Nobelova nagrada za hemiju 2023.

Pre nedelju dana saznali smo imena svih dobitnika Nobelove nagrada za hemiju za 2023. godinu!

Nobelova nagrada za hemiju jedna je od pet nagrada koje je ustanovio Alfred Nobel svojim testamentom (fizika, hemija, medicina ili fiziologija, književnost i mir), koje se dodeljuju od 1901. godine.

Ove godine, Nobelova nagrada za hemiju dodeljena je za otkriće i razvoj kvantnih tačaka, nanočestica, koje su toliko male da njihova veličina određuje njihova svojstva. Ova otkrića su omogućila nove načine stvaranja obojene svetlosti.

Koliko su kvantne tačke u stvari male i koje su njihove karakteristike?

Kvantna tačka je često sačinjena od samo nekoliko hiljada atoma.

Ako bismo kvantnu tačku uporedili sa fudbalskom loptom, onda biste mogli da smestite onoliko kvantnih tačaka u jednu fudbalsku loptu koliko i fudbalskih lopti unutar planete Zemlje!

Kada su čestice prečnika samo nekoliko nanometara (milijarditi deo metra), prostor koji je dostupan elektronima da se kreću u njima se značajno smanjuje. To, između ostalog, utiče na optičke karakteristike čestica.

Kvantne tačke apsorbuju svetlost, a zatim emituju svetlost različitih talasnih dužina u zavisnosti od veličine tačaka (nanočestica). To znači da one apsorbuju širok spektar svetlosti, ali emituju svetlost specifične talasne dužine.

Kvantne tačke većih dimenzija emituju svetlost duže talasne dužine (crvenkastiju svetlost), dok kvantne tačke manjih dimenzija emituju svetlost kraćih talasnih dužina proizvodeći pri tom plavičastiju svetlost. Kao rezultat toga, možemo da odredimo koje svetlo će data čestica emitovati samo odabirom veličine čestice.

Treća dimenzija periodnog sistema elemenata

Ovo nas dovodi do razmišljanja da je spoznajom ovog kvantnog efekta od strane Luisa Brusa i Alekseja Jekimova, ovogodišnjih nobelovaca, periodni sistem elemenata dobio i treću dimenziju!

Pored toga što karakteristike elemenata zavise od broja elektronskih nivoa i od popunjenosti elektronima tog poslednjeg elektronskih nivoa postalo je jasno da je, na nano nivou, veličina takođe važna. Tako je za hemičare koji su želeli da otkriju nove materijale, sada postojao još jedan faktor za eksperimentisanje.

Pravljenje kvantnih tačaka određenih karakteristika

Mungi Bavenda je svojim čuvenim eksperimentima omogućio rešavanje dotadašnjih naučnih problema u sintezi kvantnih tačkaa odgovarajućeg kvaliteta. On je uspeo da dobije glatku površinu čestica i da dobije čestice željenih veličina. To je uradio koristeći različite rastvarače i različitu temperaturu. Izbor rastvarača je uticao na površinsku strukturu kvantnih tačaka, dok je temperatura uticala na njihovu veličinu. Ovo je bilo veliko otkriće. Kvantne tačke koje je Bavenda proizveo bile su praktično savršene i dale su veoma jasne kvantne efekte. Uz to, njegove metode proizvodnje su bile i jeftine i jednostavne za upotrebu.

Za najveću dobrobit čovečanstvu

Emitovanje svetlosti od strane kvantnih tačaka se koristi na televizijskim i displej ekranima koji se oslanjaju na takozvanu QLED tehnologiju, gde Q označava kvantnu tačku.

U ovoj vrsti ekrana, plava svetlost se proizvodi uz pomoć vrste energetski efikasnih dioda, za čije je otkriće dodeljena Nobelova nagrada za fiziku 2014. godine. Sa druge strane, kvantne tačke koriste za promenu boje plave svetlosti u crvenu ili zelenu. Na taj način možemo da stvorimo tri osnovne boje svetlosti koje se koriste za proizvodnju svih boja koje su potrebne za rad televizora.

Takođe, kvantne tačke su našle primenu i kod određenog LED osvetljenja, kako bi se modifikovala hladna svetlost dioda. To znači da svetlost može biti energična kao hladno dnevno svetlo ili smirujuća kao topli sjaj koji emituje "mlečna" sijalica.

Hemičari koriste katalitička svojstva kvantnih tačaka da bi izvodili hemijske reakcije, a lekari su počeli da istražuju mogućnost korišćenja kvantnih tačaka za identifikaciju kancerogenog tkiva u ljudskom telu.

Naučnici koji su obojili nanotehnologiju

Dobitnici Nobelove nagrade za otkriće i sintezu kvantnih tačaka su trojica naučnika:

Mungi G. Bavenda (Moungi G. Bawendi, rođen 1961. u Francuskoj), Luis Brus (Louis E. Brus, rođen 1943. u SAD), Aleksej I. Jekimov (AlekséŮ I. Ekímov rođen 1945, u bivšem SSSR).

Luis Brus i Aleksej Jekimov su u nezavisnim eksperimentima sintetisali kvantne tačke i utvrdili da njihova veličina određuje njihove kvantno-mehaničke karakteristike. S druge strane, Mungi Bavenda je uspeo da njihovu sintezu sprovede na jednostavan način, omogućavajući tako sintezu kvantnih tačaka veoma visokog i ujednačenog kvaliteta.

Sva trojica naučnika danas rade u Americi: Aleksej Jekimov radi kao direktor za nauku u kompaniji Nanocrystals Technology Inc, Luis Brus je profesor na Kolumbija Univerzitetu u Njujorku, dok je Mungi Bavenda profesor na Masačusetskom institutu tehnologije (MIT).

Materijal za nastavnike koji žele da pruže više svojim đacima

Od ove godine, na sajtu Nobelove nagrade se može pronaći i ogledni čas posvećen svakoj pojedinačnoj nagradi. Ovaj deo edukativnog sajta je veoma dobar resurs za sve nastavnike.

Na sajtu www.nobelprize.org/educational se nalazi sledeći materijal: prezentacija, tekst za nastavnike (prati svaki slajd prezentacije) i zadaci za đake. Materijal je dostupan jedan dan nakon objavljivanja dobitnika.

Ovogodišnji materijal za ogledni čas o Nobelovoj nagradi za hemiju 2023 (na engleskom jeziku) nalazi se na ovom linku:   www.nobelprize.org/nobel-prize-lessons-chemistry-2023

O Nobelu

Iznos Nobelove nagrade je u vrednosti od približno milion američkih dolara. Nobelov komitet 1968. godine je uveo i šestu nagradu za ekonomske nauke. Nagrada je ustanovljena po istim principima kao i nagrade za pet oblasti koje se dodeljuju od 1901. godine, a omogućena je dodatnim prilivom kamata od strane Švedske centralne banke povodom 300 godina njenog postojanja. Nobelov komitet odluke o laureatima za tekuću godinu uvek saopštava početkom oktobra, dok se nagrade dodeljuju 10. decembra u čast obeležavanja njegove smrti (10. decembar 1896).