Le dimensioni miniaturizzate delle nanoparticelle dette “quantum dot” ne determinano le proprietà. Ad esempio, sono in grado di diffondere a lungo la luce delle lampade LED. I punti quantici (o quantistici) potrebbero essere utilizzati in medicina e in futuro potrebbero guidare i chirurghi durante la rimozione del tessuto tumorale, tra i vari possibili usi.
Jonathan NACKSTRAND / AFP
Sempre in futuro, si spera che i punti quantici possano contribuire anche all’elettronica flessibile, alla creazione di sensori minuscoli, di celle solari più sottili e alla comunicazione quantistica criptata.
Negli anni Ottanta, lo scienziato russo Aleksej Ekimov ha notato che le dimensioni delle particelle sono importanti e che da esse dipendono anche la luminescenza e il colore negli effetti quantistici.
Aleksej Ekimov è nato in Unione Sovietica nel 1945 e si è laureato presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Leningrado. Ha conseguito la laurea in Scienze fisiche e matematiche nel 1974 e il dottorato di ricerca nel 1989. Entrambe le sue tesi di laurea erano dedicate alle proprietà dei semiconduttori.
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Vive e lavora negli Stati Uniti dal 1999, e in passato è stato direttore scientifico di Nanocrystals Technology Inc, a New York, Stati Uniti.
Nell’Urss di fine anni Settanta Ekimov iniziò a interessarsi a una particolare caratteristica ottica del vetro, cioè la sua capacità di assumere diverse colorazioni anche se viene prodotto con la stessa sostanza. Il che pare illogico. Ciò dipende dal modo in cui viene scaldato e raffreddato nella fase di produzione: i colori derivano da come si formano le particelle al suo interno e in particolare dalle loro dimensioni.
Ekimov condusse vari esperimenti verificando con analisi ai raggi X che effettivamente le dimensioni delle particelle nel vetro erano dovute alle modalità di produzione e che in alcuni vetri se ne potevano trovare di grandi appena due nanometri e in altri di 30 nanometri.
Le particelle più grandi assorbivano la luce come il cloruro di rame, ma più piccole erano le particelle, più blu era la luce che assorbivano. Come fisico, Ekimov conosceva bene le leggi della meccanica quantistica e si rese subito conto di aver osservato un effetto quantistico dipendente dalle dimensioni.
Era la prima volta che si riusciva a produrre deliberatamente punti quantici: nanoparticelle che causano effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni. Nel 1981, Ekimov pubblicò la sua scoperta su una rivista scientifica sovietica, ma per i ricercatori dall’altra parte della cortina di ferro era difficile accedervi. Pertanto, un altro Premio Nobel per la Chimica di quest’anno, Louis Brus, non era a conoscenza della scoperta di Ekimov quando, nel 1983, fu il primo ricercatore al mondo a scoprire effetti quantistici dipendenti dalle dimensioni in particelle che fluttuavano liberamente in una soluzione.
Congratulazioni ad Aleksej Ekimov!
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