Nanocristaux fluorescents non clignotants : vers le fluorophore parfait

Encadré 1 – Historique

Cela fait une trentaine d’années que la communauté scientifique s’intéresse aux nanocristaux de semi-conducteurs. Depuis leur découverte au début des années 1980, par Ekimov  et Henglein , et leur étude théorique par Efros  et Brus , les protocoles de synthèses ont été améliorés pour donner naissance, en 1993, à la première synthèse de nanocristaux de semiconducteurs colloïdaux de taille contrôlée . Depuis cette synthèse clé, le domaine a connu un développement important, notamment depuis 2000, date à laquelle de nouveaux précurseurs moins dangereux pour les synthèses ont été mis au point . Depuis, une véritable ingénierie dans la construction des nanocristaux a été développée : les alignements de bandes des différents matériaux, les systèmes cœurs/coques … ont rendu possible l’obtention de matériaux aux propriétés physico-chimiques finement contrôlables, dont les applications voient actuellement le jour à l’échelle industrielle.

Encadré 2 – Applications

L’une des principales caractéristiques des QDs est leur fluorescence. La longueur d’onde de l’émission des QDs est ajustable sur une gamme de longueurs d’onde allant du proche UV  à l’infrarouge , en fonction de la composition et de la taille des nanoparticules. Cette fluorescence robuste sur une gamme de longueurs d’onde aussi importante a été mise à profit dans différentes applications. Les QDs ont d’abord été vendus comme marqueurs fluorescents dans le domaine de l’imagerie biomédicale , mais certaines limitations dans leur chimie de surface n’a pas permis une utilisation aussi importante qu’espérée. Ces limitations sont en train d’être dépassées, grâce à la mise au point d’un nouveau type de chimie de surface . Notons tout de même que le phénomène de clignotement , dont il est question dans cette fiche, pose encore problème pour le suivi de particules uniques, et la quantification précise d’analytes : nous allons y apporter des débuts de réponse prometteurs qui permettront sans doute de voir émerger, d’ici peu de temps, des QDs non clignotants à température ambiante. Une autre famille d’applications utilisant la fluorescence des QDs concerne les dispositifs d’affichage (écrans, téléphones, tablettes, livres électroniques…). Ces applications utilisent la pureté spectrale de l’émission des QDs pour obtenir des écrans avec un meilleur rendu des couleurs. Les premiers écrans à base de QDs sont vendus par Sony, Amazon et bientôt Samsung .

Il est probable que d’autres familles d’applications fondées sur les propriétés d’absorption de lumière puis la transformation d’un photon en paire de charges soient également étudiées. Cela pourrait donner lieu au développement de cellules photovoltaïques ou de photodétecteurs à base de QDs.