Za odkrycie i syntezę kropek kwantowych. Chemiczny Nobel 2023 r. dla Moungi G. Bawendiego, Louisa E. Brusa i Alexeia I. Ekimova

Kropki kwantowe, które odkryli i które nauczyli się syntetyzować, to półprzewodnikowe (na przykład krzemowe) obiekty o strukturze kryształu. Takie sztuczne atomy. Maleńkie, czyli o rozmiarach rzędu miliardowych części metra (stąd ogólna nazwa – nanocząstki). W tym roku komisja noblowska zadbała o poręczne, przemawiające do wyobraźni porównania, pomagające zrozumieć wagę osiągnięć nagrodzonych: porównała kropkę kwantową do piłki futbolowej. Ta sama proporcja rozmiarów dotyczy piłki i kuli ziemskiej.

Rozmiary sprawiają, że dominującą rolę w kształtowaniu właściwości takiej kropki odgrywają efekty kwantowe, związane z przeskokami elektronów między ściśle określonymi orbitami atomów (te cząstki elementarne są też bohaterami drugiego planu tegorocznej Nagrody Nobla z fizyki). Składają się wprawdzie z wielu atomów, ale zachowują jak pojedynczy. Przy okazji: kwantowy charakter rzeczywistości dał dziś o sobie znać także w makroświecie. Musiało dojść do jakiegoś rodzaju tunelowania, bo szwedzkie media podały nazwiska medalistów, zanim uczyniła to oficjalnie komisja noblowska.

Poddając kropki wpływowi światła ultrafioletowego, można uzyskać ciekawe efekty – choćby emisję fal o określonej długości. Kolor ten zależy m.in. od rozmiaru nanocząsteczki. I badaniem tej właśnie zależności zajmowali się nagrodzeni. Pierwsze sukcesy zaczęli odnosić już czterdzieści lat temu, kiedy nikt nie wierzył, że to możliwe.

„Kolorowe” kropki są wymarzonym elementem wysokiej jakości wyświetlaczy i źródeł światła. Niektórymi już wykładane są ekrany telewizorów. Przydadzą się w produkcji cieńszych niż współczesne ogniw fotowoltaicznych. Nieszkodliwe dla ludzkich tkanek będą w nich wędrować, wskazując chirurgom drogę do zmian nowotworowych. Biochemikom już pomagają w śledzeniu przebiegu badanych przez nich procesów. Liczba potencjalnych zastosowań jest długa – i otwarta.

Mistrzowie literatury, by wspomnieć inżynierów strumieni świadomości takich jak Jon Fosse (o którym to norweskim pisarzu mamy szansę usłyszeć już w czwartek, gdy będzie ogłaszany werdykt noblowskiej komisji literackiej) dowiedli, że rola kropek jest przeceniana. Dobra powieść poradzi sobie bez nich. W życiu codziennym, w technologiach nas otaczających rola kropek, tych kwantowych oczywiście, będzie jednak stale rosła.

O tegorocznych noblistach:

Moungi G. Bawendi, ur. w 1961 r. w Paryżu (Francja). Doktorat OBRONIŁ w 1988 r. na University of Chicago (USA). Profesor w Massachusetts Institute of Technology (MIT) W Cambridge (USA).

Louis E. Brus, ur. w 1943 r. w Cleveland, USA. Doktorat obronił w 1969 r. na Columbia University w Nowym Jorku (USA). Profesor na Columbia University.

Alexei I. Ekimov, urodzony w 1945 r. w byłym ZSRR. Doktorat obronił w 1974 r. w Ioffe Physical-Technical Institute (w Instytucie Fizyczno-Technicznym Ioffe) w Sankt Petersburgu (Rosja). Wcześniej pracował jako główny naukowiec w Nanocrystals Technology Inc. w Nowym Jorku (USA).

***

Nagroda w tej kategorii została ogłoszona 4 października 2023 r. w The Royal Swedish Academy of Sciences.