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Chimie moléculaire et nanosciencesArticle de référence | Réf : NM550 v1
Auteur(s) : Chaouqi MISBAH
Date de publication : 10 oct. 2005
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Les propriétés uniques des boîtes quantiques dans les semi-conducteurs sont déjà utilisées dans la biodétection et seront utilisées dans le futur pour réaliser aussi bien des sources à photons uniques pour la cryptographie quantique (et donc dans les problèmes de sécurité liés au transfert de l'information) que des lasers et des amplificateurs pour l'optoélectronique, et devraient envahir peu à peu les domaines variés de la nanotechnologie.
GFP : Green Fluorescent Protein
Les marqueurs fluorescents (aussi appelés biosensors en anglais) utilisent actuellement des agents (dits aussi colorants, qui sont des molécules organiques, comme la rhodamine, GFP...) pour permettre de localiser une molécule au sein de l'organisme par exemple. Or ces agents fluorescents émettent la lumière dans une certaine gamme de fréquence assez large, ce qui limite leur efficacité à quelques couleurs seulement, sans parler de leur dégradation due à l'exposition à la lumière. En particulier, ces marqueurs ont une faible résistance au photoblanchiment (c'est-à-dire la perte d'émission de fluorescence après une certaine durée d'excitation), et souffrent en plus de la difficulté de visualiser simultanément des colorants de couleurs différentes. Les boîtes quantiques, de par leur taille qui peut être contrôlée à l'atome près, peuvent émettre, par fluorescence, une raie très fine en ajustant le nombre d'atomes au sein de la boîte. La couleur émise dépend de la taille de la boîte et de la matière dont elle est constituée. Ainsi, les boîtes quantiques peuvent être utilisées pour détecter plusieurs molécules biologiques simultanément.
une boîte de CdSe/ZnS de 2 nm émet dans le bleu, alors que des plus grosses, de 6 nm, émettent dans le rouge. Ainsi, avec la même longueur d'onde d'excitation, on peut, avec un jeu de filtres, visualiser quatre ou cinq couleurs différentes.
La compagnie américaine QDC (Quantum Dots Corporation), basée en Californie, a lancé son premier produit « nanobiotech » en décembre 2002. Il s'agit de boîtes quantiques de semi-conducteurs attachées à une biomolécule (la streptavidine). Des boîtes quantiques existent maintenant également...
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NANOSCIENCES ET NANOTECHNOLOGIES
(1) - MEINDL (D.), CHEN (Q.), DAVIS (A.) - Limits on silicon nanoelectronics for terascale integration. - A computer science odyssey, Science, vol. 293 ; no 5537 ; p. de 2044 à 2049 (2001).
(2) - DANKER (G.), PIERRE-LOUIS (O.), KASSNER (K.), MISBAH (C.) - Peculiar effects of anisotropic diffusion on dynamics of vicinal surfaces. - Phys. Rev. Lett., vol. 93, p. de 185504 à 185507 (2004).
(3) - ORLOV (A.O.), KUMMAMURU (R.), RAMASUBRAMANIAM (R.), LENT (C.S.), BERNSTEIN (G.H.), SNIDER (G.L.), WANDELT (K.) - Clocked quantum-dot cellular automata shift register. - Surface science, vol. 532-35 ; p. de 1193 à 1198 (2003).
(4) - YANO (K.), ISHII (T.), HASHIMOTO (T.), KOBAYASHI (T.), MURAI (F.), SEKI (K.) - Room-temperature single-electron memory. - IEEE transactions on electron devices ; vol. 41 ; no 9 ; pp. 1628-1638 (1994).
(5) - DEXLER (E.) - Engines of Creation. - Anchor Books Editions, 1986 (1990).
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