Qu’est-ce que la technologie des points quantiques ?

Les points quantiques font sensation dans le monde des téléviseurs et des moniteurs, mais que sont-ils ? S’agit-il simplement d’un autre abus du mot « quantique » par les spécialistes du marketing, ou ces points sont-ils aussi étonnants qu’ils sont décrits ?

atome artificiel

Les points quantiques sont des particules de matériau semi-conducteur d’une taille de quelques nanomètres seulement. Ces points, également appelés « atomes artificiels » (bien qu’ils soient beaucoup plus gros qu’un atome), agissent de la même manière que les atomes en ce qui concerne leur relation avec les électrons. Ils sont si petits que leurs électrons sont « capturés » et se comportent comme des atomes. Lorsque la lumière ultraviolette frappe un point quantique, ses électrons passent dans un état d’énergie plus élevé. Lorsque les électrons reviennent à leur niveau de base, la différence d’énergie entre les deux états est libérée sous forme de lumière.

Ils sont appelés points quantiques pour deux raisons. Premièrement, ils présentent des propriétés quantiques en raison de la manière dont ils contiennent des électrons. Les effets quantiques sont ces lois subatomiques de la physique que les scientifiques essaient encore de comprendre pleinement, mais nous pouvons déjà les appliquer dans des dispositifs comme les ordinateurs quantiques.

On les appelle des points parce qu’ils sont si petits qu’ils n’ont pratiquement aucune dimension. En d’autres termes, il s’agit d’un seul point sans largeur, longueur ou hauteur. D’accord, ils ne font que quelques dizaines d’atomes, mais ils sont si proches des points de dimension zéro que les lois stupides de la mécanique quantique entrent en jeu.

Qu’est-ce qui rend les points quantiques si utiles ?

Les points quantiques se comportent comme des atomes qui ont été excités, mais ils diffèrent d’une manière fondamentale. La lumière que vous recevez d’un atome ou d’un point quantique est égale à la quantité d’énergie absorbée et libérée, qui détermine la longueur d’onde et donc la couleur de la lumière. Cependant, un type d’atome (par exemple le fer, le sodium) émettra toujours la même longueur d’onde de couleur.

D’autre part, les points quantiques peuvent être fabriqués à partir du même matériau semi-conducteur mais produire des longueurs d’onde différentes en fonction de leur taille. Plus le point est grand, plus la longueur d’onde est longue et vice versa. Ainsi, les points plus grands tendent vers la partie rouge du spectre et les points plus petits tendent vers le bleu.

Cette propriété des points quantiques signifie que vous pouvez contrôler avec précision l’émission de couleur de la lumière, produisant des couleurs vives et précises.

Comment faire des points quantiques

Les points quantiques ont une structure précise car ce sont des cristaux. Les plaquettes de silicium qui composent nos micropuces sont également développées sous forme de cristaux qui s’auto-assemblent en structures atomiques. C’est pourquoi nous pouvons créer des points quantiques avec des structures précises à l’échelle nanométrique. Si nous devions les construire un atome à la fois, ils ne seraient pas très pratiques !

Vous pouvez les obtenir en tirant des faisceaux d’atomes sur un substrat pour construire des cristaux, vous pouvez tirer des ions (électrons libres) sur un substrat semi-conducteur, ou vous pouvez utiliser des rayons X. Les points quantiques peuvent également être créés à l’aide de processus chimiques et même biologiques. Cependant, la recherche sur la production biologique en est encore à ses tout débuts.

Où sont utilisés les points quantiques ?

En plus des écrans QD-OLED et QLED, dont la plupart des gens connaissent les points quantiques, il existe de nombreuses applications pour ces taches invisibles dans de nombreuses technologies différentes.

Les panneaux solaires sont la principale application potentielle des points quantiques. Les cellules solaires à base de silicium d’aujourd’hui sont déjà assez efficaces pour récolter l’énergie lumineuse, mais comme les points quantiques peuvent être « réglés » pour absorber la lumière de différentes parties du spectre électromagnétique, ils peuvent créer des panneaux solaires beaucoup plus efficaces. Ces panneaux seront non seulement plus efficaces, mais aussi moins chers à fabriquer, car le processus de création des points quantiques nécessaires est relativement simple.

En théorie, vous pourriez fabriquer une cellule solaire pure avec des points quantiques, mais ils peuvent également être utilisés dans des cellules solaires hybrides. Améliorer l’efficacité d’autres technologies d’énergie solaire .

Les points quantiques peuvent être utilisés dans les détecteurs de photons, ont un potentiel passionnant en biomédecine et pourraient même être utilisés pour fabriquer des LED beaucoup moins chères et plus efficaces.

Une application passionnante des points quantiques est le traitement du cancer , où les points sont conçus pour s’accumuler dans des organes spécialement conçus pour libérer des médicaments anticancéreux ainsi que l’imagerie avancée. Ils peuvent même jouer un rôle dans le diagnostic précoce des tumeurs.

Les points quantiques peuvent également être la clé de l’informatique photonique, car les circuits électriques deviennent si petits que les effets quantiques empêchent les électrons de les traverser. des calculs avec des photons pourraient être la prochaine étape. Les points quantiques pourraient résoudre plusieurs problèmes encore rencontrés par l’informatique photonique.

Le quantique défie l’imagination

Richard Feynman, le célèbre physicien américain, est souvent cité disant quelque chose comme ceci : « Si vous pensez que vous comprenez la mécanique quantique, vous ne comprenez pas la mécanique quantique. » Albert Einstein est également connu pour tracer une ligne lorsqu’il s’y met, nous nous sentons donc assez à l’aise d’admettre que nous ne comprenons pas vraiment les points quantiques.

Ce que nous comprenons vraiment, c’est à quel point ils sont polyvalents et quelles incroyables innovations technologiques, en plus de créer de plus beaux écrans d’ordinateur, ils vous permettent d’utiliser. Ainsi, la prochaine fois que vous vous émerveillerez devant la luminosité de votre téléviseur QLED, pensez à l’incroyable magie subatomique qui se produit pour que vous puissiez obtenir une image plus jolie, et comment un jour les points quantiques peuvent faire un travail important à l’intérieur de votre corps et dans le monde .