{"id":21414,"date":"2023-10-07T10:00:00","date_gmt":"2023-10-07T10:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/politique\/le-prix-nobel-de-chimie-2023-recompense-trois-maitres-de-la-couleur-specialistes-des-boites-quantiques"},"modified":"2023-10-20T12:18:23","modified_gmt":"2023-10-20T12:18:23","slug":"le-prix-nobel-de-chimie-2023-recompense-trois-maitres-de-la-couleur-specialistes-des-boites-quantiques","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/benin\/economie\/le-prix-nobel-de-chimie-2023-recompense-trois-maitres-de-la-couleur-specialistes-des-boites-quantiques","title":{"rendered":"Le prix Nobel de chimie 2023 r\u00e9compense trois ma\u00eetres de la couleur, sp\u00e9cialistes des bo\u00eetes quantiques"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Benin. <\/strong><\/span>Au Moyen A\u0302ge, les mai\u0302tres verriers fabriquaient des vitraux en faisant fondre en me\u0301lange de sable et de cendres ve\u0301ge\u0301tales. Puis ils ajoutaient de petites quantite\u0301s de me\u0301taux comme du cobalt, du nickel ou du mangane\u0300se, qui absorbent certaines longueurs d\u2019onde du spectre lumineux et produisent ainsi une palette de verres colore\u0301s illuminant les cathe\u0301drales.<\/p>\n

La cuve\u0301e 2023 du Nobel de chimie honore trois chercheurs qui ont largement contribue\u0301 a\u0300 renouveler la science des couleurs \u2013 engendre\u0301es cette fois par des phe\u0301nome\u0300nes quantiques a\u0300 une e\u0301chelle un million de fois plus petite qu\u2019une te\u0302te d\u2019e\u0301pingle. Prime\u0301s pour \u201cla de\u0301couverte et la synthe\u0300se des boi\u0302tes quantiques\u201d, les proce\u0301de\u0301s et the\u0301ories qu\u2019ils ont e\u0301labore\u0301s sont utilise\u0301s aujourd\u2019hui pour une varie\u0301te\u0301 d\u2019applications industrielles. Les e\u0301crans de te\u0301le\u0301vision et d\u2019ordinateurs QLED en particulier, le \u201cQ\u201d se rapportant a\u0300 la nature quantique du syste\u0300me d\u2019affichage.<\/p>\n

Une troisie\u0300me dimension au tableau pe\u0301riodique des e\u0301le\u0301ments<\/p>\n

A quoi correspondent donc ces \u201cboi\u0302tes quantiques\u201d (quantum dots, en anglais) ? Il s\u2019agit de cristaux de semi-conducteurs d\u2019une taille infime, compose\u0301s typiquement de quelques centaines d\u2019atomes, soit un diame\u0300tre de quelques milliardie\u0300mes de me\u0300tre (nanome\u0300tres). Si petits que les effets quantiques qui se manifestent alors de\u0301terminent les proprie\u0301te\u0301s physiques de ces cristaux. Les e\u0301lectrons qui s\u2019y trouvent pie\u0301ge\u0301s modifient notamment les couleurs e\u0301mises.<\/p>\n

Mais ce qui est particulie\u0300rement inte\u0301ressant est que ces couleurs de\u0301pendent directement de la taille des nanostructures, quel que soit l\u2019e\u0301le\u0301ment chimique qui les compose. C\u2019est comme si \u201cle tableau pe\u0301riodique gagnait soudainement une troisie\u0300me dimension, explique le comite\u0301 Nobel. Les proprie\u0301te\u0301s d\u2019un e\u0301le\u0301ment ne sont plus dicte\u0301es uniquement par leurs couches e\u0301lectroniques et le nombre d\u2019e\u0301lectrons pre\u0301sents en pe\u0301riphe\u0301rie. Car au niveau quantique, la taille compte e\u0301galement. Un chimiste souhaitant de\u0301velopper un nouveau mate\u0301riau dispose ainsi d\u2019un autre parame\u0300tre pour intervenir.\u201d<\/p>\n

