A Svéd Királyi Tudományos Akadémia szerda délelőtt kihirdette a 2023-as kémiai Nobel-díjak győzteseit. Az idei díjak a kvantumpontok felfedezéséért és fejlesztéséért járnak – ezek a nanorészecskék olyan aprók, hogy a méretük határozza meg a tulajdonságaikat.

A díjakon három kutató osztozik: Moungi G. Bawendi, a Massachusettsi Műszaki Egyetem (MIT) professzora, Louis E. Brus, a New York-i Columbia Egyetem professzora, valamint a Szovjetunióban született Alexei I. Ekimov, aki a New York-i Nanocrystals Technology nevű vállalat vezető kutatója volt.

A díjazottak névsora néhány órával a bejelentés előtt kiszivárgott, amire nagyon ritkán van példa a Nobel-díjak esetében. A díjat odaítélő bizottság szerint a szivárogtatás idején még nem volt végleges a döntés – igaz, végül az a három kutató kapta meg a díjat, akinek a neve idő előtt megjelent a sajtóban.

Mire jók a kvantumpöttyök?

A klasszikus kémiában egy elem tulajdonságait az határozza meg, hogy hány elektronja van. Nanoméretű anyag esetén azonban már kvantumjelenségek lépnek fel, így onnantól a méret szabályozza a tulajdonságokat. Az ilyen apró részecskék előállítása rendkívül nehéz feladatot jelentett a tudósoknak, ezt sikerült megugraniuk az idei Nobel-díjasoknak.

Egy kvantumpont (vagy kvantumpötty) mindössze néhány ezer atomból áll, és nagyjából akkora egy focilabdához képest, mint ugyanaz a labda a Földhöz viszonyítva.

Bár a fizikusok már régóta tudták, hogy a nanorészecskékben méretfüggő kvantumhatások léphetnek fel, de nagyon sokáig lehetetlen volt a gyakorlatban is elérni a nanodimenziókig. Aztán az 1980-as évek elején Alexey Ekimov egy színes üveg segítségével bizonyította, hogy a réz-klorid nanorészecskék mérete kvantumhatások révén befolyásolja az üveg színét. Louis Brus néhány évvel később folyadékban szabadon lebegő részecskékben is bizonyította ezeket a hatásokat.

Moungi Bawendi 1993-ban forradalmasította a kvantumpontok kémiai előállítását, ami biztosította, hogy szinte tökéletes nanorészecskék jöjjenek létre. Ez a kiváló minőség szükséges volt ahhoz, hogy a részecskéket fel lehessen használni különféle alkalmazásokra.

Ma már kvantumpontok felelnek a QLED technológián alapuló monitorok és tévéképernyők megvilágításáért, valamint egyes LED lámpák fényének javításáért, de az orvosok és biokémikusok szövetek feltérképezésére is használják azokat. A kutatók szerint a jövőben a rugalmas elektronikai eszközök, az apró szenzorok, a szupervékony napelemek és a kvantumkommunikáció titkosításának fejlesztésében is nagy szerepük lehet ezeknek a részecskéknek.

Mi volt már, mi lesz még?

Az elmúlt években is írtunk a kémiai Nobel-díjjal jutalmazott kutatókról és díjazott tevékenységükről:

• Tavaly a rákgyógyításban is fontos szerepet játszó klikk-kémia úttörői, Barry Sharpless, Morten Meldal és Carolyn Bertozzi kapta az elismerést, ráadásul Sharpless 2001 után másodjára vehette át a kémiai díjat.
• 2021-ben a molekulák építésében elért áttörő kutatásaiért és az aszimmetrikus organokatalízis kifejlesztéséért Benjamin List és David W.C. MacMillan részesült a kémiai Nobel-díjban.
• Egy évvel korábban pedig a CRISPR/Cas9 génszerkesztő eszközt kifejlesztő Emmanuelle Charpentier és Jennifer A. Doudna osztozott a díjon – igaz, arról később tudományos vita alakult ki, hogy tényleg nekik kellett-e kapniuk a díjat ezért a technológiáért.

És az idei Nobel-szezon sem ért még véget, bár tudományos díjból a kémiai kategória győztesének szerdai kihirdetése után már nincs több – hétfőn az orvosi, kedden pedig a fizikai díjak bejelentésénél örülhettünk magyar díjazottnak, Karikó Katalin és Krausz Ferenc személyében. A kihirdetések csütörtökön az irodalmi, pénteken a béke Nobel-díjjal folytatódnak, egy hét múlva pedig kiderül, ki kapja a közgazdasági Nobel-emlékdíjat, amit 1969 óta ítélnek oda.

A Nobel-díjat Alfred Nobel svéd kémikus és feltaláló hozta létre, aki hagyatékát az emberiségnek legnagyobb hasznot hozó kutatók elismerésére ajánlotta fel. Az első díjakat halála után hat évvel, 1901-ben adták át. A díjazottak az elismerést idén is december 10-én, Nobel halálának évfordulóján vehetik majd át; a nyertesek jutalma az arany Nobel-díj medál és Nobel-díj diploma mellett 11 millió svéd korona, ami nagyjából 369 millió forintnak felel meg.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: