Des chercheurs ont fabriqué des pixels lumineux si petits qu’un écran pourrait en aligner 21 000 sur une longueur de seulement 2,54 cm (1 pouce).
Au cœur de l’expérience se trouvent des points quantiques. Ces minuscules cristaux semi-conducteurs, larges de quelques nanomètres, peuvent émettre une couleur précise lorsqu’ils reçoivent de l’énergie. Ils sont déjà utilisés dans certains écrans, mais fabriquer des motifs extrêmement fins avec eux pose un problème : les traitements nécessaires peuvent détériorer leur surface et réduire leurs performances.
Pixels d'écran.
Nikhil Manan · Pexels
Pour comprendre, la surface d’un point quantique est entourée de petites molécules appelées ligands. Elles contribuent à maintenir ses propriétés. La photolithographie, une technique utilisant la lumière pour dessiner des motifs microscopiques, peut modifier ces molécules. Le pixel prend alors la bonne forme, mais le matériau lumineux risque de moins bien fonctionner.
L’équipe de Chang Gu, à l’Académie chinoise des sciences, a conçu un procédé réversible. Une première lumière relie temporairement les ligands entre eux afin de fixer les points quantiques aux endroits voulus. Une autre longueur d’onde permet ensuite de défaire ces liaisons. La surface des nanocristaux retrouve ainsi une organisation proche de son état initial.
Cette méthode permet donc de séparer deux étapes auparavant difficiles à concilier : dessiner des motifs très fins, puis préserver les propriétés lumineuses du matériau. Sur leurs dispositifs électroluminescents, les chercheurs ont mesuré un rendement quantique externe pouvant atteindre 24,41 %. Ce nombre correspond à la part des charges électriques injectées qui aboutissent à des photons sortant du dispositif.
Les chercheurs ont ensuite poussé la miniaturisation beaucoup plus loin. Leur dispositif nanométrique atteint 21 000 pixels par pouce, soit environ 827 pixels par millimètre. Même à cette densité, son rendement quantique externe maximal atteint 17,08 %.
Concrètement, une telle densité intéresse surtout les appareils où l’image doit rester détaillée sur une surface minuscule. Les micro-écrans placés très près de l’œil, notamment pour certaines lunettes ou certains casques, font partie des usages envisageables. La méthode pourrait aussi servir à fabriquer d’autres composants optoélectroniques à base de points quantiques.
Reste désormais à passer de petits dispositifs de laboratoire à des surfaces plus grandes, tout en conservant la précision du procédé. Les auteurs présentent leur technique comme une plateforme de fabrication, ce qui laisse encore à étudier sa compatibilité avec des chaînes industrielles et différents types de points quantiques.