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Reacciones: Nobel de Química a Bawendi, Brus y Ekimov por descubrir los puntos cuánticos

La Real Academia de Ciencias de Suecia ha concedido el Premio Nobel de Química 2023 a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov “por el descubrimiento y síntesis de puntos cuánticos”. Los puntos cuánticos son nanopartículas diminutas que difunden su luz desde televisores y luces LED, y también pueden guiar a los cirujanos cuando extirpan tejido tumoral, entre muchas otras aplicaciones. 

04/10/2023 - 12:51 CEST
 
Reacciones

David Sánchez - Nobel Química 2023

Science Media Centre España

Los puntos cuánticos son uno de los sistemas más importantes en nanociencia. Se trata de estructuras artificiales, construidas en el laboratorio, que son capaces de confinar los electrones en regiones de tamaño minúsculo, miles de veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano. En la naturaleza, los electrones están confinados dentro de los átomos, pero su manipulación es difícil y costosa. Gracias a los puntos cuánticos, se pueden atrapar los electrones para que su estudio sea mucho más sencillo. De ahí que a los puntos cuánticos se les denomine ‘átomos artificiales’.  

Desde su creación hace unas décadas, los puntos cuánticos no han servido solo como base de aplicaciones tecnológicas (por ejemplo, televisores) sino que nos han permitido explorar fenómenos fisicoquímicos fascinantes, ayudándonos a entender cómo se comportan las partículas cuánticas bajo condiciones controladas. 

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ES

Mora - Nobel

Iván Mora Seró

Catedrático de Física Aplicada

Science Media Centre España

Lo valoro de forma muy positiva para los científicos de materiales porque es un premio Nobel que se centra en unos nuevos materiales que no existen en la naturaleza y en los que nosotros diseñamos las propiedades. Cada material tiene unas propiedades por sí mismas. Estos materiales los hacemos muy pequeños, en forma de puntos cuánticos. Controlando, por ejemplo, su tamaño controlamos la luz que emiten, es decir, controlamos sus propiedades. Hacemos los materiales a medida y esto ha abierto el camino para muchos otros materiales: puntos cuánticos, nanohilos, nanoplaquetas... Un mundo en sí donde tenemos cristales muy perfectos, muy pequeños que nos permiten hacerlos con ese grado de perfección, mejorar sus propiedades.  

Con el control de la superficie podemos tener ventaja de las propiedades de estos materiales. Por ejemplo, emiten muy bien luz y una luz de color controlado y por eso se utilizan ahora los puntos cuánticos en las televisiones, porque mejoran la calidad de los dispositivos que había hasta ahora. 

Básicamente el mayor interés es que ha abierto un campo nuevo en el que hay mucha ciencia porque son materiales hechos a medida.

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ES

Enrique Palomares - Nobel Química 2023

Emilio Palomares

Director del Instituto Catalán de Investigación Química (ICiQ)

Los quantum dots son materiales que ya se aplican en tecnologías relacionadas con la optoelectrónica, como las pantallas de televisores QLED. Más allá de aplicaciones tecnológicas, tienen aplicaciones importantes en biomedicina por sus ventajas sobre los colorantes orgánicos clásicos que se utilizan para colorear partes de las células. Los quantum dots permiten intensidades de luz mucho mayores. Controlando su tamaño puedes controlar dónde quieres que emitan e incluso ir desde el azul, cercano al ultravioleta, hasta emisiones en el infrarrojo, lo que se ha aprovechado para la tecnología de visión nocturna.

Es un material muy versátil, que abarca desde aplicaciones en energía de células solares en el infrarrojo, hasta en biología. Además, los procesos de síntesis aprovechando precursores orgánicos e inorgánicos han permitido que un gran número de grupos puedan sintetizar estos materiales en el laboratorio. No es una tecnología tan especifica como el silicio, que requiere de instalaciones caras y sofisticadas. Los quantum dots los puedes sintetizar en el laboratorio aprovechando precursores de selenio, cadmio o incluso de óxido de cinc. Con este premio se refuerza la idea de que no hay aplicaciones tecnológicas sin investigación fundamental.  

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ES

Pelayo -Nobel

Pelayo García de Arquer

Jefe de Grupo de Investigación en el Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO)

Science Media Centre España

Los materiales semiconductores, como el silicio, han permitido revoluciones transformadoras en campos desde computación y dispositivos electrónicos hasta láseres, comunicaciones y energía.  

