 |
|
|
|
|
Édition numéro 27 - 23 octobre 2009
CENTRE D'OPTIQUE, PHOTONIQUE ET LASER (COPL)Les points quantiques, à l'aube d'un grand bond en avantUne petitesse qui défie l’imagination, des propriétés étonnantes et une polyvalence qui fait rêver les chercheurs : les points quantiques. Faisant l’objet de recherches soutenues depuis déjà quelques années, ces assemblages d’atomes ne promettent rien de moins que de révolutionner différents domaines, dont la médecine, l’environnement, les télécommunications, l’informatique ou la technologie laser. Claudine Allen, professeure-chercheure à l’Université Laval et membre du COPL, a entrepris avec son équipe de mieux comprendre le phénomène du « point quantique ». Elle s’intéresse, par exemple, aux propriétés optiques des points quantiques, à leur structure électronique et aux réactions chimiques en cause dans leur production. Un point quantique, aussi appelé atome artificiel, est un nanocristal de matériau semi-conducteur dont les dimensions sont inférieures à 10 nanomètres, soit environ dix milliardièmes de mètre. Les points quantiques qui font l’objet des travaux de Mme Allen peuvent se comparer à des grains de poussière, invisibles à l’oeil nu, en suspension dans un liquide lui donnant ainsi une couleur. Ces structures nanométriques permettent le confinement du mouvement des électrons dans les trois dimensions de l’espace. Ce confinement confère au point quantique des propriétés se situant entre celles d’un semi-conducteur et d’une molécule, propriétés tout à fait différentes de celles que l’on peut observer dans notre monde de tous les jours. « À l’échelle moléculaire, la couleur de la lumière émise par un point quantique dépend de sa taille. Comme on peut donner aux points quantiques la taille que l’on veut, il s’agit de les calibrer de façon à ce qu’ils émettent une couleur précise, selon une longueur d’onde pouvant varier des hautes fréquences (bleu) aux basses fréquences (rouge et au-delà). Nous travaillons ainsi à rendre les points quantiques plus stables et plus polyvalents », explique Claudine Allen. « En imagerie, ajoute la chercheure, ces points quantiques fonctionnent à la manière de balises ou de bouées. Ces petits points lumineux clignotants peuvent s’attacher à une structure que l’on ne pourrait repérer autrement, comme des protéines ou des biomolécules. Nous travaillons, entre autres, en collaboration avec des chercheurs en neurologie et neurophotonique afin d’appliquer ces biomarqueurs nanométriques dans le domaine de l’imagerie biomédicale. »
L’une des applications les plus prometteuses consiste sans doute à la mise au point de biocapteurs ou de biodétecteurs. L’idée de détection développée par l’équipe de Mme Allen est basée sur l’émission optique de microbilles contenant des nanocristaux. Le spectre de l’émission optique est modifié lorsqu’un micro-organisme, comme une bactérie, s’est immobilisé sur la surface d’une microbille. « Cette technologie de biocapteurs est sur le point de prendre son envol, mentionne Mme Allen. Elle permettra de déterminer en quelques minutes la présence de bactéries dans l’air, dans l’eau et peut-être même un jour directement dans les prélèvements sanguins. » Les communications optiques constituent un autre secteur névralgique qui pourrait bénéficier largement des percées dans le domaine des matériaux photoniques à base de points quantiques. Ces matériaux pourraient contribuer de façon importante non seulement à la transmission de données, mais aussi à leur traitement. « Dans le même esprit, nos travaux pourraient donner naissance à de nouveaux types de diodes électroluminescentes (DEL) et de piles solaires, fait valoir Mme Allen. Faites de points quantiques intégrés à des semiconducteurs flexibles, ces piles de nouvelle génération pourraient être produites à moindre coût que les panneaux solaires actuels. » « Même si la recherche sur les points quantiques a explosé ces dernières années, il reste encore beaucoup à faire pour approfondir notre connaissance des points quantiques et ainsi améliorer leur performance dans différentes applications déjà très variées. Mais dans l’immédiat, les grands défis demeurent la stabilité et la reproductibilité d’un point quantique à l’autre afin d’assurer une constance dans les résultats », conclut Claudine Allen. Par ailleurs, soulignons que le COPL est un des membres de la plateforme Nano4Laval et dispose d’équipements de pointe uniques au Canada pour caractériser optiquement les nanomatériaux et ainsi soutenir les recherches de jeunes chercheurs comme Mme Allen dans le monde de l’infiniment petit.
|
|
Génial! est produit en collaboration avec MédiaScience Fonds de recherche du Québec - Nature et technologies Cliquez ici pour vous désabonner. |
|
