Nagroda Nobla przyznawana przez Królewską Szwedzką Akademię Nauk od 1901 roku uznawana jest za najbardziej prestiżowe wyróżnienie w świecie nauk ścisłych i przyrodniczych. W tym roku nagroda ta w dziedzinie chemii trafiła w ręce aż trzech wybitnych naukowców pracujących w USA. Laureatami zostali Moungi Bawendi z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Louis Brus z Columbia University i Aleksiej Ekimow z Nanocrystals Technology Inc., za odkrycie i syntezę „kropek kwantowych”.
Wspomniane kropki kwantowe to cząstki (klastry, kryształy) o bardzo małych rozmiarach, tak małych, że mogą być uważane za układy bezwymiarowe (nieskończenie małe). W rzeczywistości są to obiekty o rozmiarach rzędu pojedynczych nanometrów (1 nanometr to jedna miliardowa część metra). Są to zatem obiekty złożone niejednokrotnie jedynie z kilkuset atomów. Cechą szczególną kropek kwantowych jest zależność ich właściwości fizyko-chemicznych od rozmiaru, co oznacza, że cząstki wytworzone z tego samego pierwiastka lub związku chemicznego mogą mieć różne właściwości. Najbardziej spektakularna jest zależność właściwości optycznych kropek kwantowych od rozmiaru manifestująca się różną barwą dyspersji zawierających cząstki o różnym rozmiarze lub kształcie. Z praktycznego punktu widzenia istotna jest również zależność od rozmiaru właściwości elektrycznych, magnetycznych i termicznych kropek kwantowych. Warto również zauważyć, że zmniejszając rozmiar cząstki zwiększamy stosunek powierzchni do objętości (redukując rozmiar cząstki powodujemy, że coraz większy procent atomów ją tworzących znajduje się na powierzchni, nie zaś „w głębi” cząstki) co skutkuje bardzo dużą energią powierzchniową i reaktywnością „kropek kwantowych”.
Wspomniane powyżej unikatowe właściwości kropek kwantowych stały się siłą napędową dla rozwoju nowej gałęzi wiedzy nazywanej nanotechnologią. Osiągnięcia nanotechnologii możemy dziś znaleźć w bardzo wielu dziedzinach życia codziennego. Są one wykorzystywane do produkcji diod elektroluminescencyjnych (nazywanych LEDami), komórek fotowoltaicznych, różnorodnych detektorów i sensorów. Duże znaczenie kropki kwantowe uzyskały również w obszarze katalizy, a szczególnie fotokatalizy, gdzie wykorzystuje się ich właściwości optyczne i dużą powierzchnię. Największe nadzieje związane są jednak z wykorzystaniem kropek kwantowych w diagnostyce i terapiach medycznych.
Mimo, że historia kropek kwantowych sięga starożytności (znaleziono je m.in. w barwnych szkłach z okresu Cesarstwa Rzymskiego), to jednak dopiero świadoma i kontrolowana ich synteza oaz określenie zależności miedzy ich kształtem i rozmiarem a właściwościami fizyko-chemicznymi pozwoliła na rozwój świata nanotechnologii, świata, w którym kropki kwantowe stanowią jeden z najważniejszych typów bloków budulcowych, z których konstruowane są większe struktury, a nawet urządzenia. Obecnie coraz częściej mówimy o erze informacji i informatyzacji. Przyszłość należeć ma do komputerów kwantowych – urządzeń, które tworzone będą właśnie w oparciu o unikatowe właściwości kropek kwantowych.
Warto podkreślić, że dziś wiele kropek kwantowych można produkować w sposób kontrolowany nawet w skali przemysłowej. Paleta dostępnych na rynku kropek kwantowych jest ogromna i obejmuje czyste pierwiastki, związki chemiczne, stopy metali, układy hybrydowe i kompozytowe. W wielu grupach pracujących na PŁ również prowadzone są prace związane z syntezą, charakterystyką i aplikacjami kropek kwantowych, a jeśli chciałbyś dowiedzieć się o nich więcej zapraszamy do studiowania na kierunku nanotechnologia.