Kropka kwantowa wykorzystywana chociażby w telewizorach QLED to rozwiązanie o znaczeniu większym, niż może Ci się wydawać. Trzej naukowcy odpowiedzialni za jej odkrycie i rozwój właśnie zostali bowiem wyróżnieni najważniejszą nagrodą w nauce – nagrodą Nobla.
Nagroda Nobla w dziedzinie Chemii za badania nad kropką kwantową
Technologia kropki kwantowej to jedno z najbardziej obiecujących rozwiązań, jakie na przestrzeni lat pojawiło się na rynku wyświetlaczy. Oczywiście może Ci się ona kojarzyć przede wszystkim z lepszą reprodukcją kolorów w telewizorach, ale to wszystko to, co leży u jej podstaw, jest naprawdę fascynujące.
Naukowcy, którzy włożyli ogromny wkład w rozwój technologii kropki kwantowej, to Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus i Aleksiej I. Ekimow. To ci trzej badacze w tym roku wspólnie zostali laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie chemii.
Rozwiązanie wykorzystywane nie tylko w telewizorach
Czym są kropki kwantowe? To niewielkie obszary, a w zasadzie nanokryształy, w których uwieziona jest cząstka o długości fali porównywalnej do rozmiarów kropki. Kropki kwantowe są w stanie modyfikować padające na nie światło i jest to jedną z ich najważniejszych cech. W telewizorach kropki kwantowe są podświetlane przez niebieskie diody. Ich niebieskie światło, padające na warstwę kropek kwantowych o różnych wielościach i właśnie w zależności od rozmiaru kropki kwantowej, powoduje zmianę stanu energetycznego, a zatem i barwy padającego na nią światła – na czerwoną lub zieloną.
Telewizory LCD z kropkami kwantowymi, czyli telewizory QLED, wyróżniają się tym, że wyświetlają bardzo czyste kolory podstawowe, czyli czerwony, zielony i niebiesko. Dzięki temu telewizory te są w stanie zarządzać kolorami lepiej i oferują obraz o bardziej rzeczywistych kolorach niż zwykle telewizory LCD. Zastosowania kropek kwantowych wykraczają jednak poza telewizory.
Kropki kwantowe wykorzystywane są również jako nanoznaczniki w technice i medycynie. Mają też duży potencjał jako znaczniki fluorescencyjne nowej generacji dla sond DNA, przeciwciał monoklonalnych i systemów wizualizacji.
Technologia opracowywana latami
Historia badań nad kropkami kwantowymi sięga lat siedemdziesiątych XX wieku. Dopiero w 1981 roku udało się otrzymać jednak pierwszą kropkę kwantową związaną w matrycy szklanej, a następnie zbadać jej właściwości elektroniczne i optyczne. Dokonał tego jeden z laureatów tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie chemii, Aleksiej I. Ekimow.
Louis E. Brus, drugi z laureatów, w 1986 roku otrzymał zaś pierwsze koloidalne kropki kwantowe. Badacz zaobserwował efekty kwantowe w swoich eksperymentach z użyciem siarczku kadmu i zauważył, że właściwości optyczne koloidalnych kropek kwantowych zmieniły się w ciągu nocy, ponieważ kryształy rozpuściły się, a następnie wytrąciły się w postaci kryształów około trzykrotnie większych. Analizy spektroskopowe ujawniły różnice w zachowaniu dwóch zestawów kryształów, co pokazało wpływ efektów kwantowych.
Z kolei Moungi G. Bawendi w 1993 roku opracował sposób na wytwarzanie kryształów selenku kadmu z niemal doskonałą kontrolą ich wielkości. Brus otworzył zatem drogę do wykorzystywania kropek kwantowych w rzeczywistych zastosowaniach.
Gdyby nie Ci trzej naukowcy, dzisiaj nie moglibyśmy mieć w domach telewizorów QLED. Cieszy fakt, że w tym roku to oni otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii, zwłaszcza że potencjał technologii kropki kwantowej zdecydowanie nie został jeszcze w pełni wykorzystany.
Źródło: Chemistry World, fot. tyt. Wikimedia Commons/Antipoff [CC BY-SA 3.0]