Нобелова награда за хемију 2023.

Пре недељу дана сазнали смо имена свих добитника Нобелове награда за хемију за 2023. годину!

Нобелова награда за хемију једна је од пет награда које је установио Алфред Нобел својим тестаментом (физика, хемија, медицина или физиологија, књижевност и мир), које се додељују од 1901. године.

Ове године, Нобелова награда за хемију додељена је за откриће и развој квантних тачака, наночестица, које су толико мале да њихова величина одређује њихова својства. Ова открића су омогућила нове начине стварања обојене светлости.

Колико су квантне тачке у ствари мале и које су њихове карактеристике?

Квантна тачка је често сачињена од само неколико хиљада атома.

Ако бисмо квантну тачку упоредили са фудбалском лоптом, онда бисте могли да сместите онолико квантних тачaка у једну фудбалску лопту колико и фудбалских лопти унутар планете Земље!

Када су честице пречника само неколико нанометара (милијардити део метра), простор који је доступан електронима да се крећу у њима се значајно смањује. То, између осталог, утиче на оптичке карактеристике честица.

Квантне тачке апсорбују светлост, а затим емитују светлост различитих таласних дужина у зависности од величине тачака (наночестица). То значи да оне апсорбују широк спектар светлости, али емитују светлост специфичне таласне дужине.

Квантне тачке већих димензија емитују светлост дуже таласне дужине (црвенкастију светлост), док квантне тачке мањих димензија емитују светлост краћих таласних дужина производећи при том плавичастију светлост. Као резултат тога, можемо да одредимо које светло ће дата честица емитовати само одабиром величине честице.

Трећа димензија периодног система елемената

Ово нас доводи до размишљања да је спознајом овог квантног ефекта од стране Луиса Бруса и Алексеја Јекимова, овогодишњих нобеловаца, периодни систем елемената добио и трећу димензију!

Поред тога што карактеристике елемената зависе од броја електронских нивоа и од попуњености електронима тог последњег електронских нивоа постало је јасно да је, на нано нивоу, величина такође важна. Тако је за хемичаре који су желели да открију нове материјале, сада постојао још један фактор за експериментисање.

Прављење квантних тачака одређених карактеристика

Мунги Бавенда је својим чувеним експериментима омогућио решавање дотадашњих научних проблема у синтези квантних тачкаа одговарајућег квалитета. Он је успео да добије глатку површину честица и да добије честице жељених величина. То је урадио користећи различите раствараче и различиту температуру. Избор растварача је утицао на површинску структуру квантних тачака, док је температура утицала на њихову величину. Ово је било велико откриће. Квантне тачке које је Бавенда произвео биле су практично савршене и дале су веома јасне квантне ефекте. Уз то, његове методе производње су биле и јефтине и једноставне за употребу.

За највећу добробит човечанству

Емитовање светлости од стране квантних тачака се користи на телевизијским и дисплеј екранима који се ослањају на такозвану QLED технологију, где Q означава квантну тачку.

У овој врсти екрана, плава светлост се производи уз помоћ врсте енергетски ефикасних диода, за чије је откриће додељена Нобелова награда за физику 2014. године. Са друге стране, квантне тачке користе за промену боје плаве светлости у црвену или зелену. На тај начин можемо да створимо три основне боје светлости које се користе за производњу свих боја које су потребне за рад телевизора.

Такође, квантне тачке су нашле примену и код одређеног LED осветљења, како би се модификовала хладна светлост диода. То значи да светлост може бити енергична као хладно дневно светло или смирујућа као топли сјај који емитује "млечна" сијалица.

Хемичари користе каталитичка својства квантних тачака да би изводили хемијске реакције, а лекари су почели да истражују могућност коришћења квантних тачака за идентификацију канцерогеног ткива у људском телу.

Научници који су обојили нанотехнологију

Добитници Нобелове награде за откриће и синтезу квантних тачака су тројица научника:

Мунги Г. Бавенда (Moungi G. Bawendi, рођен 1961. у Француској), Луис Брус (Louis E. Brus, рођен 1943. у САД), Алексеј И. Јекимов (Алексе́й И. Еки́мов рођен 1945, у бившем СССР).

Луис Брус и Алексеј Јекимов су у независним експериментима синтетисали квантне тачке и утврдили да њихова величина одређује њихове квантно-механичке карактеристике. С друге стране, Мунги Бавенда је успео да њихову синтезу спроведе на једноставан начин, омогућавајући тако синтезу квантних тачака веома високог и уједначеног квалитета.

Сва тројица научника данас раде у Америци: Алексеј Јекимов ради као директор за науку у компанији Nanocrystals Technology Inc, Луис Брус је професор на Колумбија Универзитету у Њујорку, док је Мунги Бавенда професор на Масачусетском институту технологије (MIT).

Материјал за наставнике који желе да пруже више својим ђацима

Од ове године, на сајту Нобелове награде се може пронаћи и огледни час посвећен свакој појединачној награди. Овај део едукативног сајта је веома добар ресурс за све наставнике.

На сајту www.nobelprize.org/educational се налази следећи материјал: презентација, текст за наставнике (прати сваки слајд презентације) и задаци за ђаке. Материјал је доступан један дан након објављивања добитника.

Овогодишњи материјал за огледни час о Нобеловој награди за хемију 2023 (на енглеском језику) налази се на овом линку:   www.nobelprize.org/nobel-prize-lessons-chemistry-2023

О Нобелу

Износ Нобелове награде је у вредности од приближно милион америчких долара. Нобелов комитет 1968. године је увео и шесту награду за економске науке. Награда је установљена по истим принципима као и награде за пет области које се додељују од 1901. године, а омогућена је додатним приливом камата од стране Шведске централне банке поводом 300 година њеног постојања. Нобелов комитет одлуке о лауреатима за текућу годину увек саопштава почетком октобра, док се награде додељују 10. децембра у част обележавања његове смрти (10. децембар 1896).