The Royal Swedish Academy of Sciences. Science Editors: Peter Brzezinski, Heiner Linke, Johan Åqvist, the Nobel Committee for Chemistry Text: Ann Fernholm Translator: Clare Barnes Illustrations: Johan Jarnestad Editor: Alicia Hegner
El Premio Nobel de Química 2023: Moungi G. Bawendi , Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov reciben el Premio Nobel de Química 2023 por el descubrimiento y desarrollo de los puntos cuánticos.
Estas diminutas partículas tienen propiedades únicas y ahora difunden su luz desde pantallas de televisión y lámparas LED. Catalizan reacciones químicas y su luz clara puede iluminar el tejido tumoral para un cirujano.
El tamaño importa en la nanoescala
En el nanomundo, las cosas realmente se comportan de manera diferente. Una vez que el tamaño de la materia comienza a medirse en millonésimas de milímetro, comienzan a ocurrir fenómenos extraños (efectos cuánticos) que desafían nuestra intuición. Todos los premios Nobel de Química de 2023 han sido pioneros en la exploración del nanomundo. A principios de los años 80, Louis Brus y Alexei Ekimov lograron crear, independientemente unos de otros, puntos cuánticos, que son nanopartículas tan pequeñas que los efectos cuánticos determinan sus características. En 1993, Moungi Bawendi revolucionó los métodos de fabricación de puntos cuánticos, logrando que su calidad fuera extremadamente alta, un requisito previo vital para su uso en la nanotecnología actual.
Gracias al trabajo de los galardonados, la humanidad ahora puede aprovechar algunas de las propiedades peculiares del nanomundo. Los puntos cuánticos se encuentran ahora en productos comerciales y se utilizan en muchas disciplinas científicas, desde la física y la química hasta la medicina, pero nos estamos adelantando.
Descubramos los antecedentes del Premio Nobel de Química 2023.
Durante décadas, los fenómenos cuánticos en el nanomundo fueron sólo una predicción. Cuando Alexei Ekimov y Louis Brus produjeron los primeros puntos cuánticos, los científicos ya sabían que, en teoría, podrían tener características inusuales. En 1937, el físico Herbert Fröhlich ya había predicho que las nanopartículas no se comportarían como otras partículas. Exploró las consecuencias teóricas de la famosa ecuación de Schrödinger , que muestra que cuando las partículas se vuelven extremadamente pequeñas hay menos espacio para los electrones del material. A su vez, los electrones, que son a la vez ondas y partículas, se comprimen entre sí. Fröhlich se dio cuenta de que esto provocaría cambios drásticos en las propiedades del material.
Los investigadores quedaron fascinados con esta idea y, utilizando herramientas matemáticas, lograron predecir numerosos efectos cuánticos dependientes del tamaño. También trabajaron para tratar de demostrarlos en la realidad, pero era más fácil decirlo que hacerlo porque necesitaban esculpir una estructura que era aproximadamente un millón de veces más pequeña que la cabeza de un alfiler.
Pocas personas pensaron que se podrían utilizar los efectos cuánticos
Aún así, en la década de 1970, los investigadores lograron crear dicha nanoestructura. Utilizando un tipo de haz molecular, crearon una capa nanofina de material de recubrimiento encima de un material a granel. Una vez que se completó el ensamblaje, pudieron demostrar que las propiedades ópticas del recubrimiento variaban dependiendo de qué tan delgado fuera, una observación que coincidía con las predicciones de la mecánica cuántica.
Este fue un gran avance, pero el experimento requirió tecnología muy avanzada. Los investigadores necesitaban tanto un vacío ultra alto como temperaturas cercanas al cero absoluto, por lo que pocas personas esperaban que los fenómenos de la mecánica cuántica se pusieran en práctica. Sin embargo, de vez en cuando la ciencia ofrece lo inesperado y, esta vez, el punto de inflexión se debió al estudio de un antiguo invento: el vidrio coloreado........
Nueva presentación el 07 de octubre.
Cordiales saludos.
Dr. Anibal E. Bagnarelli,
Bioquímico-Farmacéutico,UBA.
Ciudad de Buenos Aires, R. Argentina
