Le prix Nobel de chimie pour l’année 2023 récompense trois scientifiques « pour Découverte et synthèse de points quantiquesLe podcast Conversation Weekly a rencontré l’un de ces trios de physico-chimistes Louis Bruce, qui a réalisé des travaux fondamentaux pour découvrir que les propriétés de ces nanoparticules dépendent de leur taille. Le téléphone de Bruce était éteint lorsque les représentants du Nobel l’ont appelé pour lui annoncer la bonne nouvelle, mais maintenant de nombreuses personnes ont reçu des félicitations et des conseils. Vous trouverez ci-dessous des extraits édités du podcast.

Lorsque vous travailliez aux Bell Labs dans les années 1980 et que vous avez découvert les points quantiques, c’était presque comme une coïncidence. Vous étudiez des solutions de molécules semi-conductrices. Lorsque j’ai dirigé des faisceaux laser vers ces solutions, appelées colloïdes, j’ai remarqué que les couleurs qu’elles émettaient n’étaient pas constantes.

Le premier jour, nous avons fabriqué le colloïde, et parfois le spectre était différent. Les deuxième et troisième jours se sont déroulés normalement. Il y a certainement eu une surprise lorsque j’ai vu pour la première fois ce changement de spectre. Alors, j’ai commencé à essayer de comprendre ce qui se passait avec ça.

J’ai remarqué que la propriété de la particule elle-même commençait à changer à une très petite taille.

Ce qu’elle a découvert était un point quantique : un type de nanoparticule qui absorbe la lumière et l’émet à une autre longueur d’onde. Plus important encore, la couleur de ces particules change en fonction de leur taille réelle. Comment pouvez-vous même voir un cristal à points quantiques, alors que celui-ci ne mesure que quelques centaines de millièmes de cheveux humains ?

Eh bien, vous ne pouvez pas les voir avec un microscope optique car ils sont plus petits que la longueur d’onde de la lumière. Il existe également des moyens de les observer, en utilisant d’autres types de microscopes spécialisés, comme le microscope électronique. Une façon courante de l’illustrer consiste à aligner des rangées de flacons en verre aux couleurs vives avec une solution de points quantiques de différentes tailles à l’intérieur.

Un de vos collègues gagnants, Alexeï EkimovC’était un scientifique russe, et il a effectivement observé des points quantiques dans des vitraux, mais vous n’étiez pas au courant de ses découvertes à l’époque ?

Oui, c’est exact. À cette époque, la guerre froide faisait rage et la littérature russe était publiée en russe. Il n’était pas autorisé à se rendre en Occident pour parler de son travail.

J’ai demandé à tous les physiciens : y a-t-il eu des travaux sur les petites particules ? J’essayais de créer un modèle d’effets de taille quantitatifs. Ils m’ont dit non, personne ne travaille vraiment là-dessus. En gros, personne n’a vu ses articles.

Je faisais partie de l’American Chemistry Society, travaillant en chimie synthétique en laboratoire. Il a travaillé dans l’industrie du verre de l’Union soviétique et dans le domaine de la technologie industrielle.

Quand j’ai finalement trouvé ses articles dans la littérature technologique, j’ai écrit une lettre à l’Union soviétique, avec mes papiers, juste pour saluer Ekimov et ses collègues. Lorsque le message est arrivé, le KGB est venu parler aux scientifiques russes, essayant de savoir pourquoi ils contactaient quelqu’un en Occident. Mais en fait, ils ne m’ont jamais parlé, ni à personne en Occident, lorsque ma lettre est arrivée par la poste.

L’avez-vous rencontré depuis ?

Oui, ils ont réussi à quitter l’Union soviétique pendant la Glasnost, à la fin des années 1980. Il y a Ekimov, et puis il y a son assistant théorique Sasha Efrosqui travaille maintenant dans Laboratoire de recherche navale américaine. Je les ai rencontrés dès leur arrivée aux Etats-Unis

Écoutez l’interview de Lewis Bruce sur le podcast The Conversation Weekly. Chaque semaine, des experts universitaires nous parlent des découvertes fascinantes qu’ils font pour comprendre le monde et des grandes questions auxquelles ils tentent encore de répondre.

L’un des problèmes posés par les points quantiques, lorsque je les ai remarqués pour la première fois, était de savoir comment les produire et les maintenir stables. Puis, dans les années 1990, votre collègue lauréat, Mongee BoundyDécouvrez ceci. À votre avis, quelle est la chose la plus frappante pour laquelle vous avez vu des points quantiques utilisés jusqu’à présent ?