Los puntos cuánticos son un tipo especial de semiconductores nanoestructurados donde la interacción de cargas electrónicas está altamente confinada, en escalas nanométricas. Dicho confinamiento permite solo interacciones en ciertos niveles de energía, de un modo similar a las diferentes notas de un instrumento de cuerda. Ello permite manipular sus propiedades físicoquímicas, ópticas y electrónicas, controlando el tamaño de estas nanopartículas; lo que da lugar a una familia de semiconductores con un rico y amplio abanico de propiedades fácilmente ajustables, más allá de materiales convencionales. Un claro ejemplo es la fuerte interacción de los puntos cuánticos con la luz, que puede ser manipulada para absorber y emitir luz de diferentes colores (a lo largo de diferentes longitudes de onda) y de un modo muy puro.  

Bawendi, Brus y Ekimov fueron los pioneros en el descubrimiento de rutas para sintetizar estos materiales, así como en el estudio de sus propiedades. Gracias a sus trabajos seminales, hoy en día podemos fabricar estos materiales controlando sus propiedades con gran precisión, hasta la escala atómica. Ello ha dado lugar a varios avances con impacto más allá de la ciencia. 

Los puntos cuánticos han encontrado muchas aplicaciones. La reactividad programable de sus superficies, combinada con sus propiedades ópticas, permite realizar sondas ópticas con especificidad química y biológica. Sus propiedades electroópticas han permitido el desarrollo de fuentes de luz láser, pantallas, sensores y placas solares de un modo que no sería posible con materiales tradicionales.  

Este es un reconocimiento merecidísimo. ¡Ya era hora! Mi más sincera enhorabuena a los premiados y a toda la gente que ha permitido (y seguirá persiguiendo) avances históricos en este campo.

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ES

María José Ruedas - Nobel Química

María José Ruedas Rama

Catedrática del departamento de Físicoquímica en la facultad de Farmacia de la Universidad de Granada

Science Media Centre España

Los puntos cuánticos son partículas tan pequeñas que sus propiedades están determinadas por fenómenos de naturaleza cuántica. Una de las características más interesantes es su luminiscencia, ya que al excitarse son capaces de emitir luz de diferentes colores que dependen del tamaño de ellos. 
 
Los puntos cuánticos tienen hoy en día una gran importancia en nanotecnología. Entre algunas aplicaciones, se pueden emplear en la preparación de paneles solares, en sistemas de iluminación de pantallas y televisión basadas en tecnología QLED y, por supuesto, en biomedicina, ya que permiten la obtención de imágenes a nivel intracelular que pueden ser muy útiles en el diagnóstico y en el tratamiento de enfermedades como el cáncer. 
 
Se trata de un merecido reconocimiento al gran impacto de los puntos cuánticos en distintas áreas de la nanotecnología. 

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ES

Josep Hilari Planelles - Nobel Química

Josep Hilari Planelles Fuster

Catedrático de Química Física de la Universitat Jaume I de Castellón

Science Media Centre España

La llegada de los puntos cuánticos ha creado un nuevo reino en física fundamental: el de los puntos cuánticos o átomos artificiales. Frente a los poco más de 100 átomos naturales, hay un número a priori infinito de estos átomos artificiales, los cuales pueden ser fabricados a la carta, ajustando así sus propiedades, tanto en el proceso de fabricación, como mediante fuentes externas apropiadas de confinamiento. A pesar del enorme conjunto de aplicaciones de los puntos cuánticos desarrollado en las últimas décadas, es previsible que estas solo sean una pequeña fracción de las aplicaciones que tendrán en el futuro. 

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ES

Gloria Platero - Nobel Química 2023

Gloria Platero

Profesora de Investigación que lidera el grupo de investigación Nuevas plataformas y nanodispositivos para la simulación y computación cuántica del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC)

Science Media Centre España

Los puntos cuánticos, o átomos artificiales, son estructuras de dimensión cero que siguen las leyes de la física cuántica. Hay diferentes tipos de puntos cuánticos, dependiendo de su implementación en el laboratorio y tienen importantes aplicaciones en las tecnologías cuánticas, como la computación cuántica, en la medicina o en energía. Los puntos cuánticos formados por cristales nanométricos en un material semiconductor se pueden diseñar de manera que, controlando su tamaño, se puede controlar simultáneamente la frecuencia de la luz que emiten, lo cual tiene importantes implicaciones en optoelectrónica y en bioimagen. El cómo sintetizar estos nanocristales y el cómo controlar su tamaño y, por tanto, sus propiedades, ha llevado a la concesión del Premio Nobel de Química 2023 a Bawendi, Brus y Ekimov.

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