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Nanotechnologie Chemie-Nobelpreis 2023 für Entdecker der Quantenpunkte

Quelle: Pressemitteilung www.nobelprize.org 2 min Lesedauer

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Der Nobelpreis für Chemie 2023 geht an drei Forscher, die die Quantenpunkte entwickelt und synthetisiert haben – die Nanoteilchen, die so winzig sind, dass ihre Größe ihre Eigenschaften bestimmen und die in QLEDs, vielen Fernsehern und biomedizinischen Markern stecken.

Quantenpunkte haben je nach Größe unterschiedliche Farben. (Symbolbild)(Bild: frei lizenziert / Pixabay)
Quantenpunkte haben je nach Größe unterschiedliche Farben. (Symbolbild)
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

Jeder, der Chemie studiert, lernt, dass die Eigenschaften eines Elements, die davon abhängen, wie viele Elektronen es hat. Wenn die Materie jedoch auf Nanodimensionen schrumpft, entstehen Quantenphänomene, die von der Größe der Materie beeinflusst werden. Den diesjährigen Nobelpreisträgern für Chemie – Moungi G. Bawendi vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA, US, Louis E. Brus von der Columbia-Universität, New York, NY, USA und Alexei I. Ekimov von der Nanocrystals Technology Inc., New York, NY, USA ist es gelungen, Teilchen herzustellen, die so klein sind, dass ihre Eigenschaften durch Quantenphänomene bestimmt werden. Diese so genannten Quantenpunkte genannt werden, sind heute in der Nanotechnologie von großer Bedeutung.

Wenn Größe Farbe macht

Ein Quantenpunkt ist ein Kristall, der oft nur aus ein paar tausend Atomen besteht.(Bild: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)
Ein Quantenpunkt ist ein Kristall, der oft nur aus ein paar tausend Atomen besteht.
(Bild: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)

„Quantenpunkte haben viele faszinierende und ungewöhnliche Eigenschaften. Wichtig ist, dass sie je nach Größe unterschiedliche Farben haben“, sagt Johan Åqvist, Vorsitzender des des Nobelkomitees für Chemie. Physiker wussten schon lange, dass in der Theorie größenabhängige Quanteneffekte in Nanopartikeln auftreten können, aber damals war es fast unmöglich, in Nanodimensionen zu formen. Daher glaubten nur wenige, dass dieses Wissen in die Praxis umgesetzt werden würde.

Quantenpunkte in hoher Qualität

In den frühen 1980er Jahren gelang es Alexei Ekimov jedoch größenabhängige Quanteneffekte in farbigem Glas zu erzeugen. Die Farbe stammte von Nanopartikeln aus Kupferchlorid und Ekimov zeigte, dass die Teilchengröße die Farbe des Glases über Quanteneffekte beeinflusste.

Quanteneffekte entstehen, wenn Teilchen schrumpfen.(Bild: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)
Quanteneffekte entstehen, wenn Teilchen schrumpfen.
(Bild: ©Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)

Einige Jahre später war Louis Brus der erste Wissenschaftler der Welt, der größenabhängige Quanteneffekte bei Teilchen nachwies, die sich frei in einem Brennstoff bewegen.

Im Jahr 1993 revolutionierte Moungi Bawendi die Herstellung von Quantenpunkten zu nahezu perfekten Teilchen. Diese hohe Qualität war notwendig, um sie in Anwendungen zu nutzen.

Vielfältige Anwendungen in der Nanotechnologie

Quantenpunkte beleuchten heute Computer- und Fernsehbildschirme, die auf der QLED-Technologie basieren. Sie fügen dem Licht einiger LED-Lampen Nuancen hinzu, und Biochemiker und Ärzte verwenden sie, um biologisches Gewebe zu markieren. Quantenpunkte bringen also großen Nutzen für die Menschheit.

Das waren die Chemie-Nobelpreisträger von 2012 bis 2022
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Die Forscher glauben, dass sie in Zukunft zu flexibler Elektronik, winzigen Sensoren, dünneren Solarzellen und verschlüsselter Quantenkommunikation beitragen könnten. Es wurde also gerade erst begonnen, das Potenzial dieser dieser winzigen Teilchen zu heben.

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