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Il Nobel per la Chimica 2023 è stato assegnato a Moungi Bawendi, Louis E. Brus e Alexey Ekimov per le nanotecnologie, con la scoperta del quantum dot, (punti quantici) che sono considerati la base per moltissime tecnologie, dalle comunicazioni all’ottica, ai futuri computer superveloci o la diagnosi per immagini per la biomedicina.
La scoperta che ha colorato le nanotecnologie
I quantum dot sono nanoparticelle così piccole al punto che le loro dimensioni determinano le loro proprietà, a partire dal colore, secondo le leggi della fisica quantistica.
Sono i più piccoli componenti finora noti nel mondo delle nanotecnologie e le loro possibili applicazioni vanno dai televisori alle lampade a Led, fino ai sensori utilizzati nella biomedicina.
La scoperta dei punti quantici ha segnato una rivoluzione nella chimica. Prima delle nanotecnologie le proprietà degli elementi erano legate solo al numero di elettroni, ma con l’arrivo delle nanoparticelle sono entrate in gioco le leggi della fisica quantistica. Queste hanno cambiato le carte in tavola perché alcune proprietà dipendono dalle dimensioni.
Oggetti delle dimensioni di miliardesimi di metro, come i punti quantici, “hanno molte proprietà affascinanti e inusuali. Soprattutto, assumono colori diversi a seconda delle loro dimensioni”, ha detto il presidente del Comitato Nobel per la Chimica Johan Åqvist.
Che nel nanomondo potessero accadere cose simili era previsto dalla comunità scientifica, ma per molto tempo non ci sono stati gli strumenti per poter controllare le dimensioni delle nanoparticelle e in molti sono stati convinti a lungo si è pensato che questo campo di ricerca non avrebbero potuto portare ad applicazioni pratiche.
Negli anni ’80 Ekimov ottiene i primi effetti quantistici in un vetro colorato
Qualcosa di nuovo è accaduto all’inizio degli anni ’80, quando Alexei Ekimov è riuscito a ottenere, in un vetro colorato, i primi effetti quantistici legati alle dimensioni di nanoparticelle di cloruro di rame e a dimostrare che erano proprio le dimensioni a determinare gli effetti quantistici.
Pochi anni più tardi, Brus ha dimostrato un fenomeno analogo nelle particelle libere di muoversi in un fluido. A perfezionare la tecnica è stato, nel 1993, Bawendi, che è riuscito a controllare la produzione di punti quantici in modo da assicurare un alto livello di qualità.
Oggi i punti quantici illuminano i monitor dei pc e gli schermi Qles (quantum dot led) delle tv, sono anche alla base di alcune lampade a Led e di sensori per studiare i tessuti biologici. Nel futuro di questa tecnologia ci sono dispositivi elettronici flessibili, sensori miniaturizzati, celle solari più sottili e comunicazioni quantistiche.