جایزه نوبل از مخترعان نانوذرات "نقطه کوانتومی" تجلیل شد | مجله کوانتا

نانوکریستالی را آنقدر کوچک تصور کنید که مانند یک اتم رفتار کند. Moungi G. Bawendi، Louis E. Brus و Alexei I. Ekimov - کاشفان این "نقاط کوانتومی" و توسعه دهنده روشی دقیق برای سنتز آنها - جایزه نوبل شیمی 2023 را دریافت کردند. کمیته نوبل گفت که نقاط کوانتومی در حال حاضر نقش مهمی در الکترونیک و زیست پزشکی، مانند تحویل دارو، تصویربرداری و تشخیص های پزشکی ایفا می کنند و در آینده کاربردهای امیدوارکننده تری دارند.

نقاط کوانتومی که گاهی اتم‌های مصنوعی نیز نامیده می‌شوند، نانوبلورهای دقیقی هستند که از یک ماده نیمه‌رسانا مانند سیلیکون ساخته شده‌اند که فقط چند نانومتر عرض دارند - به اندازه‌ای کوچک که رفتاری مشابه با اتم‌های منفرد دارند، اگرچه اندازه آنها صد یا چند هزار اتم است. به دلیل اندازه کوچکشان، خواص کوانتومی از خود نشان می دهند: الکترون ها در سطوح انرژی خاصی در درون خود به دام افتاده اند، به این معنی که آنها فقط می توانند طول موج های خاصی از نور ساطع کنند. بنابراین، با کنترل اندازه ذرات، محققان می توانند برنامه ریزی کنند که چه رنگی چشمک می زنند.

صبح امروز در مراسم اعلام جایزه نوبل، یوهان اکویست، رئیس کمیته نوبل شیمی، مجموعه ای از پنج فلاسک را به نمایش گذاشت که هر کدام حاوی مایعی بود که رنگ متفاوتی داشت. داخل آن نقاط کوانتومی در محلول مایع وجود داشت. اندازه هر نقطه کوانتومی منفرد چند میلیونیم میلی متر است و هر کریستال حاوی چند هزار نقطه از آن است. اکویست گفت: در این اندازه کوچک، «مکانیک کوانتومی شروع به انجام انواع ترفندها می کند».

هاینر لینکه، یکی از اعضای کمیته نوبل شیمی و استاد نانوفیزیک توضیح داد که مکانیک کوانتومی پیش‌بینی می‌کند که اگر یک الکترون را بگیرید و آن را در فضای کوچکی فشار دهید، تابع موج الکترون فشرده می‌شود. هرچه فضا را کوچکتر کنید، انرژی الکترون بزرگتر است، به این معنی که می تواند انرژی بیشتری به یک فوتون بدهد. در اصل، اندازه یک نقطه کوانتومی تعیین می کند که چه رنگی می درخشد. کوچکترین ذرات به رنگ آبی می درخشند در حالی که ذرات بزرگتر به رنگ زرد و قرمز می درخشند.

اکویست گفت: برای مدت طولانی، مردم فکر می کردند که نمی توان ذرات را به این اندازه کوچک ساخت. در دهه 1980، الکسی اکیموف برای اولین بار این اثر رنگی را برای ذرات کلرید مس غوطه ور در یک لیوان مشاهده کرد و چند سال بعد لوئیس بروس آن را برای نانوذرات شناور آزاد در محلول مایع مشاهده کرد. به گفته اکویست، باوندی "روش شیمیایی مبتکرانه" را برای ساختن نانوذرات کامل با اندازه های دقیق و با کیفیت بالا اختراع کرد.

کاربردهای این نانوذرات از نمایشگرهای LED و سلول های خورشیدی گرفته تا تصویربرداری در بیوشیمی و پزشکی را شامل می شود. اکویست گفت: «این دستاوردها نقطه عطف مهمی در فناوری نانو است.

این مقاله با جزئیات بیشتر در طول روز به روز می شود.

مقالات مربوط به جوایز نوبل شیمی در سال های گذشته:

2022: نوآوران مولکول‌ساز برنده جایزه نوبل شیمی شدند

2021: جایزه نوبل شیمی به تکنیک ساخت مولکول ها افتخار می کند

2020: جایزه نوبل شیمی به «قیچی ژنتیکی» کریسپر اهدا شد

2019: جایزه نوبل برای باتری های لیتیوم یونی و برق قابل حمل

2018: سه بیوشیمیست برای کارگردانی تکامل برنده نوبل شیمی شدند

2017: تصویربرداری Supercool Protein Imaging جایزه نوبل را دریافت کرد و پیوند نادیده گرفته شده بین دو مورد از جوایز نوبل امسال