Quali punti quantici sono stati premiati per la loro scoperta e sintesi?

IL Punti quantici Sono i componenti più piccoli della nanotecnologia, piccolissimi, solo pochi milionesimi di millimetro. Sono strutture artificiali create in laboratorio da materiali semiconduttori, conosciuti anche come nanocristalli. Le sue dimensioni sono così piccole che le sue qualità sono determinate da fenomeni di natura quantistica.

Possiede Proprietà ottiche ed elettroniche unicheCompresa la capacità di trasferire elettroni ed emettere luci di diversi colori quando stimolati con luce o elettricità. I più piccoli sono blu, i più grandi sono gialli e rossi.

La sua scoperta e sintesi sono state riconosciute con… Premio Nobel per la Chimica 2023che ha premiato Monge Boundy, Louis Bruce e Alexei Ekimov per il loro lavoro in questo campo.

Le strane proprietà che hanno questi nanocristalli Una rivoluzione nei prodotti commerciali Come gli schermi televisivi o le luci a LED, e vengono utilizzati in molte discipline scientifiche, come la fisica, la chimica o la medicina, dove hanno iniziato a essere utilizzati nel trattamento sperimentale del cancro.

Queste piccole strutture “È in grado di confinare gli elettroni in aree minuscole, migliaia di volte più piccole dello spessore di un capello umano”.spiega David Sanchez, ricercatore presso l’Istituto di fisica interdisciplinare e sistemi complessi (IFISC-CSIC-UIB), con sede a Palma di Maiorca, in Spagna.

In natura, gli elettroni sono confinati all’interno degli atomi, ma sono difficili e costosi da manipolare. “Grazie ai punti quantici, Gli elettroni possono essere intrappolati per facilitarne lo studio. Pertanto, i punti quantici sono chiamati “atomi artificiali”.

I fisici sanno da tempo che, in teoria, le nanoparticelle possono avere effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni, ma particelle così piccole erano quasi impossibili da scolpire, quindi pochi pensavano che questa conoscenza potesse avere applicazioni pratiche.

Già nel 1937 il fisico Herbert Froehlich aveva predetto che le nanoparticelle non si sarebbero comportate come le altre particelle, Ma lo faranno diversamente. In questo modo esplorò le conseguenze teoriche della famosa equazione di Schrödinger, la quale suggerisce che quando le particelle diventano molto piccole, c’è meno spazio per gli elettroni del materiale, e sono quindi schiacciati insieme.

Il risultato di ciò, concluse Frolik, sarebbe un cambiamento radicale nelle proprietà della materia. Questo è noto come “effetti quantistici”. Mettono alla prova la nostra intuizione. La sua applicazione però non fu facile, perché per dimostrarlo si dovette creare una struttura un milione di volte più piccola della capocchia di uno spillo.

“Per molto tempo nessuno ha pensato che si potessero creare particelle così piccole”.Ma i vincitori di quest’anno hanno raggiunto proprio questo obiettivo, ha affermato l’Accademia reale svedese delle scienze annunciando il premio.

Materiale o fisico Alexei I. Ekimov (Unione Sovietica, 1945) fu il primo a osservare i punti quantici nel 1981 nei cristalli.

Lavorò il vetro tinto con cloruro di rame ed esponendolo a diverse temperature, producendo al suo interno minuscoli cristalli.

Ekimov si rese conto che l’assorbimento della luce da parte di un cristallo era influenzato dalle dimensioni di quelle molecole, i nanocristalli che si formavano. Quelli più grandi assorbono la luce nello stesso modo in cui lo fa normalmente il cloruro di rame. Tuttavia, più piccole sono le particelle, più blu è la luce che assorbono.

Il fisico della società statunitense Nanocrystals Technology capì allora che stava osservando un effetto quantistico dipendente dalle dimensioni.

Dopo anni, Chimico americano Louis E. Bruce (1943)I ricercatori della Columbia University sono riusciti a dimostrare che questi effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni si osservano anche nelle particelle che fluttuano liberamente in un liquido.

Brun stava lavorando con le nanoparticelle di solfuro di cadmio quando notò che le particelle più grandi assorbivano la luce alla stessa lunghezza d’onda del solfuro di cadmio normalmente, ma più piccole erano queste particelle, più l’assorbimento si spostava verso il blu.

Per comprendere la portata di queste scoperte, l’Accademia svedese delle scienze suggerisce di immaginarlo La tavola periodica avrebbe improvvisamente acquisito una terza dimensione.

“Le proprietà di un elemento sono influenzate non solo dal numero di gusci elettronici e dal numero di elettroni nel guscio esterno, ma su scala nanometrica anche la dimensione è importante. Un chimico che vuole sviluppare un nuovo materiale avrà un altro fattore da considerare giocare con”, ha scritto la fondazione in una dichiarazione in merito al premio. Che ovviamente stimola l’immaginazione dei ricercatori!”

Il lavoro di Ekimov e Brun è stato completato nel 1993 da Chimico francese Mongi-Baundy (Parigi, 1961).

Fino ad allora, i metodi utilizzati per produrre nanoparticelle producevano risultati di qualità inaspettata. Ma quell’anno, il team di Boundy del Massachusetts Institute of Technology (MIT) è riuscito a iniettare i vari materiali che compongono i nanocristalli in un solvente riscaldante. Quando il solvente fu saturo, iniziarono a formarsi contemporaneamente piccoli cristalli.

Il team è riuscito a creare nanocristalli di dimensioni specifiche modificando la temperatura della soluzione, ottenendo cristalli “quasi perfetti”, come ha spiegato l’Accademia svedese.

In questo modo, i punti quantici hanno un gran numero di applicazioni pratiche, sia ora che in futuro. “I ricercatori credono che in futuro si potrà contribuire all’elettronica flessibile, (Per creare) minuscoli sensori, celle solari più sottili e comunicazioni quantistiche crittografateL’Accademia reale svedese ha osservato che stiamo appena iniziando a esplorare il potenziale di queste piccole particelle.

“I punti quantici forniscono quindi grandi benefici all’umanità”.L’istituzione che assegna il Premio Nobel ha aggiunto. Oggi hanno plasmato i prodotti commerciali che molte persone hanno nelle loro case.

“Possono essere utilizzati nella realizzazione di pannelli solari, nei sistemi di illuminazione di display e televisori basati sulla tecnologia QLED e ovviamente in biomedicina, poiché Permettono di ottenere immagini a livello intracellulare che possono essere molto utili nella diagnosi e nel trattamento di malattie come il cancro.“, afferma María José Ruedas Lama, Professoressa del Dipartimento di Chimica Fisica della Facoltà di Farmacia dell’Università di Granada, citata da SMC.

Il premio inoltre “rafforza l’idea che non esistono applicazioni tecnologiche senza ricerca fondamentale”, ha affermato Emilio Palomares, direttore dell’Istituto Catalano di Ricerca Chimica (ICiQ), citato dalla stessa rete.