorescents en médecine pour suivre et diagnostiquer les maladies.

En conclusion, les points quantiques constituent une avancée passionnante dans le domaine de la nanotechnologie. Bien qu’ils aient déjà leur place dans l’industrie de la visualisation, leur potentiel couvre bien plus, des transformations prometteuses dans différents domaines de la science et de la technologie.

Je vous invite à écouter Emilio Palomares, professeur-chercheur ICRÉA et directeur de l’Institut Catalan de Recherche Chimique (ICIQ).