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Des scientifiques créent accidentellement des points quantiques à partir de lave

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Les points quantiques, des nanoparticules constituées d’un matériau semi-conducteur, émettent des photons lorsqu’ils sont excités, qui finissent par être visibles à l’œil humain sous forme de lumière. En raison de cette propriété, les points quantiques sont considérés comme la base de la prochaine génération de technologie d’affichage. Ils sont également théorisés comme la meilleure voie vers l’informatique quantique, donc plus nous en apprenons sur les points quantiques, plus nous nous rapprochons d’un ordinateur quantique affichant des informations sur un moniteur de nouvelle génération. En utilisant du sel de métal fondu, des scientifiques de l’Université Rice ont accidentellement créé une nouvelle forme de point quantique, prouvant que la lave pourrait être un ingrédient efficace dans la création d’un ordinateur quantique.

Les points de lave, comme les appelle le co-auteur de l’étude Michael Wong, ont été créés accidentellement lorsque Wong et son équipe de l’Université Rice cherchaient un moyen moins coûteux de produire des tétrapodes. Les tétrapodes sont des particules plus petites qu’une cellule vivante qui se distinguent par leur capacité à récolter la lumière du soleil pour l’utiliser dans des panneaux solaires. Le processus de création de tétrapodes, note Wong, était déjà bon marché, mais l’équipe cherchait un moyen de réduire davantage les coûts. Ils ont retiré un ingrédient du processus de création des tétrapodes – le tensioactif phosphoreux – et il se trouve que le résultat était des particules creuses, en forme de boule et à coque molle. Wong se souvient qu’il a fallu plus d’un an à l’équipe pour comprendre exactement ce qui s’était passé et comment les minuscules balles avaient été créées.

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Points de lave

Sravani Gullapalli, étudiant diplômé de Rice, a ajouté du sélénium, du nitrate de cadmium et du bromure de cétyl triméthylammonium (CTAB) à un solvant huileux, puis a chauffé et agité le mélange. Le nitrate de cadmium a fondu et laissé de minuscules gouttelettes qui ne pouvaient pas être vues sans un microscope, mais lorsque le sélénium a fondu, il s’est formé autour de la gouttelette de nitrate de cadmium, et la gouttelette a essentiellement fondu et laissé un trou au milieu du sélénium fondu.

Le point de lave mesurait environ 15 à 20 nanomètres de large, tandis qu’un point quantique standard mesure environ 2 à 10 nanomètres de large. Le trou en beignet du point de lave mesure environ 4 à 5 nanomètres de diamètre.

Outre la création d’un quantum dot d’un nouveau matériau, la découverte importante est que le beignet de sélénium est enveloppé dans une coquille de sélénium souple, qui se comprime facilement lorsqu’il est proche d’autres beignets de sélénium, les empêchant de se toucher. Cela signifie qu’une plus grande quantité de points peut être emballée dans un espace plus restreint. Récemment, une équipe de chimistes a découvert une méthode pour emballer plus de points sur une surface métallique tout en les empêchant de se toucher, en préservant leur état. Idéalement, cette méthode conduirait à pouvoir stocker plus d’informations sur un disque dur. Peut-être que la technique – ou du moins l’idée – utilisée pour créer le revêtement de sélénium sûr pourrait être appliquée à cette méthode d’augmentation de la capacité de stockage du disque dur.

Wong note que les nouveaux points de lave creux « ont atteint et même dépassé certaines mesures de performance des points quantiques », qui, étant donné que les points quantiques sont la base de l’informatique quantique et les écrans QLED de nouvelle génération, est une étape positive vers ces deux objectifs.

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Document de recherche: doi:10.1088/0957-4484/23/49/495605 – « Synthèse en gouttelettes fondues de nanoparticules creuses composites de CdSe »

[Image credit: Geoff Mackley]

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