Вони посіяли важливе зерно для нанотехнологій

19 октября 2024 г., 15:05

Днями пройшли анонси щодо Нобелівської премії за 2024, але варто ще раз згадати минулорічне нагородження.

Нобелівську премію з хімії 2023 року присуджується за відкриття та розробку квантових точок, наночастинок настільки дрібних, що їх розмір визначає їхні властивості. Ці найменші компоненти нанотехнологій тепер поширюють світло від телевізорів і світлодіодних ламп, а також можуть керувати хірургами, коли вони видаляють пухлинну тканину, серед багатьох інших речей.

Кожен, хто вивчає хімію, дізнається, що властивості елемента визначаються кількістю електронів у нього. Однак, коли матерія стискається до нанорозмірів, виникають квантові явища; вони регулюються розміром матерії. Лауреатам Нобелівської премії з хімії 2023 року вдалося створити настільки малі частинки, що їхні властивості визначаються квантовими явищами. Частинки, які називаються квантовими точками, зараз мають велике значення в нанотехнологіях.

«Квантові точки мають багато захоплюючих і незвичайних властивостей. Важливо те, що вони мають різні кольори залежно від свого розміру», — говорить Йохан Аквіст (Johan Åqvist), голова Нобелівського комітету з хімії.

Фізики давно знали, що в теорії залежні від розміру квантові ефекти можуть виникати в наночастинках, але в той час було майже неможливо створити в нанорозмірах. Тому мало хто вірив, що ці знання знайдуть практичне застосування.

Однак на початку 1980-х років Олексію Єкімову вдалося створити залежні від розміру квантові ефекти в кольоровому склі. Колір походить від наночастинок хлориду міді, і Єкімов продемонстрував, що розмір частинок впливає на колір скла через квантові ефекти.

Кілька років потому Луїс Брус (Louis Brus) був першим ученим у світі, який довів залежність від розміру квантових ефектів у частинках, що вільно плавають у рідині.

У 1993 році Мунгі Бавенді (Moungi Bawendi) здійснив революцію в хімічному виробництві квантових точок, у результаті чого отримали майже ідеальні частинки. Ця висока якість була необхідною для їх використання в програмах.

Тепер квантові точки освітлюють комп’ютерні монітори та екрани телевізорів на основі технології QLED. Вони також додають нюанси світлу деяких світлодіодних ламп, і біохіміки та лікарі використовують їх для картографування біологічних тканин.

Таким чином, квантові точки приносять найбільшу користь людству. Дослідники вважають, що в майбутньому вони зможуть сприяти створенню гнучкої електроніки, крихітних датчиків, більш тонких сонячних елементів і зашифрованого квантового зв’язку – тому ми тільки почали досліджувати потенціал цих крихітних частинок.

Наведемо дуже коротко деякі дані про лауреатів.

Мунгі Г. Бавенді, народився 1961 року в Парижі, Франція. Доктор філософії 1988 року в Чиказькому університеті, Іллінойс, США. Професор Массачусетського технологічного інституту (MIT), Кембридж, Массачусетс, США.

Луї Е. Брус, народився 1943 року в Клівленді, Огайо, США. Доктор філософії 1969 року в Колумбійському університеті, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США. Професор Колумбійського університету, Нью-Йорк.

Олексій Єкімов, народився в 1945 році в колишньому СРСР. Доктор філософії 1974 року в Фізико-технічному інституті імені Іоффе, Санкт-Петербург, Росія. Раніше головний науковий співробітник Nanocrystals Technology Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.