Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat den Nobelpreis in der Kategorie Chemie, im Oktober 2023 an Moungi Bawendi, Louis E. Brus und Alexey Ekimov verliehen. Die drei Wissenschaftler wurden für ihre Entdeckung und Synthese von Quantenpunkten ausgezeichnet.
Quantenpunkte sind Nanopartikel; winzige Kristalle, die nur ein paar tausend Atome enthalten, in denen die Quanteneffekte zum Tragen kommen. Sie sind eine Brücke zwischen Atomen und den Materialien, mit denen wir normalerweise interagieren. Quantenpunkte sind winzige Halbleiterpartikel, so klein, dass die Eigenschaften der Elektronen in ihnen durch die Gesetze der Quantenmechanik bestimmt werden. Aus diesem Grund sind die Eigenschaften von Quantenpunkten nicht mit denen von Atomen oder großen Kristallen vergleichbar.
Eine Standardmethode, um sie zu zeigen, ist, sie in kolloidale Lösungen zu geben, wo sie in verschiedenen Farben leuchten. Diese unterschiedlichen Farben sind auf die Größe der Quantenpunkte zurückzuführen und darauf, wie dicht gepackt die Elektronen in den Punkten sind. Kleinere Teilchen strahlen in kürzeren Wellenlängen bis zu längerer Wellenlänge, von blau zu rot.
Obwohl sie aus demselben Material bestehen, ändern sich ihre Eigenschaften je nach Größe. Quantenpunkte können Licht absorbieren und dann in einer anderen Farbe wieder abgeben. Welche Farbe das ist, hängt von ihrer Größe ab. Dank dieser unglaublichen Eigenschaft können sie für LEDs, Energie- und Lichtsammeltechnologien, aber auch in der Chemie, Biologie und Medizin eingesetzt werden.
Anwendungen für Quantenpunkte
Es gibt eine Vielzahl von Anwendungen für diese Materialien, die durch Veränderung ihrer Größe hergestellt werden können. Zu den interessanten Anwendungen gehören der Einsatz in bestimmten photovoltaischen Geräten, die Absorption von Sonnenenergie und sogar als Farbstoffe in der Biologie zur Visualisierung der Gefäßbildung eines Tumors.
In der Biologie werden sie bereist zur Markierung von Zellen benutzt oder zur Bildgebung in vivo und natürlich in Displays. Quantenpunkte werden auch schon mit anderen Materialien kombiniert, entweder mit organischen oder magnetischen Nanopartikeln oder Halbmetallen, um künstliche Festkörper zu schaffen, die andere Eigenschaften als gewöhnliche Festkörper haben.
Mehr zum Thema Tech
In der Kategorie Tech informieren wir über nützliche Entwicklungen und Gadgets, die Strom erzeugen, Wasser sparen und uns helfen, der Umwelt etwas Gutes zu tun. Mit folgenden Links gelangst du der Reihe nach zu mehr Artikel in diesem Themenbereich für Einsteiger bis zu Profis.
- Die Nobelpreisträger für Chemie 2019 im Portrait
- Neues Wundermaterial: Graphin
- Aufräumen mit ewigen Chemikalien
Bild: Wikimedia
