Os trabalhos em minúsculos pontos que iluminam as telas de TV e ajudam os médicos a visualizar os vasos sanguíneos que alimentam tumores renderam a três cientistas o Prêmio Nobel de Química de 2023.
O químico Moungi Bawendi, o químico Louis Brus e o físico Alexei Ekimov dividiram o prêmio pela descoberta e síntese de pontos quânticos, conforme anunciado pela Academia Real de Ciências da Suécia em 4 de outubro. Uma imagem composta mostra os três cientistas: o químico Moungi Bawendi (à esquerda), o químico Louis Brus (ao centro) e o físico Alexei Ekimov (à direita), que juntos ganharam o Prêmio Nobel de Química de 2023 pelo “descobrimento e desenvolvimento de pontos quânticos, nanopartículas tão pequenas que seu tamanho determina suas propriedades”. O trio é associado ao MIT, à Universidade de Columbia e à Nexdot.
“Os pontos quânticos são uma nova classe de materiais, diferentes de moléculas”, disse Heiner Linke, membro do comitê do Nobel. Ajustando apenas o tamanho dessas nanopartículas, que têm aproximadamente alguns bilionésimos de metro de diâmetro, pode-se alterar suas propriedades — ópticas, elétricas, magnéticas, até pontos de fusão — graças à mecânica quântica.
Isso também se aplica à cor. “Se você quer fazer diferentes cores com moléculas, escolheria uma nova molécula, um novo conjunto de átomos” dispostos em uma estrutura diferente, explicou Linke. Mas pontos quânticos de diferentes cores têm exatamente o mesmo arranjo de átomos. A única diferença é o tamanho da partícula.
Quando os pontos quânticos são irradiados por luz, os elétrons dentro deles são energizados, liberando eventualmente essa energia como luz fluorescente. Quanto menores os pontos, mais comprimem a função de onda de um elétron, aumentando sua energia para que o ponto apareça azul. Pontos maiores aparecem vermelhos.
Pontos do mesmo tamanho feitos de materiais diferentes também podem emitir ligeiramente diferentes comprimentos de onda de luz, diz Jean-Marc Pecourt, químico da CAS, divisão da American Chemical Society. Pontos quânticos são geralmente feitos de materiais semicondutores, como grafeno, selenito ou sulfetos metálicos, afirma Pecourt. Assim, ajustando materiais ou o tamanho dos pontos quânticos, os químicos podem alterar suas propriedades para uma ampla variedade de usos.
A ideia de que o tamanho dessas nanopartículas poderia alterar suas propriedades foi prevista quase um século atrás, mas na época parecia impossível reproduzir esse efeito no mundo real. Para isso, os pesquisadores precisariam de um material perfeitamente cristalino e controlar o tamanho do nanomaterial com muita precisão, esculpindo-o camada por camada.
Então, no início dos anos 1980, Ekimov e Brus mostraram independentemente que isso poderia ser feito. Ekimov, agora na Nanocrystals Technology, Inc., em Briarcliff Manor, N.Y., demonstrou isso em vidro, adicionando cloreto de cobre para produzir minúsculos cristais e revelando que a cor do vidro estava ligada ao tamanho desses cristais. Brus, da Universidade de Columbia, fez uma descoberta semelhante, mas em um contexto diferente: ele demonstrou a ligação entre tamanho e cor para nanopartículas flutuando livremente em uma solução e em compostos gasosos.
Essas descobertas desencadearam um intenso interesse em como aproveitar esses pequenos pontos para uma variedade de aplicações. Mas fabricá-los exigiria ser capaz de controlar o tamanho das partículas com especificações precisas.
Fonte: https://www.sciencenews.org