Nobel de química premia síntese de nanopartículas usadas em QLEDs

O Prêmio Nobel de Química deste ano foi concedido a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov pela descoberta e síntese dos pontos quânticos (quantum dots, em inglês). A relevância do trabalho laureado está na possibilidade de sintetizar nanopartículas de tamanhos específicos (com alta reprodutibilidade e homogeneidade), a fim de modular suas propriedades, possibilitando seu uso em TVs e QLEDs e, futuramente, em ferramentas de diagnóstico e eletrônicos flexíveis.

O caminho para o Nobel de química

Em 1937, Hebert Fröhlich previu, a partir da equação de Schrödinger para a partícula na caixa, que as propriedades dos materiais poderiam depender da dimensão deles. Em outras palavras: nanopartículas teriam propriedades diferentes das que os materiais bulk apresentam. Tal predição foi confirmada na década de 80, com a síntese dos primeiros pontos quânticos por Ekimov (1981) em seus estudos com vidros dopados com cloreto de cobre na antiga URSS, e por Brus (1983) que partiu de nanopartículas coloidais de sulfeto de cádmio nos EUA. Mesmo Brus não tendo acesso aos achados de Ekimov, os dois cientistas chegaram à mesma conclusão: quanto menor o tamanho das partículas, maior será o gap energético (evidenciado pelo menor comprimento de onda para a banda de absorção).

Por mais que tal propriedade tenha sido descoberta, a síntese desses nanomateriais tinha limitações que dificultavam isolar os efeitos quânticos dos eletromagnéticos, devido à heterogeneidade no tamanho das partículas no produto final.

Somente em 1993, com o desenvolvimento de metodologia para as sínteses de pontos quânticos com alta qualidade óptica e tamanhos definidos por Bawendi, tornou-se possível a aplicação de coloides de pontos quânticos. Segundo o artigo publicado em 1993, a síntese dos pontos quânticos é feita com a rápida adição dos reagentes organometálicos (precursores para os pontos quânticos) em solvente previamente aquecido a 300°C, sob agitação. A adição dos reagentes causa uma queda súbita de temperatura do meio reacional que, com a supersaturação abrupta dos reagentes, permite a nucleação de nanocristais. Em seguida, o meio reacional é reaquecido a fim de aumentar os pontos quânticos até o tamanho desejado (quanto maior o tempo sob aquecimento, maior o tamanho do ponto quântico).

Biografia dos vencedores

Confira a biografia dos ganhadores do Nobel  de Química em 2023:
Moungi Bawendi
Louis E. Brus  e Alexey Ekimov

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