Los
científicos Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov, que
actualmente trabajan en EE UU, han recibido el galardón por desarrollar
pequeñísimos componentes de nanotecnología: coloridos cristales formados por
unos pocos miles de átomos. Entre sus muchas aplicaciones, difunden su luz en
televisores y lámparas LED, además de guiar a los cirujanos para extirpar los
tumores.
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha conceddido el Premio Nobel de
Química 2023 a Moungi G. Bawendi del
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Louis E. Brus de
la Universidad de Columbia y Alexei I. Ekimov de
la compañía Nanocrystals Technology "por el descubrimiento y la síntesis
de puntos cuánticos". Los tres investigadores, que
desarrollan su trabajo en centros de EE UU, plantaron una importante
semilla para la nanotecnología.
Un punto
cuántico es un cristal nanométrico que suele estar formado por unos pocos miles
de átomos. En términos de dimensiones, tiene la misma relación con un balón de
fútbol que este con el tamaño de la Tierra. Son nanopartículas tan
diminutas que su tamaño determina sus propiedades.
El tamaño de un punto cuántico es a un balón de fútbol, lo que a este a la Tierra. / ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Los tres
premios Nobel de Química 2023 han logrado producir partículas tan pequeñas que
sus propiedades están determinadas por estos fenómenos cuánticos.
"Los puntos cuánticos tienen muchas propiedades fascinantes e
inusuales. Y lo que es más importante, tienen diferentes colores en función de
su tamaño", afirma Johan Åqvist,
presidente del Comité Nobel de Química.
Los
físicos sabían hacía tiempo que, en teoría, podían surgir efectos cuánticos
dependientes del tamaño en las nanopartículas, pero en aquel momento era casi
imposible esculpir en nanodimensiones. Por eso, pocos creían que estos
conocimientos fueran a tener un uso práctico.
Avance hacia las aplicaciones
Sin embargo, a principios de la década de 1980, Alexei Ekimov (antigua URSS, 1945), consiguió crear efectos cuánticos dependientes
del tamaño en cristal coloreado. El color
procedía de nanopartículas de cloruro de cobre y Ekimov demostró que el tamaño
de las partículas afectaba al colorido del cristal a través de efectos cuánticos.
Estos
efectos surgen cuando las partículas se ‘encogen’: su tamaño determina el espacio
disponible para los electrones, afectando a sus propiedades ópticas. Los puntos
cuánticos absorben la luz y luego la emiten a otra longitud de onda, y se
observa así que su color depende del tamaño de la partícula.
Unos años más tarde, Louis Brus (Cleveland,
EE UU, 1943), fue el primer científico del mundo en demostrar
efectos cuánticos dependientes del tamaño en partículas que flotan libremente
en un fluido.
Después, en 1993, Moungi Bawendi (París,
Francia, 1961), revolucionó la producción
química de puntos cuánticos, obteniendo partículas casi perfectas. Esta alta
calidad era necesaria para poder utilizarlas en aplicaciones.
Esquema del método de Moungi Bawendi para producir puntos cuánticos: inyección de sustancias para generar cristales de seleniuro de cadmio (1), que dejaban de formarse cuando el disolvente se enfriaba (2). Al volverlo a calentar, crecían de nuevo los cristales, más grandes si se dejaban más tiempo (3). / ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
En la actualidad, los puntos cuánticos son de gran importancia en nanotecnología. Estos pequeñísimos
componentes iluminan monitores de ordenador y pantallas de televisión
basados en la tecnología QLED (Quantum Dot Light Emitting Diode).
También añaden matices a la luz de algunas lámparas LED, y los bioquímicos
y médicos los utilizan para cartografiar tejidos biológicos.
Además, ayudan a los cirujanos en
sus intervenciones, como la extirpación de tejidos tumorales.
Los puntos cuánticos están aportando grandes beneficios a la humanidad,
destacan los responsables del Nobel. La comunidad científica también cree que
en el futuro podrían contribuir a la electrónica flexible,
los sensores diminutos, las células solares más finas y la comunicación cuántica encriptada. La exploración del potencial de estas diminutas
partículas no ha hecho más que empezar.
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