(AGENPARL) - Roma, 5 Ottobre 2023[lid] Per il suo lavoro sulle tecniche per generare punti quantici di dimensione e colore uniformi, Bawendi viene premiato insieme a Louis Brus e Alexei Ekimov.
Moungi Bawendi, Lester Wolfe Professore di Chimica al MIT e leader nello sviluppo di minuscole particelle conosciute come punti quantici , ha vinto il Premio Nobel per la Chimica per il 2023. Dividerà il premio con Louis Brus della Columbia University e Alexei Ekimov della Nanocristalli Technology, Inc.
I ricercatori sono stati premiati per il loro lavoro nella scoperta e nella sintesi dei punti quantici, minuscole particelle di materia che emettono luce eccezionalmente pura. Nel suo annuncio di questa mattina, la Fondazione Nobel ha citato Bawendi per il lavoro che “ha rivoluzionato la produzione chimica dei punti quantici, risultando in particelle quasi perfette”.
Bawendi, professore al MIT dal 1990, ha detto questa mattina a MIT News di essersi sentito “sorpreso e scioccato” nel ricevere la chiamata dal comitato per il Nobel, aggiungendo: “È stato un onore svegliarsi”.
I punti quantici sono costituiti da minuscole particelle di materiale semiconduttore così piccole che le loro proprietà differiscono da quelle del materiale sfuso. Sono invece governati in parte dalle leggi della meccanica quantistica che descrivono il comportamento degli atomi e delle particelle subatomiche. Quando illuminati con luce ultravioletta, i punti emettono una fluorescenza brillante in una gamma di colori determinata dalle dimensioni delle particelle.
Queste minuscole particelle sono ora utilizzate in molti tipi di imaging biomedico, nonché nei display di computer e televisori, e hanno anche potenziale in campi come la fotocatalisi e l’informatica quantistica.
“È difficile pensare a un’espressione più elegante di Mente e Mano”, ha scritto questa mattina la presidente del MIT Sally Kornbluth riguardo al lavoro di Bawendi, in una lettera alla comunità del MIT, in riferimento al motto del MIT, “Mens et Manus”. “Ci uniamo alla famiglia di Moungi, al suo dipartimento, ai suoi amici e colleghi in tutto il mondo nel celebrare questo raro onore.”
Scolpire minuscole particelle
I punti quantici sono particelle di soli pochi nanometri di diametro, circa un milionesimo della dimensione di una capocchia di spillo. Fin dagli anni ’30, gli scienziati avevano previsto che le particelle così piccole avrebbero mostrato un comportamento insolito perché su scale così piccole c’è meno spazio per gli elettroni di un materiale, quindi vengono schiacciati insieme. Di conseguenza, si credeva che la dimensione delle particelle avrebbe influenzato le proprietà fisiche come il colore.
Tuttavia, questa ipotesi era difficile da verificare perché non c’erano modi per produrre particelle così piccole – fino all’inizio degli anni ’80, quando Ekimov e Brus riuscirono indipendentemente a creare punti quantici. Lavorando con punti quantici fluttuanti liberamente in una soluzione, Brus ha dimostrato che la dimensione delle particelle influenzava il colore emesso. Ekimov ha scoperto lo stesso fenomeno lavorando con nanoparticelle di vetro colorato con cloruro di rame.
Le tecniche usate da Ekimov e Brus, tuttavia, non producevano punti quantici di dimensione uniforme. Nel 1993, Bawendi e i suoi studenti furono i primi a proporre un metodo per sintetizzare i punti quantici mantenendo un controllo preciso sulle loro dimensioni.
Variando sistematicamente le condizioni in cui i punti quantici venivano cristallizzati, Bawendi e il suo gruppo di ricerca sono riusciti a far crescere nanocristalli di dimensioni specifiche. All’epoca, i ricercatori erano interessati a creare punti quantici in modo da poter studiare ulteriormente le loro proprietà uniche, senza alcuna idea di cosa sarebbero diventati utili in seguito.
“Abbiamo semplicemente spinto e spinto, e alla fine abbiamo sviluppato un processo per rendere le particelle sufficientemente buone per gli studi scientifici di base, e si è scoperto che il processo poteva essere utilizzato per molto più di quello, cosa che non avremmo mai pensato in quel momento”, Bawendi ha detto al MIT News .
Da allora, ha anche ideato modi per controllare l’efficienza dell’emissione luminosa dei punti ed eliminare la loro tendenza ad accendersi e spegnersi, rendendoli più pratici per applicazioni in molti campi.
