Forger un matériau de rêve avec des points quantiques semi-conducteurs


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    Des chercheurs du RIKEN Center for Emergent Matter Science et leurs collaborateurs ont réussi à créer un « super-réseau » de points quantiques semi-conducteurs qui peuvent se comporter comme un métal, conférant potentiellement de nouvelles propriétés intéressantes à cette classe populaire de matériaux.

    Les points quantiques colloïdaux semi-conducteurs ont suscité un énorme intérêt pour la recherche en raison de leurs propriétés optiques particulières, qui découlent de l’effet de confinement quantique. Ils sont utilisés dans les cellules solaires, où ils peuvent améliorer l’efficacité de la conversion d’énergie, l’imagerie biologique, où ils peuvent être utilisés comme sondes fluorescentes, les écrans électroniques et même l’informatique quantique, où leur capacité à piéger et à manipuler des électrons individuels peut être exploitée.

    Cependant, faire en sorte que les points quantiques semi-conducteurs conduisent efficacement l’électricité a été un défi majeur, empêchant leur pleine utilisation. Cela est principalement dû à leur manque d’ordre d’orientation dans les assemblages. Selon Satria Zulkarnaen Bisri, chercheuse principale du projet, qui a mené les recherches au RIKEN et qui est maintenant à l’Université d’agriculture et de technologie de Tokyo, “les rendre métalliques permettrait, par exemple, des écrans à points quantiques plus lumineux tout en utilisant moins d’énergie que les appareils actuels.”

    Maintenant, le groupe a publié une étude dans Communication Nature qui pourraient apporter une contribution majeure à la réalisation de cet objectif. Le groupe, dirigé par Bisri et Yoshihiro Iwasa de RIKEN CEMS, a créé un super-réseau de points quantiques colloïdaux semi-conducteurs en sulfure de plomb qui affiche les propriétés de conduction électrique d’un métal.

    La clé pour y parvenir était de faire en sorte que les points quantiques individuels du réseau se fixent directement les uns aux autres, « par épitaxie », sans ligands, et de le faire avec leurs facettes orientées de manière précise.

    Les chercheurs ont testé la conductivité du matériau qu’ils ont créé et, à mesure qu’ils augmentaient la densité de porteurs à l’aide d’un transistor électrique à double couche, ils ont découvert qu’à un certain point, il devenait un million de fois plus conducteur que ce qui est actuellement disponible sur les écrans à points quantiques. . Il est important de noter que le confinement quantique des points quantiques individuels a toujours été maintenu, ce qui signifie qu’ils ne perdent pas leur fonctionnalité malgré la conductivité élevée.

    “Les points quantiques des semi-conducteurs se sont toujours révélés prometteurs pour leurs propriétés optiques, mais leur mobilité électronique a été un défi”, explique Iwasa. « Nos recherches ont démontré qu’un contrôle précis de l’orientation des points quantiques dans l’assemblage peut conduire à une mobilité électronique élevée et à un comportement métallique. Cette percée pourrait ouvrir de nouvelles voies pour l’utilisation de points quantiques semi-conducteurs dans les technologies émergentes.

    Selon Bisri, “Nous prévoyons de mener d’autres études avec cette classe de matériaux, et pensons que cela pourrait conduire à de vastes améliorations dans les capacités des super-réseaux à points quantiques. En plus d’améliorer les dispositifs actuels, cela pourrait conduire à de nouvelles applications telles que le vrai des dispositifs d’électroluminescence directe entièrement QD, des lasers à commande électrique, des dispositifs thermoélectriques et des détecteurs et capteurs très sensibles, qui étaient auparavant hors de portée des matériaux à points quantiques. »

    En plus de RIKEN, l’équipe comprenait des chercheurs de l’Institut de technologie de Tokyo, de l’Université de Tokyo, SPring-8 et de l’Université d’agriculture et de technologie de Tokyo.

    Houssen Moshinaly

    Rédacteur en chef d'Actualité Houssenia Writing. Rédacteur web depuis 2009.

    Blogueur et essayiste, j'ai écrit 9 livres sur différents sujets comme la corruption en science, les singularités technologiques ou encore des fictions. Je propose aujourd'hui des analyses politiques et géopolitiques sur le nouveau monde qui arrive. J'ai une formation de rédaction web et une longue carrière de prolétaire.

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