Giulia Alfieri

Chi sono i vincitori del Nobel per la Chimica 2023 e a cosa serve la tecnologia quantum dot

Una tecnologia ritenuta un tempo impensabile ma che grazie al lavoro di squadra di tre scienziati è diventata realtà. Si trovano nei monitor dei computer e negli schermi televisivi ma sono utilizzati anche da biochimici e medici. Si tratta dei quantum dot o punti quantici, piccolissimi componenti della nanotecnologia, che si sono guadagnati il Nobel per la Chimica 2023

4 Ottobre 2023 16:21

Giulia Alfieri

Il premio Nobel per la Chimica 2023 va a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov per la scoperta e lo sviluppo della tecnologia quantum dot o dei punti quantici. Considerati la base per moltissime tecnologie, hanno proprietà uniche e sono utili anche in ambito medico. Per l’Accademia reale svedese delle scienze, i vincitori “hanno piantato un seme importante per le nanotecnologie”.

COS’È E A COSA SERVE LA TECNOLOGIA QUANTUM DOT

Così piccoli eppure così importanti. I quantum dot o punti quantici sono delle minuscole particelle, le cui piccole dimensioni ne determinano le proprietà. Questi piccolissimi componenti della nanotecnologia oggi illuminano i monitor dei computer e gli schermi televisivi basati sulla tecnologia QLED, aggiungono sfumature alla luce di alcune lampade a LED e sono utilizzati anche da biochimici e medici per mappare i tessuti biologici, guidando per esempio i chirurghi durante l’asportazione del tessuto tumorale grazie alla loro luce.

Ma è solo l’inizio. I ricercatori ritengono infatti che in futuro potrebbero contribuire all’elettronica flessibile, a minuscoli sensori, a celle solari più sottili e a comunicazioni quantistiche criptate. Per gli esperti, i quantum dot stanno apportando i maggiori benefici all’umanità.

UNA SCOPERTA UN TEMPO IMPENSABILE

Come spiega il sito dei Nobel, chiunque studi chimica impara 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 governati dalle dimensioni della materia. Questo i fisici lo sapevano da tempo, ma finora era stato quasi impossibile produrre particelle così piccole come quelle realizzate dai vincitori del Nobel per Chimica di quest’anno.

Grazie al loro lavoro, ora i quantum dot sono considerati di grande importanza per le nanotecnologie. “I punti quantici hanno molte proprietà affascinanti e insolite. È importante notare che hanno colori diversi a seconda della loro dimensione”, ha detto Johan Åqvist, presidente del Comitato Nobel per la Chimica. Come si legge infatti su Nature, i punti quantici di seleniuro di cadmio, ad esempio, possono emettere luce blu se le particelle sono piccole, ma luce rossa per i cristalli più grandi. Proprio questa caratteristica fa sì che i quantum dot vengano usati in applicazioni che richiedono specifiche lunghezze d’onda della luce, dagli schermi televisivi più luminosi all’imaging biologico.

IL LAVORO DI SQUADRA DEI VINCITORI

Il lavoro di gruppo dei tre premiati, iniziato diversi anni fa, è stato fondamentale per raggiungere questo traguardo considerato un tempo impensabile. All’inizio degli anni ’80, infatti, Ekimov era riuscito a creare effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni nel vetro colorato. Il colore derivava da nanoparticelle di cloruro di rame ed Ekimov dimostrò che la dimensione delle particelle influenzava il colore del vetro attraverso effetti quantistici.

Pochi anni dopo, ricorda il sito dei Nobel, Brus fu il primo scienziato al mondo a dimostrare gli effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni delle particelle che fluttuano liberamente in un fluido e nel 1993, Bawendi ha rivoluzionato la produzione chimica dei punti quantici, ottenendo particelle quasi perfette. Questa qualità elevata era necessaria per poter essere utilizzata nelle applicazioni.

“È un risultato straordinario per la comunità dei punti quantici”, ha commentato su Nature Mark Green, fisico del Kings College di Londra. “Il quadro teorico fornito da Brus ed Ekimov è stato trasformato in realtà con l’articolo fondamentale di Bawendi del 1993, da cui è nata questa scienza ormai matura”.

CHI È MOUNGI G. BAWENDI

Moungi G. Bawendi è nato a Parigi nel 1961 e cresciuto tra Francia, Tunisia e Stati Uniti. Ha conseguito il dottorato di ricerca presso l’Università di Chicago e svolto la sua ricerca post-dottorato presso i Bell Laboratories sotto la guida del professore – e futuro collega – Brus, prima di entrare al MIT nel 1990 e diventare professore nel 1996.

I nomi dei vincitori del Nobel per la Chimica di quest’anno sono trapelati prima dell’annuncio ufficiale ma durante la conferenza stampa Bawendi ha dichiarato che stava dormendo e di non essere quindi a conoscenza della fuga di notizie. Solo la telefonata del comitato del Nobel lo ha riportato alla realtà e ha detto di essersi sentito “molto sorpreso, assonnato, scioccato… e molto onorato”.

CHI È LOUIS E. BRUS

Louis E. Brus, nato nel 1943 negli Stati Uniti, a Cleveland, ha iniziato la sua carriera scientifica grazie a una borsa di studio della Marina statunitense, che gli ha permesso di studiare alla Rice e alla Columbia University, dove ha conseguito il dottorato di ricerca ed è diventato professore. Nel 1972 è stato assunto dai Bell Labs dove ha trascorso 23 anni, dedicando gran parte del tempo allo studio dei nanocristalli.

CHI È ALEXEI I. EKIMOV

Alexei I. Ekimov è nato nel 1945 nell’ex URSS. Dopo il dottorato di ricerca presso l’Istituto fisico-tecnico Ioffe di San Pietroburgo ha iniziato a lavorare per l’Istituto Ottico Statale Vavilov, prima di trasferirsi negli Stati Uniti ed essere nominato nel 1999 scienziato capo presso la Nanocrystals Technology.

IL PREMIO

Come sempre il premio viene accompagnato da 11 milioni di corone svedesi (circa 1,56 milioni di dollari) in contanti, che vengono equamente divisi tra i vincitori.