¿Qué Son los Puntos Cuánticos que Valieron el Premio Nobel de Química?
Los puntos cuánticos no solo son la tecnología detrás de los monitores y las televisiones más novedosas; también son una herramienta indispensable de investigación
N+ | AFP
Bawendi, Brus y Ekimov, ganadores del Premio Nobel de Química 2023 Foto: Comité del Premio Nobel
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Este 4 de octubre fueron reconocidos con el Premio Nobel de Química 2023 los científicos Moungi Bawendi, Louis Brus y Alexei Ekimov. Te explicamos a continuación qué son los puntos cuánticos que les valieron el Nobel y cómo esta tecnología ya está presente en nuestros hogares.
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¿Qué son los puntos cuánticos que merecieron el Nobel de Química 2023?
En el bachillerato nos enseñan que los objetos muy grandes responden a la teoría de la relatividad, formulada por Einstein, y que los objetos muy pequeños responden a la mecánica cuántica. ¿Pero dónde queda la línea divisoria en que un objeto deja de responder a una serie de fórmulas y empieza comportarse según las otras?
En 1937, el físico Herbert Fröhlich propuso que, en escalas nanométricas (es decir, de millonésimas de metro), las partículas dejan de responder a la física tradicional para regirse por los postulados de la mecánica cuántica. Por desgracia, la tecnología disponible en aquel punto del siglo XX no permitió que el físico inglés pudiese comprobar sus postulados de forma experimental.
Hoy en día, nuestras computadoras y teléfonos funcionan gracias a nuestro conocimiento de la mecánica cuántica. La extraña manera en que se comportan las partículas microscópicas permiten que nuestra vida esté rodeada de microchips cuyos transistores se miden en nanómetros.
El estudio de las partículas nanométricas dio un siguiente paso cuando, en la década de los ochenta, Alexei Ekimov y Louis Brus descubrieron los puntos cuánticos.
En su investigación pionera, el científico de origen ruso Ekimov consiguió modificar el color de un vidrio añadiendo cloruro de cobre. Cuando se formaban pequeños cristales de cloruro de cobre, podían cambiar de color en función de su tamaño.
Al respecto, Heiner Linke, miembro del Comité Nobel de Química, explicó: “Cuanto más pequeño es el espacio, mayor es la energía de los electrones”. En consecuencia, la luz que emite cuando se activa “se inclinara hacia el azul en un espacio más pequeño y hacia el rojo en un espacio más grande”.
Según explicó el Comité del Nobel, un punto cuántico es “un cristal que se compone de unos pocos de miles de átomos. En términos de tamaño, tienen la misma relación con un balón de futbol que tendría un balón de futbol con el planeta Tierra”.
Esta investigación terminó por dar frutos cuando el tunecino-estadounidense Moungi Bawendi concibió la tecnología que permite fabricar los puntos cuánticos a grandes escalas. El trabajo del profesor del Instituto Tecnológico de Massachusetts permitió que estos cristales nanométricos terminaran en nuestros hogares.
¿Qué aplicaciones tienen los puntos cuánticos?
Una de las primeras aplicaciones que tuvieron los puntos cuánticos fueron los cristales de colores de gran precisión. Los vidros de colores se usan como filtros en los laboratorios y su producción puede ser cara y compleja.
Los vidrios coloreados con cristales de cloruro de cobre permitieron abaratar los costos y dar un nuevo empuje a la óptica de finales del siglo XX.
Gracias a los aportes de Moungi Bawendi, el principal uso actual de los puntos cuánticos es en los televisores QLED. Esta tecnología, presente en la última generación de pantallas, permite imágenes más nítidas que se mantienen por más tiempo.
Otra aplicación importante de los puntos cuánticos es en la ciencia médica. Gracias a los puntos cuánticos se pueden colorear tejidos específicos durante un diagnóstico por imagen.
Se espera que en el futuro próximo, los puntos cuánticos se incorporen a los páneles solares.
“Actualmente, los paneles fotovoltaicos solo absorben una parte de la radiación solar. Pero a partir de estos nanocristales, podríamos desarrollar paneles solares que absorban todo el espectro de luz”, explicó a AFP Cyril Aymonier, quien es director del Instituto de Química de la Materia Condensada de Burdeos, Francia.
Sobre la importancia de los puntos cuánticos para la investigación en nuevos materiales nanométricos, Heiner Linke explicó:
Los puntos cuánticos pueden considerarse un hito en todo el campo de la nanotecnología
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Con información de AFP