O Nobel da Química de 2023 foi atribuído conjuntamente a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov, pelo trabalho que levou à descoberta e ao desenvolvimento de pontos quânticos, nanopartículas tão minúsculas que o seu tamanho determina as suas propriedades, segundo comunicado oficial da Real Academia das Ciências da Suécia.

Alexei I. Ekimov equacionou, pela primeira vez em 1981 se as mudanças de cor observadas num vidro manufaturado, se deviam às dimensões das nanopartículas de CuCl propositadamente introduzidas no mesmo.

Anos mais tarde, e de uma forma independente, Louis E. Brus conseguiu demonstrar, usando o ‘modelo da partícula numa caixa’ e confirmando a existência de efeitos de confinamento quântico, a relação existente entre as cores de pequenas nanocristalites de CdS e os respetivos tamanhos de partícula.

A Moungi G. Bawendi se deve o primeiro método de síntese química de nanopartículas semicondutoras. O controle preciso do processo permitiu a produção de quatum dots monodispersos e de elevada pureza. Este foi o primeiro passo para, por controle do tamanho da partícula, ser possível controlar as propriedades finais de um nanomaterial.

Porque é que as nanopartículas (pontos quânticos) são tão importantes?

 Quando se fala em nanopartículas e nanotecnologia devemos ter consciência de que mais importante que o processo de miniaturização, o que realmente é relevante nesta área é a capacidade que ganhamos de controlar propriedades, e com isto, de controlar performances… Este é um dos objetivos principais da Nanotecnologia!

E assim, conseguimos criar dispositivos mais pequenos, mais rápidos e mais inteligentes, aumentando, por exemplo a eficiência dos painéis solares, o brilho dos nossos ecrãs de televisão, ou tornando possíveis novos sistemas de administração de medicamentos ou tratamento de doenças.

Porque é que a cor dos pontos quânticos muda com o seu tamanho?

Quando o tamanho de uma partícula é drasticamente reduzido até uma dimensão da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda de Broglie associado ao eletrão no semicondutor, até os eletrões no interior da partícula se começam a sentir ‘confinados’. Como resultado, a interação/absorção de energia irá ser diferente e dependente do grau de confinamento e consequentemente do tamanho da partícula – efeitos de confinamento quântico.

No caso dos pontos quânticos, quando o tamanho diminui para valores da ordem de alguns nanometros, é necessária energia na gama de radiação UV (gama do azul) para os ativar. Assim se explica porque com a diminuição do tamanho de partícula a cor muda de vermelho para azul, e não o contrário...