Ti drobni delci so tako majhni, da postanejo njihove lastnosti odvisne od velikosti oziroma majhnosti delca. Njihova uporaba pa je tako široka, da zdaj širijo svojo svetlobo s televizijskih zaslonov in svetilk LED, katalizirajo kemijske reakcije, celo usmerjajo kirurge med odstranjevanjem tumorskega tkiva in še mnogo drugega.
Osnove kemije nas učijo, da so lastnosti elementa odvisne od števila elektronov, tako so elementi tudi razvrščeni v periodnem sistemu elementov. Ko pa snov skrčimo na nanodimenzijo, bo dobila nenavadne lastnosti, t. i. kvantne lastnosti, ki niso več odvisne od sestave snovi, temveč od njene velikosti.
Nobelovim nagrajencem za kemijo za leto 2023 je uspelo izdelati tako majhne delce, da njihove lastnosti določajo kvantni pojavi. Delci, ki se imenujejo kvantne pike, so že danes zelo pomembni v nanotehnologiji. Ob tem je Johan Åqvist, predsednik Nobelovega odbora za kemijo, pojasnil, da imajo kvantne pike številne fascinantne in nenavadne lastnosti. Izrednega pomena je tudi, da je barva kvantnih pik odvisna od njihove velikosti.
Fiziki so sicer že dlje časa vedeli, da imajo v teoriji lahko nanodelci kvantne lastnosti, vendar je bilo sprva skoraj nemogoče ustvariti dovolj majhne delce, da bi to dokazali. Zato je le malokdo verjel, da bo to znanje kdaj uporabljeno v praksi.
V začetku osemdesetih let prejšnjega stoletja pa je Alekseyju Yekimovu uspelo obarvati steklo na način, da je bila barva odvisna od velikosti in ne od vrste uporabljenih delcev. Barva je namreč vedno izhajala iz nanodelcev bakrovega klorida, ki so bili tako majhni, da so dobili kvantne lastnosti.
Nekaj let pozneje je Louis Brus prvi dokazal, da imajo tudi delci, ki prosto plavajo v tekočini, kvantne lastnosti, ki so odvisne od velikosti samih delcev.
Leta 1993 je Moungi Bawendi revolucionarno spremenil kemijsko proizvodnjo kvantnih pik, kar je vodilo do produkcije skoraj popolnih delcev. Ta visoka kakovost proizvedenih delcev, pa je odprla vrata kvantnim pikam do uporabe v številne najrazličnejše namene.
Kvantne pike danes osvetljujejo računalniške in televizijske zaslone, ki temeljijo na tehnologiji QLED. Prav tako omogočajo nastanek odtenkov svetlobe nekaterih svetilk LED, medtem ko se v biokemiji in medicini uporabljajo za označevanje tkiv.
Kvantne pike tako prispevajo k velikemu tehnološkemu napredku človeštva. Raziskovalci menijo, da bi lahko v prihodnosti prispevale k razvoju na področju elektronike, majhnih senzorjev, tanjših sončnih celic in nenazadnje h kvantno šifrirani komunikaciji. Danes smo šele na začetku odkrivanja vseh potencialov teh majhnih delcev.
Tekst: Nobelov odbor za kemijo
Slike: Niklas Elmehed in Johan Jarnestad, Kraljeva švedska akademija znanosti
Več informacij: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/press-release/
