Los puntos cuánticos, que alguna vez se consideraron imposibles de fabricar, se han convertido en un componente común en monitores de computadora, pantallas de televisión y lámparas LED, entre otros usos. Tres de los científicos que fueron pioneros en estos coloridos nanocristales (Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov)fueron galardonados el Premio Nobel de Química 2023 otorgado por la Real Academia Sueca de Ciencias “para el descubrimiento y síntesis de puntos cuánticos”. La noticia ya había aparecido en los medios suecos (algo raro) cuando Johan Aqvist, presidente del comité del Premio Nobel de Química de la Academia, hizo el anuncio oficial, junto con cinco viales que contenían puntos cuánticos de muchos colores alineados ante él a modo de imagen visual. mostrar. ayuda.
Un punto cuántico es una pequeña esfera semiconductora de unas pocas docenas de átomos de diámetro. En la cabeza de un alfiler podrían caber miles de millones, y cuanto más pequeños puedas hacerlos, mejor. En estas pequeñas escalas, los efectos cuánticos entran en juego y confieren a los puntos propiedades eléctricas y ópticas superiores. Brillan intensamente cuando les llega la luz, y el color de esa luz está determinado por el tamaño de los puntos cuánticos. Los puntos más grandes emiten una luz más roja; los puntos más pequeños emiten una luz más azul. De modo que es posible adaptar los puntos cuánticos a frecuencias de luz específicas simplemente cambiando su tamaño.
Los físicos han pensado desde la década de 1930 que las partículas a nanoescala se comportarían de manera diferente. Esto se debe a que, según la mecánica cuántica, hay mucho menos espacio para los electrones cuando las partículas son tan pequeñas, lo que aprieta los electrones con tanta fuerza que las propiedades de los materiales pueden cambiar drásticamente. En la década de 1970, los científicos lograron fabricar películas delgadas a nanoescala sobre materiales a granel que tenían propiedades ópticas dependientes del tamaño, de acuerdo con predicciones anteriores. Pero producir estas películas requería condiciones de vacío ultraalto y temperaturas cercanas al cero absoluto, por lo que nadie esperaba que tuvieran mucho uso práctico.
Niklas Elmehed
Una solución surgió del estudio del antiguo vidrio coloreado. Los vidrieros se dieron cuenta hace mucho tiempo de que podían añadir plata, oro o cadmio al vidrio fundido, variar la temperatura y controlar el proceso de enfriamiento para producir diferentes tonos de vidrio coloreado. Más tarde, los científicos se dieron cuenta de que los colores surgían de pequeñas partículas dentro del vidrio y que el color específico dependía del tamaño de estas partículas.
A finales de la década de 1970, el recién nombrado doctor Ekimov comenzó a investigar las propiedades ópticas del vidrio coloreado en el Instituto Óptico Estatal SI Vavilov en lo que entonces era la Unión Soviética. Recurrió a algunos de los métodos de diagnóstico óptico que utilizó en su investigación doctoral sobre semiconductores, iluminando los materiales y midiendo cómo se absorbían para aprender más sobre la estructura cristalina.
Ekimov comenzó a teñir su vidrio fabricado en laboratorio con cloruro de cobre y radiografió el vidrio resultante después de enfriarlo. Descubrió que se formaban pequeños cristales de cloruro de cobre y la forma en que los producía (variando la temperatura entre 500 °C y 700 °C y tiempos de calentamiento de una a 96 horas) afectaba los tamaños, que oscilaban entre aproximadamente 2 nm y 30 nm. . Además, el tamaño de las partículas afectó a la absorción de luz del vidrio, al igual que las películas delgadas creadas en la década de 1970: cuanto más pequeñas eran las partículas, más luz azul absorbían. Estos fueron los primeros puntos cuánticos fabricados deliberadamente en el laboratorio.
Desafortunadamente, el artículo de Ekimov de 1981 anunciando su descubrimiento fue publicado en una revista soviética y, por lo tanto, los investigadores de otras partes del mundo no tuvieron acceso. Esto incluyó a Brus, quien publicó un artículo en 1983 anunciando su descubrimiento de nanopartículas que flotaban libremente en una solución que también mostraba efectos ópticos dependientes del tamaño.