Plus les cristaux sont petits, plus ils absorbent la couleur bleue<\/p>\n

Alexei Ekimov, l\u2019un des trois laure\u0301ats du Nobel de chimie, a e\u0301te\u0301 le premier, a\u0300 la fin des anne\u0301es 1970, a\u0300 fabriquer ce qu\u2019on nommera par la suite des boi\u0302tes quantiques. Il travaille alors a\u0300 l\u2019Institut d\u2019optique d\u2019Etat Vavilov de Leningrad dans l\u2019ex-URSS. Et s\u2019inte\u0301resse, comme les mai\u0302tres verriers du Moyen A\u0302ge, aux verres teinte\u0301s par des sels me\u0301talliques \u2013 en l\u2019occurrence du chlorure de cuivre. Apre\u0300s avoir chauffe\u0301 ces verres a\u0300 diffe\u0301rentes tempe\u0301ratures (entre 500 et 700\u00b0C), il constate que ceux-ci n\u2019absorbent plus la lumie\u0300re de la me\u0302me fac\u0327on. Un phe\u0301nome\u0300ne imputable a\u0300 la taille variable des cristaux de chlorure de cuivre, conclut le chercheur gra\u0302ce a\u0300 des examens aux rayons-X, dont les diame\u0300tres peuvent fluctuer de 2 a\u0300 30 nanome\u0300tres. Plus leurs dimensions sont petites, plus ces nanocristaux tendent a\u0300 absorber la couleur bleue. Publie\u0301s en 1981 dans une revue scientifique sovie\u0301tique, les travaux pionniers d\u2019Alexei Ekimov (78 ans actuellement) passent toutefois inaperc\u0327us pour les chercheurs situe\u0301s de l\u2019autre co\u0302te\u0301 du rideau de fer.<\/p>\n

Une de\u0301couverte fortuite et inde\u0301pendante<\/p>\n

Notamment l\u2019Ame\u0301ricain Louis Brus (a\u0302ge\u0301 aujourd\u2019hui de 80 ans) des Laboratoires Bell dans le New Jersey, second laure\u0301at du Nobel, qui de manie\u0300re fortuite, travaillant en 1983 sur l\u2019e\u0301nergie solaire, met en e\u0301vidence le me\u0302me phe\u0301nome\u0300ne. Il utilise toutefois, pour sa part, des cristaux de sulfure de cadmium. Et ces particules sont inte\u0301gre\u0301es non pas dans une matrice solide, mais en suspension dans un liquide. Par la suite, Louis Brus et son e\u0301quipe chercheront a\u0300 identifier d\u2019autres nanostructures de ce type. Mais leurs travaux buttent a\u0300 chaque fois sur les me\u0302mes e\u0301cueils : les cristaux n\u2019ont pas une qualite\u0301 homoge\u0300ne, pre\u0301sentent de nombreux de\u0301fauts, et pire encore, ne posse\u0300dent pas toujours la me\u0302me taille, engendrant ce faisant des couleurs diffe\u0301rentes.<\/p>\n

Un proce\u0301de\u0301 re\u0301volutionnaire<\/p>\n

C\u2019est la\u0300 que le troisie\u0300me laure\u0301at, Moungi Bawendi (62 ans aujourd\u2019hui, de nationalite\u0301 tunisienne, franc\u0327aise et ame\u0301ricaine), entre en sce\u0300ne. En 1993, cet ancien e\u0301tudiant de Louis Brus ayant obtenu un poste au Massachusetts Institute of Technology invente un proce\u0301de\u0301 relativement simple qui re\u0301volutionne le domaine. En saturant une solution en se\u0301le\u0301niure de cadmium et en jouant sur la tempe\u0301rature, il parvient a\u0300 contro\u0302ler tre\u0300s finement la croissance des nanocristaux. Ceux-ci posse\u0300dent tous, de\u0301sormais, les dimensions souhaite\u0301es. Et sont e\u0301galement de tre\u0300s bonne qualite\u0301, sans de\u0301faut !<\/p>\n

De nouvelles applications a\u0300 venir<\/p>\n

Les recherches se de\u0301veloppent ensuite a\u0300 grands pas, permettant de produire des couleurs a\u0300 la fois tre\u0300s pures et selon des proce\u0301de\u0301s bon marche\u0301, moins polluants et peu gourmands en e\u0301nergie. Outre les e\u0301crans d\u2019affichages pour les te\u0301le\u0301visions et ordinateurs, les boi\u0302tes quantiques sont utilise\u0301es actuellement dans les lampes e\u0301lectroluminescentes, les panneaux solaires ou en chirurgie afin de de\u0301tecter les tumeurs. Elles s\u2019appre\u0302tent a\u0300 envahir aussi nos e\u0301crans de smartphones. Et pourraient e\u0302tre utilise\u0301es, a\u0300 terme, pour le tri des de\u0301chets, la catalyse chimique, l\u2019assistance a\u0300 la conduite ou encore les calculateurs quantiques.<\/p>\n

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