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Les écrans du futur seront probablement à boîtes quantiques

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Vous en avez rêvé, les chercheurs de Samsung l'ont fait. Il est désormais possible de réaliser des écrans d'affichage de taille moyenne avec des boîtes quantiques. L'avantage ? Une plus grande résolution et une moindre gourmandise en énergie.

L'écran à boîtes quantiques réalisé par les chercheurs de Samsung. © Tae-Ho Kim et al 2011 Macmillan Publishers

Voilà plus de dix ans que les ingénieurs et physiciens du solide cherchaient à dépasser les performances d'affichages des écrans à cristaux liquides en utilisant des boîtes quantiques. Jusque-là, cette piste n'avait conduit qu'à des écrans de petites tailles, car la qualité de l'image se dégradait rapidement avec une augmentation de la surface.

Un problème contrariant car avec leur taille nanométrique et leur faculté d'émettre de la lumière dans une bande de longueur d'onde très étroite, ces boîtes quantiques laissaient espérer une nouvelle génération d'écrans pour une large gamme d'appareils, du téléphone portable à la caméra vidéo. De plus, leur grande tenue dans le temps et la facilité de fabrication de nanocristaux de ce genre produisant une lumière d'une couleur donnée, constituaient des atouts non négligeables pour la production industrielle.

Les chercheurs du Samsung Advanced Institute of Technology de Yongin, en Corée du Sud, viennent cependant de trouver le moyen de résoudre le problème de l'obtention d'un écran à boîte quantique de grande taille. Un article publié dans Nature Photonics montre la réalisation d'un écran d'affichage couleur de bonne qualité, dont la taille est d'environ 10 centimètres et contenant pas moins de 3.000 milliards de boîtes quantiques au centimètre carré !

Un tampon en silicium

Bien que plus difficile à mettre en œuvre qu'il n'y paraît, l'idée derrière cette performance est simple. Il s'agit d'utiliser une sorte de tampon en silicium pour imprimer des bandes de boîtes quantiques en séléniure de cadmium sur un support en verre. La technique employée jusqu'à présent consistait à vaporiser un mélange de boîtes quantiques avec un solvant organique, un peu à la façon d'une imprimante à jet d'encre. Or, la présence du solvant était justement ce qui contaminait les boîtes en réduisant l'éclat des couleurs et en augmentant la quantité d'énergie nécessaire au fonctionnement de l'écran à boîtes quantiques.

Il a tout de même fallu trois ans aux chercheurs pour optimiser tous les détails de l'opération de fabrication, comme le temps d'application et la pression du tampon en silicium. Trois ans, c'est aussi probablement ce qui nous sépare des premiers écrans à boîtes quantiques pour des téléphones portables. Pour les écrans de télévisions, il faudra attendre un peu plus longtemps. Un autre avantage de cette technologie est qu'elle peut être utilisée pour fabriquer des écrans souples que l'on peut rouler à la façon de ceux montrés dans le film Planète rouge, avec Val Kilmer et Carrie-Anne Moss.

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