Quantenpunkte, winzige „künstliche Atome“, die die Nanotechnologie revolutionierten, wurden mit dem erkannt NobelpreisChemie 2023.
Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov wurden von der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften für ihre Pionierarbeit bei der Schaffung und Anwendung dieser künstlichen Strukturen geehrt.
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Quantenpunkte sind Nanopartikel aus Halbleitermaterialien, auch Nanokristalle genannt. Sie zeichnen sich durch ihre extrem geringe Größe aus, die nur wenige Millionstel Millimeter misst.
Durch diese Verkleinerung arbeiten sie nach Quantenprinzipien, was zu einzigartigen optischen und elektronischen Eigenschaften führt.
Solche Teilchen haben die Fähigkeit, Elektronen zu transportieren und Licht in verschiedenen Farben auszusenden, wenn sie durch Licht oder Elektrizität angeregt werden. Diese Farbvariation reicht von Blau bei den kleinsten Quantenpunkten bis zu Gelb und Rot bei den größten.
Gewinner des Nobelpreises für Chemie 2023. (Bild: Niklas Elmehed über BBC/Reproduktion)
Die Geschichte der Entdeckung der Quantenpunkte ist eine Reise wissenschaftlicher Beharrlichkeit. Der sowjetische Physiker Alexei Ekimov beobachtete sie 1981 als erster in Kristallen, indem er mit Kupferchlorid gefärbtes Glas arbeitete.
Ekimov stellte fest, dass die Größe der Nanokristalle die Lichtabsorption beeinflusste und demonstrierte damit einen größenabhängigen Quanteneffekt.
Der amerikanische Chemiker Louis Brus von der Columbia University erweiterte diese Erkenntnisse durch die Beobachtung Der größenabhängige Quanteneffekt trat auch bei frei darin schwebenden Teilchen auf Flüssigkeiten.
Die Fortschritte erreichten ihren Höhepunkt im Jahr 1993, als es dem französischen Chemiker Moungi Bawendi vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) gelang, etwas zu erschaffen Nanokristalle einer bestimmten Größe durch Techniken der Injektion von Substanzen in ein erhitztes Lösungsmittel, was zu Kristallen „fast“ führt perfekt."
Die praktischen Anwendungen von Quantenpunkten sind vielfältig. Sie sind bereits in kommerziellen Produkten enthalten, z Solarplatten, Beleuchtungssysteme und Fernsehbildschirme auf Basis der QLED-Technologie.
Darüber hinaus haben sie großes Potenzial in Bereichen wie flexibler Elektronik, winzigen Sensoren, dünneren Solarzellen und verschlüsselter Quantenkommunikation.
María José Ruedas Llama, Professorin am Institut für Physikalische Chemie der Universität Granada, betont, dass Quantenpunkte ermöglichen es, Bilder auf intrazellulärer Ebene zu erhalten, die für die Diagnose und Behandlung von Krankheiten wie z. B. von grundlegender Bedeutung sein können Krebs.
Auch der Nobelpreis für Chemie 2023 unterstreicht die Bedeutung der Grundlagenforschung für die Entwicklung technologischer Anwendungen.
Emilio Palomares, Direktor des katalanischen Instituts für chemische Forschung (ICiQ), betont, dass solche Entdeckungen die Vorstellung bestärken, dass es ohne eine solide Forschungsbasis keine technologischen Anwendungen gibt.
