Nagrodę Nobla z chemii w 2023 roku otrzymali
Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus i Alexei I. Ekimov
„za odkrycie i syntezę kropek kwantowych”.
Co odkryli nobliści?
Kropki kwantowe to bardzo małe cząsteczki, nazywane także nanocząsteczkami, których właściwości zależą od ich rozmiaru. Każdy, kto uczy się chemii wie, że właściwości pierwiastka zależą od liczby posiadanych przez niego elektronów. Jednakże, gdy materia kurczy się do nanowymiarów, zaczynają działać prawa chemii i fizyki kwantowej, a nie klasycznej. Oznacza to, że ich zachowanie jest bardzo różne od funkcjonowania większych obiektów, które znamy z codziennego życia. Przykładowo, kolory tych kropek kwantowych zależą od ich rozmiaru.
Dlaczego ich odkrycia są takie ważne?
Badacze od dawna wiedzieli, że teoretycznie w nanocząstkach o odpowiednio niewielkich rozmiarach mogą wystąpić efekty kwantowe. Jednak precyzyjne działanie w tak małych wymiarach długo było postrzegane jako niemożliwe. Dlatego niewiele osób wierzyło, że wiedza ta znajdzie zastosowanie w praktyce. Dopiero prace tych trzech naukowców pozwoliły na stworzenie kropek kwantowych i zrozumienie ich właściwości. Alexei Ekimov z Nanocrystals Technology Inc. jako pierwszy zauważył efekty kwantowe w nanocząsteczkach umieszczonych w kolorowym szkle już w latach 80. Następnie Louis Brus z Columbia University udowodnił, że efekty kwantowe zachodzą także w nanocząsteczkach swobodnie unoszących się w płynie. W 1993 roku Moungi Bawendi z Massachusetts Institute of Technology wprowadził rewolucyjne metody chemiczne, które pozwoliły na produkcję prawie idealnych kropek kwantowych, co było niezbędne do ich praktycznego zastosowania.
Kropki kwantowe zaczęły być wykorzystywane w różnych dziedzinach. Są używane w ekranach komputerowych i telewizorach opartych na technologii QLED, co sprawia, że obrazy są bardziej jasne i żywe. Dodatkowo, dodają one barw do światła niektórych lamp LED. Pomagają biochemikom oraz lekarzom zobaczyć tkanki biologiczne, co jest niezwykle ważne podczas operacji chirurgicznych. Naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości kropki kwantowe znajdą zastosowanie w kolejnych produktach elektronicznych, czujnikach, jeszcze cieńszych niż dziś ogniwach słonecznych, czy szyfrowanej komunikacji kwantowej.
