Nobel z chemii za kropki kwantowe
Królewska Szwedzka Akademia Nauk podjęła decyzję o przyznaniu nagrody Nobla 2023 z chemii Moungi G. Bawendi, Louisowi E. Brusowi i Alexeiowi I. Ekimovowi „za odkrycie i syntezę kropek kwantowych”.
W oficjalnym komunikacie Komitetu Noblowskiego Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, która odpowiada za przyznawanie Nagród Nobla z fizyki (o czym informowaliśmy) i z chemii, mogliśmy przeczytać, że tegoroczna Nagroda Nobla z chemii 2023 to wyróżnienie za odkrycie i rozwój kropek kwantowych. Z pewnością kojarzycie je z ekranów nowoczesnych telewizorów QLED. Chodzi o nanotechnologię, nanocząstki tak małe, że sam ich rozmiar determinuje ich właściwości.
Każdy student chemii czy pasjonat tego przedmiotu zdaje sobie sprawę, że właściwości chemiczne każdego pierwiastka zależą od liczby posiadanych przez niego elektronów. Jednak gdy rozpatrujemy jakiś element w nanoskali, oprócz makroskopowych właściwości chemicznych, dochodzą do tego efekty kwantowe i to one zaczynają grać główną rolę w interakcji nanocząstek z otaczającą materią.
The 2023 #NobelPrize in Chemistry rewards the discovery and development of quantum dots, nanoparticles so tiny that their size determines their properties.
These particles have unique properties and now spread their light from television screens and LED lamps. They catalyse… pic.twitter.com/6rZxVFjXya
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2023
Kropki kwantowe w wielu współczesnych telewizorach, dzięki różnej wielkości tych nanocząstek mogą emitować światło o różnej długości fali, czyli o różnych kolorach, co pozwala w niedostępny wcześniej sposób pozyskiwać imponująco barwne obrazy. Kropki kwantowe są też dziś wykorzystywane m.in. w medycynie (są wykorzystywane do mapowania tkanek.
Wszystko zaczęło się od Aleksieja Ekimowa, który jeszcze na początku lat 80. XX wieku zaobserwował efekty kwantowe w szkle, wykorzystując nanocząstki chlorku miedzi. To on wykazał, ze wielkość cząstki wpływa na kolor szkła i odpowiadają za to efekty kwantowe, a nie klasyczne reakcje chemiczne.
Nieco później, pod koniec lat 80. XX wieku drugi z laureatów, Louis Brus, udowodnił zależne od wielkości kropek kwantowych efekty kwantowe w cząstkach swobodnie pływających w cieczy. Zrobił to jako pierwszy na świecie.
Wreszcie w 1993 roku Moungi Bawendi, trzeci ze świeżo upieczonych noblistów z chemii, opracował bardzo wysokiej jakości proces produkcyjny kropek kwantowych, to pozwoliło wykorzystać te nanocząstki w komercyjnych zastosowaniach i na skalę przemysłową, co ma miejsce dziś.
