Le prix Nobel de chimie 2023 sera décerné pour la « Découverte et synthèse de points quantiques ». Cette réalisation est un modèle de combinaison de la nanotechnologie et de la mécanique quantique, et son application est étroitement liée à la production et à la vie. Cet article est une introduction scientifique populaire au contenu primé officiellement publié par le prix Nobel. Il utilise une méthode facile à comprendre pour comprendre la dépendance à l'échelle et les méthodes de fabrication des points quantiques.
Ils ajoutent de la couleur à la nanotechnologie
Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus et Alexei I. Ekimov ont remporté le prix Nobel de chimie 2023 pour leur découverte et leur développement de points quantiques. Ces minuscules particules ont des propriétés uniques et rayonnent désormais de la lumière sur les écrans de télévision et les lumières LED. Ils peuvent catalyser des réactions chimiques et leur lumière vive peut également éclairer les tissus tumoraux pour les chirurgiens.
"Toto, j'ai le sentiment que nous ne sommes plus au Kansas", est une réplique classique du film "Le Magicien d'Oz". Une puissante tornade a ravagé la maison de Dorothy et la jeune fille de douze ans s'est évanouie sur son lit. Tout a changé lorsque la maison a atterri à nouveau et que Dorothy a franchi la porte avec son chien Toto. Soudain, elle se retrouve dans un monde magique et coloré.
Si une tornade enchantée balayait nos vies, réduisant tout à une taille nanométrique, nous serions sûrement aussi choqués que Dorothy au Kansas. La couleur viendra autour de nous et tout changera.
Nos boucles d'oreilles en or scintilleront soudainement en bleu et les bagues en or à nos doigts scintilleront en rouge rubis. Si nous essayons de faire frire quelque chose sur une cuisinière à gaz, la poêle risque de fondre. Et nos murs blancs (qui contiennent du dioxyde de titane dans la peinture) commenceront à produire de grandes quantités d’espèces réactives de l’oxygène.
Figure 1 Les points quantiques nous offrent de nouvelles opportunités pour créer de la lumière colorée. Source : Johan Jarnestad/Académie royale des sciences de Suède
La taille compte à l’échelle nanométrique
Dans le nanomonde, les choses se comportent différemment. Une fois que les dimensions de la matière commencent à être mesurées en millionièmes de millimètre, des phénomènes étranges se produisent, à savoir des effets quantiques, qui remettent en question notre intuition. Les lauréats du prix Nobel de chimie 2023 sont des pionniers dans l’exploration du monde nanométrique. Au début des années 1980, Louis Brus et Alexei Ekimov ont réussi indépendamment à créer des points quantiques, de minuscules nanoparticules dont les propriétés dépendent d'effets quantiques. En 1993, Moungi Bawendi a révolutionné la méthode de fabrication de points quantiques avec une qualité extrêmement élevée, une condition préalable importante à leur utilisation dans la nanotechnologie actuelle.
Grâce aux travaux de ces lauréats, l’humanité est désormais en mesure de tirer parti de certaines des étranges propriétés du monde nanométrique. Les points quantiques sont désormais présents dans des produits commerciaux...
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