Le prix Nobel de chimie 2023 revient au trio derrière les points quantiques

Le prix Nobel de chimie 2023 revient au trio derrière les points quantiques

Le prix Nobel de chimie de cette année a été décerné conjointement aux pionniers de la nanotechnologie, Moungi Bawendi, Louis Brus et Alexei Ekimov pour la découverte et la synthèse des points quantiques. Cependant, la nouvelle de leur victoire a été divulguée environ deux heures avant l’annonce officielle, dans un communiqué de presse envoyé par erreur à un journal suédois par l’Académie royale des sciences de Suède.

Interrogé sur cette erreur, Hans Ellegren, secrétaire général de l’Académie royale des sciences de Suède, a déclaré qu’il était « très regrettable » que la nouvelle ait été divulguée. « Nous regrettons profondément ce qui s’est passé, c’est sûr, un communiqué de presse a été envoyé pour des raisons encore inconnues, nous avons été très actifs ce matin pour essayer de découvrir ce qui s’est passé mais nous ne savons pas… nous regrettons profondément que cela se soit produit. »

Source : © Johan Jarnestad/Académie royale des sciences de Suède

Les points quantiques sont des cristaux semi-conducteurs de seulement quelques nanomètres de large. Ils sont généralement fabriqués à partir de combinaisons de métaux de transition et/ou de métalloïdes – le plus souvent du séléniure de cadmium et du tellurure de cadmium – tout comme les semi-conducteurs classiques.

Changer la taille d’un point quantique modifie ses propriétés, en particulier sa fluorescence, ce qui signifie qu’elles peuvent être ajustées pour produire différentes couleurs. Plus la nanoparticule est petite, plus la longueur d’onde qu’elle émet est étroite : les points plus petits émettent de la lumière bleue tandis que les plus gros émettent de la lumière rouge.

En 1981, Ekimov, physicien du solide travaillant à l’époque à l’Institut d’optique d’État Vavilov en Russie, a réussi à créer des effets quantiques dépendants de la taille dans le verre coloré. La couleur provenait de nanoparticules de chlorure de cuivre et Ekimov a démontré que la taille des particules affectait la couleur du verre via des effets quantiques. C’était la première fois que quelqu’un réussissait à produire délibérément des points quantiques.

Quelques années plus tard, ignorant l’étude d’Ekimov, Brus, un chimiste américain étudiant les nanocristaux semi-conducteurs colloïdaux aux laboratoires AT&T Bell, est devenu le premier scientifique à prouver les effets quantiques dépendants de la taille dans les particules flottant librement dans une solution. Lui aussi a compris qu’il avait observé un effet quantique dépendant de la taille.

Poursuivant ses efforts visant à produire des nanoparticules de meilleure qualité, Bawendi, directeur de recherche au Massachusetts Institute of Technology aux États-Unis, a réalisé en 1993 une avancée majeure lorsque son groupe a réussi à faire croître des nanocristaux d’une taille spécifique. On lui attribue la révolution de la production chimique de points quantiques, aboutissant à des particules presque parfaites – une étape essentielle pour qu’elles puissent ensuite être produites en masse.

Production de points quantiques

Source : © Johan Jarnestad/Académie royale des sciences de Suède

Au cours de la conférence de presse, un appel téléphonique a été passé à Bawendi dans lequel il a décrit cette victoire comme « un honneur ». « J’ai été très surpris, endormi, choqué, inattendu, mais très honoré », a-t-il déclaré.

Répondant aux questions des journalistes sur cette victoire et les implications de son travail, il a déclaré : « C’est un domaine dans lequel beaucoup de personnes y ont contribué depuis le début… Je ne pensais pas que ce serait moi qui recevrais ce prix ». parce que nous travaillons tous ensemble là-dessus.

« C’était un processus, je pense que la communauté, parce qu’elle est devenue une communauté plus grande, a réalisé les implications au milieu des années 90 et qu’il pourrait potentiellement y avoir des applications dans le monde réel. »

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Source : JONATHAN NACKSTRAND/AFP via Getty Images

Johan Aqvist, président du comité Nobel de chimie, explique pourquoi le prix a été décerné aux points quantiques

Aujourd’hui, les points quantiques se retrouvent dans une large gamme de produits commerciaux, dans toutes les disciplines scientifiques, depuis les moniteurs d’ordinateur et les écrans de télévision basés sur la technologie QLED jusqu’à l’imagerie biomédicale.