Habituellement, lorsqu’une nouvelle substance est inventée, il faut beaucoup de temps pour découvrir à quoi elle sert réellement. Les chercheurs scientifiques ont des idées, vous pouvez les utiliser dans ce but, vous pouvez les utiliser dans ce but. Mais si vous parlez aux gens de l’industrie, qui sont quotidiennement confrontés à des problèmes de fabrication, ces idées ne sont souvent pas très bonnes.

Mais les connaissances que nous avons acquises et les principes scientifiques peuvent être utilisés pour aider à concevoir de nouveaux dispositifs.

Concernant les premières applications, on a commencé à essayer de les utiliser en imagerie biologique. Les biochimistes attachent des points quantiques à d’autres molécules pour aider à cartographier les cellules et les organes. Ils ont également été utilisés pour détecter des tumeurs et pour guider les chirurgiens pendant les opérations.

Alors que les scientifiques continuent de travailler sur la fabrication de points quantiques, la qualité des particules continue de s’améliorer. Ils émettaient des couleurs pures plutôt que des distributions de lumière, comme du rouge avec un peu de vert, ou peut-être du rouge avec un peu de rose. Lorsque vous obtenez une meilleure particule, elle sera simplement rouge pur, par exemple.

Ensuite, les gens ont contacté l’industrie de l’affichage – écrans d’ordinateur et écrans de télévision. Dans cette application, vous souhaitez convertir l’électricité en trois couleurs : rouge, vert et bleu. Vous pouvez créer n’importe quel type d’image, en commençant uniquement par ces trois couleurs dans des proportions différentes.

Cela demande beaucoup de courage. Vous devez investir beaucoup d’argent pour développer la technologie, et peut-être qu’en fin de compte, elle ne sera pas suffisante et ne remplacera pas ce que vous avez déjà. Une grande partie du mérite revient à Samsung au Japon. Des centaines de milliards de dollars ont été investis dans la technologie de ces particules pour les amener au point où les écrans et les téléviseurs à écran plat peuvent commencer à être fabriqués à l’aide de points quantiques.

Votre travail est un exemple de l’importance de la recherche fondamentale, de la curiosité et de la tentative de résoudre des énigmes sans objectif particulier ni application industrielle en vue. Quel message voudriez-vous envoyer à un jeune chimiste qui commence aujourd’hui à travailler sur de telles recherches fondamentales ?

Le monde est immense et vous pouvez mener des recherches fondamentales dans un grand nombre de domaines différents. Vous voulez choisir un problème qui, si vous y parvenez avec succès et découvrez quelque chose de vraiment intéressant, pourrait avoir une application dans le monde.

Pour le meilleur ou pour le pire, il faut d’abord choisir, et cela demande une certaine intuition.

Une bonne façon d’y parvenir est de choisir un sujet dont vous savez qu’il est important pour la technologie, mais dont la science n’est pas encore comprise. C’est une boîte noire complète. Personne ne comprend les principes de base. Ce genre de problème, vous pouvez commencer à le décomposer et voir quelles sont les étapes de base.

Qu’est-ce qui a changé pour vous depuis que vous avez remporté le prix Nobel ?

Eh bien, ce prix Nobel, pour le meilleur ou pour le pire, a une signification particulière dans l’esprit des gens du monde entier. Hier, lorsque le facteur est arrivé, il se trouvait devant la porte d’entrée et il m’a reconnu parce que mon visage était dans le journal local. « Je n’ai jamais serré la main d’un lauréat du prix Nobel auparavant », a-t-il déclaré.

Pour le meilleur ou pour le pire, c’est là que je me trouve désormais, dans une catégorie spéciale, que cela me plaise ou non. J’ai toujours mon bureau à l’université, mais je n’ai pas de groupe de recherche. J’essaie de laisser ça aux jeunes. Cette reconnaissance signifie donc probablement moins pour mes recherches que si j’avais eu 40 ans.

J’ai reçu les félicitations par courrier électronique d’un certain nombre de personnes qui ont remporté le prix au cours des années passées. Leur principale recommandation est que vous appreniez à dire non. Les gens vous demanderont de faire toutes sortes de choses folles, et tout votre temps sera consacré à ces visites honoraires de collèges et à ces petits discours. Pour avoir une vraie vie et être productif, il faut dire non à toutes ces invitations superflues.

Ils m’ont aussi dit de passer un bon moment en Suède ! Il s’agit d’un calendrier très détaillé des événements pour cette semaine de décembre où se déroule la cérémonie de remise des prix. Très chic. La culture américaine est différente de la culture physique, donc si vous gagnez un prix de l’American Physical Society, ce sera un événement très simple. Vous venez d’apparaître dans le hall. Vous n’êtes même pas obligé de porter un costume.

J’emmènerai donc ma famille et mes petits-enfants en Suède et nous essaierons de profiter de ces merveilleuses vacances.