جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ به تحقیقات در حوزه «نقاط کوانتومی» رسید

مونگ باوندی از موسسه فناوری ماساچوست آمریکا، لوییس بروس از دانشگاه کلمبیا و آلکسی اکیموف از شرکت نانو کریستال تکنولوژی که روی سنتز و توسعه نقاط کوانتومی کار می‌کنند، به دلیل دستاوردهای خود در این حوزه، موفق به دریافت جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ شدند. مونگ باوندی متولد ۱۹۶۱ شیمیدان آمریکایی است که اصالتی فرانسوی-تونسی دارد. لوییس براوس شیمیدان ۷۹ ساله آمریکایی و کاشف نانوکریستال های نیمه هادی کلوئیدی معروف به نقاط کوانتومی است. الکسی اسکیموف نیز یک فیزیکدان روسی متولد ۱۹۴۵ میلادی است.

Moungi G. Bawendi، Louis E. Brus و Alexei I. Ekimov جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ را برای کشف دسته‌ای از ذرات بسیار کوچک که اکنون به‌عنوان «نقاط کوانتومی» شناخته می شوند، دریافت کردند. آنها اقدام به توسعه روشی دقیق برای سنتز نقاط کوانتومی کردند. به گفته کمیته نوبل، نقاط کوانتومی در حال حاضر نقش مهمی در الکترونیک و زیست پزشکی، مانند تحویل دارو، تصویربرداری و تشخیص‌های پزشکی ایفا می‌کنند و کاربردهای امیدوارکننده تری در آینده دارند.
نقاط کوانتومی، که گاهی اتم‌های مصنوعی نیز نامیده می‌شوند، نانوبلورهای دقیقی هستند که از سیلیکون و سایر مواد نیمه‌رسانا ساخته شده‌اند که عرض آن‌ها فقط چند نانومتر است، به اندازه‌ای کوچک که می‌تواند خواص کوانتومی را درست مانند اتم‌های منفرد از خود نشان دهد، اگرچه اندازه آنها صد یا چند هزار اتم است. از آنجایی که الکترون‌ها می‌توانند در سطوح انرژی خاصی در درون این ساختارها به دام بیفتند، این نانوبلور‌ها می‌توانند تنها طول موج‌های خاصی از نور را ساطع کنند. با کنترل اندازه این ذرات، محققان می‌توانند دقیقا برنامه ریزی کنند که نقاط کوانتومی هنگام تحریک چه رنگی ایجاد می‌کنند.
در مراسم اعلام جایزه نوبل، یوهان اکویست، رئیس کمیته نوبل شیمی، مجموعه‌ای از پنج ظرف را به نمایش گذاشت که هر کدام حاوی مایعی بودند که رنگ‌های متفاوتی داشتند. اکویست گفت: «در چنین ابعاد بسیار کوچکی، مکانیک کوانتومی شروع به انجام انواع ترفندها می‌کند».
هاینر لینکه، عضو 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 محصور کنید، تابع موج الکترون فشرده می‌شود. هرچه فضا را کوچکتر کنید، انرژی الکترون بزرگتر می‌شود، به این معنی که می‌تواند انرژی بیشتری به یک فوتون بدهد. در اصل، اندازه یک نقطه کوانتومی تعیین می‌کند که چه رنگی باشد. کوچکترین ذرات به رنگ آبی می‌درخشند، در حالی‌که ذرات بزرگتر به رنگ زرد و قرمز در می‌آیند.
در دهه ۱۹۸۰، اکیموف برای اولین بار این اثر رنگی را برای ذرات کلرید مس غوطه‌ور در یک لیوان مشاهده کرد و چند سال بعد لوئیس بروس آن را برای نانوذرات شناور در محلول مایع مشاهده کرد.
به گفته اکویست، باوندی و همکارانش یک روش شیمیایی مبتکرانه را برای ساختن نانوذرات با اندازه‌های دقیق و با کیفیت بالا ابداع کرده است.
کاربردهای این نانوذرات از نمایشگرهای LED و سلول‌های خورشیدی گرفته تا تصویربرداری در بیوشیمی و پزشکی را شامل می‌شود. اکویست گفت: «این دستاوردها نقطه عطف مهمی در حوزه فناوری نانو است.»