« La recherche est encore très intense et des applications sont attendues ou font l’objet de recherches approfondies dans la production de photons pour la communication quantique, pour l’électronique flexible pour les capteurs destinés à améliorer les cellules solaires, à les rendre meilleures ou moins chères… entre autres choses », a déclaré Heiner Linke, membre de le comité Nobel de chimie lors de la conférence de presse du prix.

«C’est pour ces raisons que le prix Nobel de chimie 2023 sera décerné à Alexei Ekimov et Louis Brus pour la découverte qu’il est possible de fabriquer de tels points quantiques, et à Moungi Bawendi pour une méthode de synthèse qui a rendu les points quantiques largement utiles.» ‘

Gill Reid, président de la Royal Society of Chemistry, a déclaré que la reconnaissance de ces travaux sur les points quantiques était « vraiment passionnante » car elle montrait comment la chimie pouvait être utilisée pour résoudre toute une série de défis.

« Ces nanoparticules remarquables ont un énorme potentiel pour créer des appareils plus petits, plus rapides et plus intelligents, augmentant ainsi l’efficacité des panneaux solaires et la brillance de votre écran de télévision », a-t-elle déclaré.

« La grande science bénéficie de la diversité des points de vue dans le cadre d’un effort collectif, et le prix de cette année en est un excellent exemple : des personnes travaillant dans différents laboratoires, dans différents pays, abordent un problème sous différents angles. Nous ne travaillons pas de manière isolée en chimie : le travail d’équipe est à la fois un aspect fondamental de la manière dont la science est réalisée et l’un des plus amusants ! »

«Une telle reconnaissance de la chimie pour réaliser l’effet de taille quantique dans les particules solubles et déposables – et la reconnaissance de ces trois personnes aimables et brillantes qui l’ont accompli, ainsi que leurs étudiants et postdoctorants – est vraiment un événement merveilleux», déclare Emily Weiss, un scientifique des matériaux à la Northwestern University, aux États-Unis. « Grâce à l’éclairage clair de la structure électronique de ces particules par Brus, Bawendi et Ekimov, la chimie physique de base des points quantiques est suffisamment simple pour intéresser les étudiants en chimie générale, mais suffisamment profonde et nuancée pour soutenir un champ toujours croissant de chimistes. , physiciens et scientifiques des matériaux 40 ans plus tard, déclenchant ainsi le développement de nouvelles spectroscopies, synthèses et techniques analytiques, ainsi que des applications passionnantes dans les domaines de l’affichage, de la conversion d’énergie, de la bioimagerie et de l’informatique quantique.

« Les points quantiques semi-conducteurs, qui peuvent être synthétisés le plus facilement sous forme de nanoparticules colloïdales émettant de la lumière en solution, apparaissent depuis un certain temps dans les manuels scolaires comme une illustration colorée de « l’effet de confinement quantique », a déclaré Andrey Rogach, chercheur en photonique à la City. Université de Hong Kong. «Ils sont déjà utilisés comme matériaux émetteurs de lumière pour des applications de bioétiquetage et, de manière très importante, dans les LED et les écrans de télévision, ainsi que comme absorbeurs de lumière dans les cellules solaires et les photodétecteurs.» C’est une excellente nouvelle pour tous les collègues de recevoir la reconnaissance des points quantiques avec le prix Nobel de chimie 2023. Félicitations chaleureuses à Moungi, Louis et Alexei, qui représentent les pionniers de ce domaine !’

David Pendlebury, responsable de l’analyse de la recherche à l’Institut d’information scientifique de Clarivate, qui a identifié Brus et Bawendi comme dignes du prix Nobel en 2012 et 2020, respectivement, a déclaré que les « contributions incroyables à la chimie » des chercheurs se reflétaient dans leurs citations. « Bawendi affiche plus de 100 000 citations dans le Web of Science, et Brus plus de 60 000 », a-t-il ajouté.

Mise à jour : un commentaire d’Emily Weiss et Andrey Rogach a été ajouté le 4 octobre 2023.

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