נקודות קוונטיות, "אטומים מלאכותיים" זעירים שחוללו מהפכה בננוטכנולוגיה, זוהו עם פרס נובללכימיה 2023.
מוני בוואנדי, לואי ברוס ואלכסיי אקימוב זכו לכבוד על ידי האקדמיה המלכותית השוודית למדעים על עבודתם החלוצית ביצירה ויישום של מבנים מלאכותיים אלה.
ראה עוד
6 מחוות יומיות פשוטות שיכולות לשנות את היום של מישהו -...
5 גזעי כלבים שלעולם לא יכולים להיכנס לבריכות שחייה, על פי...
נקודות קוונטיות הן ננו-חלקיקים שנוצרו מחומרים מוליכים למחצה, הידועים גם בשם ננו-גבישים. מה שהופך אותם לבולטים הוא גודלם הקטן ביותר, בגודל של כמה מיליוניות המילימטר בלבד.
הקטנת קנה המידה הזו גורמת להם לעבוד על פי עקרונות קוונטיים, וכתוצאה מכך מאפיינים אופטיים ואלקטרוניים ייחודיים.
לחלקיקים כאלה יש את היכולת להעביר אלקטרונים ולפלוט אור בצבעים שונים כאשר הם מגורים על ידי אור או חשמל. וריאציה צבעונית זו נעה בין כחול בנקודות הקוונטיות הקטנות ביותר לצהוב ואדום בנקודות הגדולות ביותר.
זוכי פרס נובל לכימיה לשנת 2023. (תמונה: ניקלאס אלמהד באמצעות BBC/רפרודוקציה)
סיפור גילוי הנקודות הקוונטיות הוא מסע של התמדה מדעית. הפיזיקאי הסובייטי אלכסיי אקימוב היה הראשון שצפה בהם בגבישים ב-1981, בעבודה עם זכוכית צבועה בכלורי נחושת.
אקימוב הבחין שגודל הננו-גבישים משפיע על ספיגת האור, ובכך הדגים אפקט קוונטי תלוי-גודל.
הכימאי האמריקני לואיס ברוס מאוניברסיטת קולומביה הרחיב על ממצאים אלה על ידי התבוננות בכך ההשפעה הקוונטית התלויה בגודל התרחשה גם בחלקיקים שצפו פנימה בחופשיות נוזלים.
ההתקדמות הגיעה לשיא ב-1993, כאשר הכימאי הצרפתי מוני בונדי, מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), הצליח ליצור ננו-גבישים בגודל מסוים באמצעות טכניקות של הזרקת חומרים לתוך ממס מחומם, וכתוצאה מכך גבישים "כמעט מושלם."
היישומים המעשיים של נקודות קוונטיות מגוונים. הם כבר קיימים במוצרים מסחריים, כגון פנלים סולאריים, מערכות תאורה ומסכי טלוויזיה המבוססים על טכנולוגיית QLED.
יתר על כן, יש להם פוטנציאל גדול בתחומים כמו אלקטרוניקה גמישה, חיישנים זעירים, תאים סולאריים דקים יותר ותקשורת קוונטית מוצפנת.
מריה חוסה רואדס לאמה, פרופסור במחלקה לכימיה פיזיקלית באוניברסיטת גרנדה, מדגישה שנקודות קוונטיות לאפשר קבלת תמונות ברמה תוך-תאית, שיכולה להיות בסיסית לאבחון וטיפול במחלות, כגון מחלת הסרטן.
פרס נובל לכימיה לשנת 2023 מדגיש גם את החשיבות של מחקר בסיסי לפיתוח יישומים טכנולוגיים.
אמיליו פאלומרס, מנהל המכון הקטלאני למחקר כימי (ICiQ), מדגיש שתגליות כאלה מחזקות את הרעיון שאין יישומים טכנולוגיים ללא בסיס מחקר מוצק.
