نقاط کوانتومی جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ را برای سازندگانش به ارمغان آورد

سه شیمیدانی که برای اولین‌بار دست به پیش‌بینی و ساخت نقاط کوانتومی زدند، جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ را به‌طور مشترک دریافت کردند. نقاط کوانتومی، ذرات بسیار کوچکی هستند که خواص الکتریکی و نوری آن‌ها تحت‌تاثیر فیزیک کوانتوم قرار دارد.

برندگان جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۳ عبارت‌اند از مونژی باوندی از موسسه فناوری ماساچوست (ام‌آی‌تی)، لوئیس ئی بروس از دانشگاه کلمبیا در نیویورک و الکسی اکیموف از شرکت نانوکریستالز تکنالوژی در نیویورک. این سه دانشمند هرکدام یک‌سوم از جایزه‌ای به ارزش ۱۱ میلیون کرون سوئد (یک میلیون دلار آمریکا) را دریافت خواهند کرد.

نقاط کوانتومی بلورهای نیمه‌رسانای کوچکی هستند که اندازه‌شان فقط در حد چند اتم است و مولکول محسوب می‌شوند؛ اما از برخی خواص اتم‌های منفرد برخوردار هستند. این ویژگی به نقاط کوانتومی امکان می‌دهد تا به گونه‌ای تنظیم شوند که بتوانند طول موج‌های خاصی از نور را ساطع کنند. به‌عنوان مثال، نقاط کوانتومی کادمیم سلنید اگر به شکل ذرات کوچک باشند، می‌توانند نور آبی را ساطع کنند؛ اما در شکل بلورهای بزرگ‌تر، نور قرمز منتشر می‌کنند. نقاط کوانتومی در زمینه‌هایی که به انتشار طول موج‌های خاصی از نور نیاز است، به‌کار می‌روند؛ از نمایشگرهای روشن‌تر تلویزیون تا تصویربرداری بیولوژیکی.

اسامی برندگان نوبل شیمی ۲۰۲۳ با ارسال اشتباهی بیانیه‌ی مطبوعاتی کمیته نوبل برای رسانه‌های سوئدی، پیش از اعلام رسمی لو رفت. باوندی در کنفرانس مطبوعاتی پس از اعلام خبر، گفت «در خواب عمیق» بوده و درنتیجه از لو رفتن اسامی برندگان اطلاع نداشته است. او با تماس کمیته نوبل از خواب بیدار شد و احساس شگفت‌زدگی، خواب‌آلودگی، شوک‌زدگی و البته افتخار داشت. وی گفت: «فکر نمی‌کردم اسم من جزو برندگان باشد؛ زیرا همه با هم در این زمینه کار می‌کنیم. هنوز کارهای هیجان‌انگیز زیادی باید در این علم انجام شود.»

اکیموف برای اولین‌بار در سال ۱۹۸۱ اثرات وابسته به اندازه‌ی نور را در شیشه‌های رنگی آغشته به ذرات کلرید مس مشاهده کرد. سپس لوئیس بروس درحالی‌که ذرات نیمه‌رسانا را برای کاربردهای انرژی خورشیدی بررسی می‌کرد، نقاط کوانتومی را در محلول ساخت. به‌گفته‌ی گرین، «این بروس بود که بین نیمه‌هادی‌ها و انداره‌ی ذرات پیوند برقرار کرد. درنهایت تا زمانی که باوندی جنبه‌ی شیمی علم را توسعه نداده بود، نقاط کوانتومی موادی نسبتا خارج از دسترس و نابالغ محسوب می‌شدند.

باوندی با ترکیب تکنیک‌های معدنی و آلی فلزی برای کنترل دقیق نحوه‌ی ساخت ذرات نیمه‌رسانا، روشی را برای ساخت نقاط کوانتومی در اندازه‌های خاص ابداع کرد. این روش شامل تزریق مواد شیمیایی مورد نیاز برای تبدیل آن‌ها به حلال داغی است که موجب تشکیل ناگهانی بلورها می‌شود. با حذف گرما از این ترکیب، سرعت رشد بلورها کاهش می‌یابد و اندازه و کیفیت همگی آن‌ها یکسان می‌شود.

یوهان آکویست، رئیس کمیته‌ی نوبل شیمی درجریان اعلام خبر گفت: «برای مدت طولانی هیچ‌کس فکر نمی‌کرد که ساخت چنین ذرات کوچکی امکان‌پذیر باشد؛ اما برندگان امسال موفق به انجام این کار شدند و دستاورد آن‌ها نمایانگر نقطه‌ی عطفی مهم در فناوری نانو است.»