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Der Nobelpreis für Chemie 2023 wurde an ein Trio von Wissenschaftlern verliehen, die an der Entdeckung und Entwicklung von Quantenpunkten arbeiteten, die in LED-Leuchten und Fernsehbildschirmen sowie von Chirurgen bei der Entfernung von Krebsgewebe verwendet werden.
Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov wurden vom Nobelkomitee für Chemie bei der Bekanntgabe des Preises am Mittwoch in der schwedischen Hauptstadt Stockholm als „Pioniere bei der Erforschung der Nanowelt“ gelobt.
„Lange Zeit hätte niemand gedacht, dass man jemals so kleine Partikel herstellen könnte. Aber die diesjährigen Preisträger hatten Erfolg“, sagte Johan Aqvist, Vorsitzender des Ausschusses.
Heiner Linke, Mitglied des Chemieausschusses, erläuterte bei der Bekanntgabe, was die Arbeit der Preisträger so revolutionär machte.
„Das Wesentliche an Quantenpunkten ist, dass man allein durch die Änderung ihrer Größe … ihre Eigenschaften ändert, zum Beispiel ihre Farbe.“ Das ist völlig ungewöhnlich“, sagte Linke.
„Wenn Sie sich zum Beispiel vorstellen, dass Sie T-Shirts färben möchten – ein rotes, ein grünes, ein gelbes, ein blaues. Für jede dieser Farben würden Sie ein anderes Molekül verwenden. Verschiedene Atome in unterschiedlichen Konstellationen ergeben unterschiedliche Farben – darum geht es in der Chemie“, sagte er.
Aber dank der Arbeit der Wissenschaftler in der Nanotechnologie ermöglichen uns Quantenpunkte, „genau dieselben Atome in denselben Konstellationen zu verwenden und einfach die Größe und Anzahl der Atome zu ändern und neue Farben und neue andere Eigenschaften zu erhalten.“
Bawendi, Professor am Massachusetts Institute of Technology, und Brus, emeritierter Professor an der Columbia University, sind Amerikaner. Ekimov ist Russe und arbeitet für Nanocrystals Technology Inc. mit Sitz in New York.
Der in Frankreich geborene Bawendi erhielt am frühen Morgen einen Anruf aus Stockholm mit der Nachricht, dass er einer der Chemiepreisträger 2023 ist. Er sagte auf der Pressekonferenz, er fühle sich „sehr überrascht, schläfrig, schockiert, unerwartet und sehr geehrt“ und würde seinen Sieg feiern, indem er seinen 9-Uhr-Kurs am MIT unterrichtete.
In der „Nanowelt“ beginnt man, Materie in Millionstelmillimetern zu messen. Auf dieser Ebene beginnen seltsame Phänomene aufzutreten, die „Quanteneffekte“ genannt werden.
Quantenpunkte bestehen aus nur wenigen tausend Atomen. Von der Größe her verhält sich ein Quantenpunkt zu einem Fußball wie ein Fußball zur Erde.
Wenn Licht durch Quantenpunkte geleitet wird, emittieren diese eine bestimmte Farbe. Dies kann fein eingestellt werden und wird durch die Größe der Punkte bestimmt. Die größeren Punkte leuchten rot, während die kleinsten grün oder blau leuchten.
Die geringsten Änderungen in der Größe des Partikels können seinen Farbton im gesamten Spektrum des Farbkreises verändern.
Die Arbeit der Preisträger hat es Wissenschaftlern ermöglicht, einige der Eigenschaften der Nanowelt zu nutzen, und Quantenpunkte sind mittlerweile in Wohnzimmern und Operationssälen auf der ganzen Welt zu finden.
Sie werden heute häufig in Fernsehgeräten verwendet und bieten gegenüber herkömmlichen LCD-Panels mehrere Vorteile: Sie erzeugen lebendigere und präzisere Farben und erfordern weniger Energie für den Betrieb.
Die in Pulverform hergestellten Punkte werden über eine Diodenplatte gelegt, die blaues Licht auf der Rückseite von Fernsehern und anderen Bildschirmen aussendet. Das blaue Licht beleuchtet die Quantenpunkte, die je nach Größe ihre eigene Farbe ausstrahlen.
Auch in der medizinischen Diagnostik werden die Punkte häufig eingesetzt. Ärzte nutzen sie, um Moleküle zu beleuchten, die sich an Krebstumoren binden können, sodass der Chirurg gesundes von krankem Gewebe unterscheiden kann.
Das Nobelkomitee erläuterte, wie die Arbeit der Wissenschaftler zur Entwicklung von Quantenpunkten beigetragen hatte.
In den 1980er Jahren erzeugte Ekimov größenabhängige Quanteneffekte in farbigem Glas. Einige Jahre später gelang es Brus als erstem Wissenschaftler, größenabhängige Quanteneffekte in frei in einer Flüssigkeit schwebenden Teilchen nachzuweisen.
Im Jahr 1993 änderte Bawendi dann die chemische Herstellung von Quantenpunkten, was zu dem führte, was das Komitee als „nahezu perfekte Teilchen“ bezeichnete. Diese Entwicklung ermöglichte die Verwendung der Punkte in Anwendungen.
Judith Giordan, Präsidentin der American Chemical Society, lobte die Arbeit der Preisträger.
Die Beratungen des Nobelkomitees unterliegen normalerweise völliger Geheimhaltung. Es werden keine Shortlists für die Nobelpreise bekannt gegeben und die Gewinner werden kurz vor der offiziellen Bekanntgabe bekannt gegeben.
Doch die Schwedische Akademie der Wissenschaften gab vor der offiziellen Bekanntgabe am Mittwoch versehentlich die Namen des Siegertrios bekannt.
Die schwedische Zeitung Aftonbladet veröffentlichte eine Kopie einer E-Mail, die angeblich von der Akademie stammte, berichtete Reuters. Aqvist sagte Reuters vor der Ankündigung, dass die E-Mail ein „Fehler“ gewesen sei und betonte, dass keine endgültige Entscheidung getroffen worden sei. Doch Stunden später wurden die durchgesickerten Namen als Preisträger bestätigt.
„Lassen Sie mich sagen, dass das natürlich sehr bedauerlich ist. Wir bedauern auf jeden Fall zutiefst, was passiert ist“, sagte Hans Ellegren, Generalsekretär der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften, bei der Ankündigungszeremonie.
„Es wurde eine Pressemitteilung aus noch unbekannten Gründen verschickt. Wir haben heute Morgen sehr aktiv versucht herauszufinden, was tatsächlich passiert ist, aber an diesem Ort wissen wir das nicht. wir bedauern zutiefst, dass dies geschehen ist. Wichtig ist, dass es keinen Einfluss auf die Vergabe des Preises hatte.“
