Nobel per la chimica 2023: premiate le nanotecnologie

Il Premio Nobel per la Chimica 2023 è stato assegnato agli scienziati Moungi G. Bawendi (Istituto di Tecnologia del Massachusetts – MIT, Cambridge, Usa), Louis E. Brus (Columbia University, New York, Usa), Alexei I. Ekimov (Nanocrystals Technology Inc., New York, Usa). Lo ha deciso l’Accademia Reale Svedese delle Scienze con la motivazione  “per la scoperta e la sintesi dei punti quantici”.

Punti quantici: il seme delle nanotecnologie

Il Premio Nobel per la Chimica 2023 premia la scoperta e lo sviluppo dei punti quantici, nanoparticelle così piccole che le loro dimensioni ne determinano le proprietà. Questi piccolissimi componenti della nanotecnologia diffondono la luce dei televisori e delle lampade a LED, e possono anche guidare i chirurghi quando rimuovono il tessuto tumorale, oltre a molte altre cose.

Chiunque studi chimica sa che le proprietà di un elemento sono regolate dal numero di elettroni che possiede. Tuttavia, quando la materia si riduce a nano-dimensioni, si verificano fenomeni quantistici che sono regolati dalle dimensioni della materia. Gli scienziati Premi Nobel per la Chimica 2023 sono riusciti a produrre particelle così piccole che le loro proprietà sono determinate da fenomeni quantistici. Le particelle, chiamate punti quantici, sono di grande importanza per le nanotecnologie.

“I punti quantici hanno molte proprietà affascinanti e insolite. È importante notare che hanno colori diversi a seconda delle loro dimensioni”, afferma Johan Åqvist, presidente del Comitato Nobel per la Chimica.

I fisici sapevano da tempo che, in teoria, nelle nanoparticelle potevano verificarsi effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni, ma all’epoca era quasi impossibile scolpire nelle nanodimensioni. Pertanto, pochi credevano che queste conoscenze sarebbero state utilizzate nella pratica.

Tuttavia, all’inizio degli anni ’80, Alexei Ekimov riuscì a creare effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni nel vetro colorato. Il colore proveniva da nanoparticelle di cloruro di rame ed Ekimov dimostrò che la dimensione delle particelle influenzava il colore del vetro attraverso effetti quantistici.

Qualche anno dopo, Louis Brus è stato il primo scienziato al mondo a dimostrare gli effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni in particelle che fluttuano liberamente in un fluido.

Nel 1993, Moungi Bawendi ha rivoluzionato la produzione chimica dei punti quantici, ottenendo particelle quasi perfette. Questa qualità elevata era necessaria per poterle utilizzare nelle applicazioni.

Oggi i punti quantici illuminano i monitor dei computer e gli schermi televisivi basati sulla tecnologia QLED. Aggiungono inoltre sfumature alla luce di alcune lampade a LED e i biochimici e i medici li usano per mappare i tessuti biologici.

I ricercatori ritengono che in futuro i punti quantici potrebbero contribuire a un’elettronica flessibile, a minuscoli sensori, a celle solari più sottili e a comunicazioni quantistiche criptate: abbiamo appena iniziato a esplorare il potenziale di queste minuscole particelle.

Nobel per la Chimica 2023: gli scienziati premiati

Moungi G. Bawendi, nato nel 1961 a Parigi, Francia. Dottorato di ricerca nel 1988 presso l’Università di Chicago, IL, USA. Professore presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, USA.

Louis E. Brus, nato nel 1943 a Cleveland, OH, USA. Dottorato di ricerca nel 1969 presso la Columbia University, New York, NY, USA. Professore alla Columbia University, New York, NY, USA.

Alexei I. Ekimov, nato nel 1945 nell’ex URSS. Dottorato di ricerca 1974 presso l’Istituto fisico-tecnico Ioffe, San Pietroburgo, Russia. Ex scienziato capo presso la Nanocrystals Technology Inc. di New York, NY, USA.