I punti quantici vengono ora utilizzati nei televisori a schermo piatto e in altri display, dove generano immagini più vivide rispetto ai tradizionali schermi LED. Vengono utilizzati anche per etichettare le molecole all’interno delle cellule, consentendone l’imaging più facilmente, e sono stati esplorati come strumento per guidare i medici durante l’intervento chirurgico illuminando i tessuti.
“È davvero fantastico vedere come sono stati utilizzati in così tante aree, ma non è qualcosa che ci aspettavamo in quel momento”, afferma Bawendi, che è anche uno dei membri principali dei Microsystems Technology Laboratories del MIT. “Eravamo solo interessati a studiare i materiali.”
Presentando Bawendi in una conferenza stampa del MIT questa mattina, Kornbluth ha descritto il suo conseguimento del Nobel come “un giorno eccezionale” per l’Istituto.
“Non possiamo immaginare nulla di più elettrizzante”, ha detto Kornbluth. “Ovviamente, quell’entusiasmo riflette il nostro rispetto per questo straordinario onore, ma ha radici più profonde perché sarebbe difficile trovare una comunità con una maggiore riverenza per la meravigliosa bellezza della scoperta scientifica di base e l’incredibile potere dell’innovazione per migliorare il nostro mondo. rispetto alla gente del MIT. Spero che questo premio e tutti i Nobel scientifici di questa settimana possano servire a ricordare alla nazione e al mondo perché la scienza fondamentale merita il nostro sostegno costante ed entusiasta”.
Un nuovo campo della scienza
Nato a Parigi da madre francese e padre tunisino, Bawendi si trasferì a West Lafayette, nell’Indiana, da ragazzo quando suo padre, un matematico, divenne professore alla Purdue University. Nel 1982, ha conseguito la laurea presso l’Università di Harvard, dove, come studente del primo anno, non ha superato il suo primo esame di chimica. Quell’esperienza gli ha insegnato una preziosa lezione di perseveranza, che ha descritto nella conferenza stampa di oggi.
“Hai una battuta d’arresto, ma puoi perseverare, superarla e imparare dalla tua esperienza, cosa che ovviamente ho fatto”, ha detto. “E avrei potuto decidere che non faceva per me, ma mi piaceva quello che stavo facendo, e così ho imparato come avere successo come studente.”
Bawendi ha conseguito un dottorato di ricerca presso l’Università di Chicago nel 1988. Come postdoc, ha lavorato con Brus, che allora lavorava presso gli AT&T Bell Laboratories e aveva recentemente fatto la sua scoperta originale sulle proprietà dei punti quantici di diverse dimensioni.
“Questo è ciò che mi ha reso entusiasta di lavorare con lui, perché ha aperto un campo scientifico completamente nuovo, che crea molte opportunità per fare nuove scoperte”, ha detto Bawendi a MIT News .
Gli scienziati stanno ora esplorando la possibilità di utilizzare i punti quantici per migliorare le prestazioni di molte altre tecnologie, tra cui celle solari, elettronica flessibile e fotocatalizzatori. Negli ultimi anni, il laboratorio di Bawendi ha sviluppato anche spettrometri basati su punti quantici, sufficientemente piccoli da poter essere inseriti nella fotocamera di uno smartphone. Tali dispositivi potrebbero essere utilizzati per diagnosticare malattie, in particolare malattie della pelle, o per rilevare inquinanti ambientali.
Quando durante la conferenza stampa gli è stato chiesto cosa potrebbe riservare il futuro alla ricerca sui punti quantici, Bawendi ha detto che si aspetta di essere sorpreso.
“Questa è davvero un’ottima domanda perché sono costantemente sorpreso quando vado alle conferenze sui progressi e sulle direzioni del settore”, ha detto. “Penso che 30 anni fa, nessuno di noi che ha avviato questo settore avrebbe potuto prevedere che 30 anni dopo saremmo arrivati ??dove siamo oggi. Ed è semplicemente fantastico per me, se hai persone davvero fantastiche che lavorano in un campo completamente nuovo con materiali nuovissimi, l’innovazione arriva in direzioni che non puoi prevedere.
Essere al MIT, con la sua attenzione alla ricerca interdisciplinare, è stato un fattore critico per il suo successo, ha detto Bawendi a MIT News .
“L’atmosfera del MIT è ciò che mi ha permesso di esplorare altri campi della scienza, il che è stato fondamentale per i progressi che ho potuto fare”, afferma. “È un posto unico ed è meraviglioso farne parte.”
