El Premio Nobel de Química 2023 ha sido concedido a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov por su destacada labor pionera en el campo de los puntos cuánticos. El galardón reconoce sus esfuerzos conjuntos para investigar y profundizar nuestra comprensión de estas diminutas partículas semiconductoras a nanoescala. Los detalles de su trabajo se encuentran disponibles en el comunicado de prensa oficial.

Los puntos cuánticos son, en esencia, partículas semiconductoras cristalinas que miden solo unos pocos nanómetros. Su tamaño minúsculo significa que sus propiedades ópticas están mayormente influenciadas por efectos cuánticos, marcando una clara diferencia respecto a sus contrapartes semiconductores macrocristalinos. 

Uno de los aspectos más intrigantes de los puntos cuánticos es la variación en los niveles de energía entre sus electrones de valencia y conducción. Esta discrepancia no se observa en los semiconductores a granel y depende en gran medida del tamaño de los puntos cuánticos. Esto implica que al simplemente modificar las dimensiones de estos puntos, se pueden ajustar y personalizar sus propiedades de manera significativa.

Los galardonados y sus trabajos

El viaje de los puntos cuánticos comenzó con Alexey Ekimov en 1981, cuando trabajaba en el Instituto Óptico Estatal Vavilov, Rusia. Fue el primero en sintetizar puntos cuánticos utilizando cloruro de cobre en una matriz de vidrio.

Los experimentos de Ekimov revelaron que el tamaño de estas partículas afectaba las longitudes de onda en las que el vidrio absorbía la luz. A pesar de publicar sus hallazgos en una revista soviética, su trabajo inicialmente pasó desapercibido debido a la barrera del idioma.

Dos años después del descubrimiento de Ekimov, Louis Brus y su equipo de los Laboratorios Bell tropezaron con una observación similar. Notaron que una solución coloidal de nanopartículas de sulfuro de cadmio experimentaba un cambio en sus propiedades ópticas con el tiempo.

Brus dedujo que a medida que estas partículas crecían, sus capacidades de absorción de luz comenzaban a reflejar las de los cristales de sulfuro de cadmio estándar. Curiosamente, cuando las partículas eran lo suficientemente pequeñas, sus propiedades se desviaban de la norma.

El tercer ganador, Moungi Bawendi del Instituto Tecnológico de Massachusetts, aportó un avance significativo. Él y su equipo formularon un método fiable para sintetizar soluciones monodispersas de puntos cuánticos con tamaños precisos.

Antes del método de Bawendi, las técnicas de síntesis existentes eran inconsistentes y a menudo producían muestras nanocristalinas variadas. Sin embargo, la técnica de Bawendi garantizó la producción de nanocristales con una distribución de tamaño consistente.

Los Nobel

Es relevante destacar que en los últimos años, los Premios Nobel de Química han tendido a reconocer investigaciones en el campo de la química orgánica. Por ejemplo, en el año 2022, el premio fue otorgado a Caroline Bertozzi, Morten Möldahl y Barry Sharpless por su trabajo en la química de clics y en los métodos de química bioortogonal.

En el año anterior, en 2021, Benjamin List y David MacMillan fueron honrados por sus valiosas contribuciones a la organocatálisis asimétrica, un método esencial para la producción de sustancias orgánicas de alta pureza óptica.