Nobel de Química vai para criação dos pontos quânticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/10/2023

Moungi Bawendi, Louis Brus e Alexei Ekimov sintetizaram e desenvolveram os pontos quânticos.
[Imagem: Niklas Elmehed/Nobel Prize]

QNobel

A Real Academia Sueca de Ciências concedeu o Prêmio Nobel de Química 2023 a três pesquisadores que descobriram, sintetizaram e desenvolveram os pontos quânticos, que hoje formam os píxeis das telas mais modernas, mas estão sendo pesquisados para muitas outras aplicações.

Foram premiados Moungi G. Bawendi (Instituto de Tecnologia de Massachusetts, EUA), Louis E. Brus (Universidade de Colúmbia, EUA) e Alexei I. Ekimov (Nanocrystals Technology Inc, EUA).

Pontos quânticos são nanopartículas tão pequenas que o seu tamanho determina as suas propriedades. Entre os menores componentes da nanotecnologia, eles já estão persentes nos televisores e nas lâmpadas LED, e também podem orientar os cirurgiões na remoção de tecido tumoral, entre muitas outras aplicações.

Nas aulas de química aprendemos que as propriedades de um elemento são governadas por quantos elétrons ele possui. No entanto, quando a matéria encolhe para dimensões na escala dos nanômetros (10^-9 metro) os fenômenos quânticos começam a imperar. Os ganhadores do Nobel de Química deste ano conseguiram produzir partículas tão pequenas que suas propriedades são determinadas por fenômenos quânticos, e fazer isso de forma controlada, criando os pontos quânticos.

"Os pontos quânticos têm muitas propriedades fascinantes e incomuns. É importante ressaltar que eles têm cores diferentes dependendo do seu tamanho," destacou Johan Aqvist, presidente do Comitê do Nobel de Química durante o anúncio da premiação.

Estes são os famosos pontos quânticos. À esquerda, imagem de microscópio eletrônico de transmissão de um nanocristal de seleneto de cádmio (CdSe). No centro, a estrutura atômica de um ponto quântico. À direita, os estados eletrônicos em um ponto quântico.
[Imagem: Efros/Brus - 10.1021/acsnano.1c01399]

Invenção dos pontos quânticos

Em teoria, sabia-se há muito tempo (desde 1937) que efeitos quânticos dependentes do tamanho poderiam surgir em nanopartículas. Mas levou tempo para passar da teoria para a prática porque isso exigiu desenvolver técnicas para "esculpir" em nanodimensões.

No início da década de 1980, o russo Alexei Ekimov conseguiu criar efeitos quânticos dependentes do tamanho em vidro colorido. A cor vem de nanopartículas de cloreto de cobre, e o pesquisador demonstrou que o tamanho das partículas afetava a cor do vidro devido aos efeitos quânticos dependentes das dimensões.

Alguns anos depois, o norte-americano Louis Brus foi o primeiro a provar efeitos quânticos dependentes do tamanho em partículas flutuando livremente em um fluido.

Em 1993, o francês Moungi Bawendi revolucionou a produção química dos pontos quânticos, desenvolvendo uma técnica que produziu partículas quase perfeitas. Essa alta qualidade era necessária para viabilizar o uso dos pontos quânticos em aplicações práticas.

Hoje, os pontos quânticos iluminam monitores de computador e telas de televisão de uma tecnologia conhecida como QLED. Eles também acrescentam nuances à luz de algumas lâmpadas LED, e bioquímicos e médicos as utilizam para mapear tecidos biológicos rastreando seu brilho através dos tecidos.

Acredita-se que, no futuro, os pontos quânticos poderão contribuir para a eletrônica flexível, sensores miniaturizados, células solares mais finas, computadores quânticos e comunicação criptografada; ou seja, apenas começamos a explorar o potencial destas pequenas partículas brilhantes.

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