Heiner Linke: Moungi Bawendi, Louis Brus et Aleksey Yekimov, votre découverte est un véritable exploit pour le bien de l'humanité

Discours de présentation du professeur Heiner Linke, membre de l'Académie royale des sciences de Suède, membre du comité Nobel de chimie, 10 décembre 2023. Traduction non officielle.

Vos majestés, vos altesses royales, chers lauréats du prix Nobel, Mesdames et Messieurs,
Les matériaux peuvent avoir des propriétés extrêmement différentes. Par exemple, les matériaux peuvent être durs, mous ou cassants. Ils peuvent être transparents, réfléchissants ou colorés. Ils peuvent conduire l'électricité ou la chaleur, ou être de bons isolants. Les matériaux peuvent être chimiquement réactifs ou stables, magnétiques ou non magnétiques, ou fondre à haute ou basse température.

Lorsque l'homme a découvert de nouveaux matériaux, il a souvent changé radicalement notre société. Les premiers exemples sont le bronze, le fer et l'acier. La transformation numérique et l'électrification en cours sont rendues possibles par les semi-conducteurs et les matériaux des batteries.

Traditionnellement, pour créer un nouveau matériau, nous choisissons de nouvelles compositions chimiques et structurelles, c'est-à-dire que nous combinons des atomes dans de nouvelles constellations.

Cependant, au début du 20e siècle, peu après le développement de la théorie quantique, une prédiction frappante a été faite: selon la mécanique quantique, les propriétés d'un matériau pourraient être complètement modifiées s'il était rendu si petit qu'il n'avait que quelques atomes de diamètre. En d'autres termes, il devrait être possible de modifier les propriétés d'un matériau en ajustant simplement sa taille, sans changer sa composition.

Par exemple, il a été calculé que si les particules étaient suffisamment petites pour comprimer l'onde mécanique quantique des électrons, ces derniers seraient capables de stocker plus d'énergie, qu'ils pourraient ensuite libérer sous la forme d'un photon lumineux. Par conséquent, les grosses particules devraient émettre de la lumière rouge, les petites particules de la lumière bleue et toutes les couleurs intermédiaires.

Pendant plusieurs décennies, cette prédiction est restée purement théorique. Il semblait presque impossible de fabriquer des particules composées d'un nombre spécifique d'atomes et présentant la structure cristalline parfaite et les surfaces vierges requises.

Aleksey Yekimov a relevé ce défi en utilisant des méthodes de verrerie. Au cours du processus de refroidissement du verre en fusion, il a réussi à créer des cristaux de chlorure de cuivre dont la couleur varie en fonction de la taille, comme le prévoit la mécanique quantique. Il a ainsi découvert qu'il était possible de fabriquer des points quantiques.

Louis Brus a ouvert la voie à la production de points quantiques libres dans une solution, en utilisant des méthodes chimiques standard. Sa découverte a déclenché une vague d'intérêt pour la fabrication de ces nouveaux nanomatériaux et pour leur utilisation dans des applications passionnantes.

Au début, cependant, il était encore difficile de produire des points quantiques d'une qualité suffisamment élevée et en grandes quantités.

Moungi Bawendi a mis au point une méthode chimique ingénieuse qui permet de produire des points quantiques de très haute qualité. Cette méthode pourrait être modifiée pour créer des structures plus complexes et passer à la production industrielle.

Les découvertes des lauréats de cette année ont apporté des contributions décisives au domaine interdisciplinaire des nanosciences. Les nanotechnologies consistent à fabriquer des structures mille fois plus petites qu'une mèche de cheveux et à les utiliser pour créer des appareils et des technologies plus performants, plus sûrs et plus puissants. Les points quantiques sont utilisés pour explorer la vie interne des cellules biologiques, pour améliorer les écrans et la qualité de l'éclairage LED à faible consommation d'énergie et pour marquer les tissus tumoraux pendant les opérations chirurgicales. Des recherches intensives sont également menées sur l'utilisation des points quantiques pour améliorer les cellules solaires, l'électronique flexible et la technologie de communication quantique.

Moungi Bawendi, Louis Brus et Aleksey Yekimov,
Votre découverte des points quantiques et de leur fabrication a ouvert la voie à une nouvelle façon de concevoir les matériaux et a contribué à catalyser le domaine des nanosciences. Il s'agit là d'un véritable exploit pour le bien de l'humanité.

Au nom de l'Académie royale des sciences de Suède, je tiens à vous adresser nos plus chaleureuses félicitations. Permettez-moi maintenant de vous demander de vous avancer et de recevoir vos prix Nobel des mains de Sa Majesté le Roi.

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