Premio Nobel de Química 2023 para los descubridores de los puntos cuánticos que se utilizan en luces LED y pantallas de TV

El premio Nobel de Química 2023 reconoce el trabajo de Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov por el descubrimiento de los puntos cuánticos. En palabras del comité del Nobel, se trata de un tipo nuevo de materiales, los componentes más pequeños de la nanotecnología ahora difunden su luz desde televisores y lámparas LED, y también pueden guiar a los cirujanos cuando extirpan tejido tumoral, entre muchas otras cosas.

“Los puntos cuánticos tienen muchas propiedades fascinantes e inusuales. Es importante destacar que tienen diferentes colores según su tamaño”, afirma Johan Åqvist, presidente del Comité del Nobel de Química.

Los físicos sabían desde hacía mucho tiempo que, en teoría, en las nanopartículas podían surgir efectos cuánticos dependientes del tamaño, pero en aquel momento era casi imposible esculpir en nanodimensiones. Por lo tanto, pocas personas creían que este conocimiento se pudiera poner en práctica.

Todo el que estudia química aprende que las propiedades de un elemento se rigen por la cantidad de electrones que tiene. Sin embargo, cuando la materia se reduce a nanodimensiones surgen fenómenos cuánticos ; estos se rigen por el tamaño del asunto. Los tres galardonados premios Nobel de Química 2023 lograron producir partículas tan pequeñas que sus propiedades están determinadas por fenómenos cuánticos. Las partículas llamadas puntos cuánticos tienen hoy en día una gran importancia en la nanotecnología.

Iván Mora Seró, catedrático de Física Aplicada de la Universidad Jaume I de Castellón, le ha explicado al Science Media Center (SMC) de España que el galardón es positivo “para los científicos de materiales”. “Es un premio Nobel que se centra en unos nuevos materiales que no existen en la naturaleza y en los que nosotros diseñamos las propiedades. Cada material tiene unas propiedades por sí mismas. Estos materiales los hacemos muy pequeños, en forma de puntos cuánticos. Controlando, por ejemplo, su tamaño controlamos la luz que emiten, es decir, controlamos sus propiedades. Hacemos los materiales a medida y esto ha abierto el camino para muchos otros materiales: puntos cuánticos, nanohilos, nanoplaquetas... Un mundo en sí donde tenemos cristales muy perfectos, muy pequeños que nos permiten hacerlos con ese grado de perfección, mejorar sus propiedades.  Con el control de la superficie podemos tener ventaja de las propiedades de estos materiales. Por ejemplo, emiten muy bien luz y una luz de color controlado y por eso se utilizan ahora los puntos cuánticos en las televisiones, porque mejoran la calidad de los dispositivos que había hasta ahora”, ha valorado el experto.

 El tamaño afecta al color

A principios de los años 1980, Alexei Ekimov, nacido en la entonces URSS, logró crear efectos cuánticos dependientes del tamaño en vidrio coloreado. El color procedía de nanopartículas de cloruro de cobre y Ekimov demostró que el tamaño de las partículas afectaba al color del vidrio mediante efectos cuánticos.

Unos años más tarde, el estadounidense Louis Brus fue el primer científico del mundo en demostrar efectos cuánticos dependientes del tamaño en partículas que flotan libremente en un fluido.

En 1993, el francés Moungi Bawendi revolucionó la producción química de puntos cuánticos, dando como resultado partículas casi perfectas. Esta alta calidad era necesaria para que pudieran utilizarse en aplicaciones.

Los puntos cuánticos ahora iluminan monitores de computadora y pantallas de televisión basadas en tecnología QLED. También añaden matices a la luz de algunas lámparas LED, y los bioquímicos y médicos las utilizan para mapear el tejido biológico. “Catalizan reacciones químicas y su luz clara puede iluminar el tejido tumoral para un cirujano”, detalla la academia sueca como una de sus aplicaciones.

Por tanto, los puntos cuánticos aportan el mayor beneficio a la humanidad. Los investigadores creen que en el futuro podrían contribuir a la electrónica flexible, sensores diminutos, células solares más delgadas y comunicación cuántica cifrada, por lo que acabamos de comenzar a explorar el potencial de estas partículas diminutas.

Uno para las vacunas ARMm, otro para la “física de los attosegundos”

El lunes el Instituto Karolinska anunció la concesión del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2023 a Katalin Karikó y Drew Weissman por los descubrimientos fundamentales para desarrollar vacunas de ARNm eficaces contra la covid-19 durante la pandemia que comenzó a principios de 2020. A través de sus descubrimientos innovadores, que han cambiado fundamentalmente nuestra comprensión de cómo interactúa el ARNm con nuestro sistema inmunológico, los galardonados contribuyeron a la tasa sin precedentes de desarrollo de vacunas durante una de las mayores amenazas a la salud humana en los tiempos modernos.

El martes se concedió el premio Nobel de Física 2023 por el trabajo de los científicos que han hecho avanzar el conocimiento de la materia a través de la “física de los attosegundos” a Pierre Agostini,Ferenc Krausz y Anne L’Huillier por sus experimentos, que han llevado la física a una nueva frontera, brindado a la humanidad nuevas herramientas para explorar el mundo de los electrones dentro de los átomos y las moléculas.