Desde televisores LED, chips y hasta técnicas para combatir tumores: los avances premiados por el Nobel de Química 2023

Imagínese poder encogerse de tamaño a nivel atómico e interactuar con cualquier materia cambiando las propiedades de la misma a niveles inimaginables.

En este nanomundo, una vez que el tamaño de la materia comienza a medirse en millonésimas de milímetro, comienzan a ocurrir fenómenos extraños, llamados efectos cuánticos, que desafían nuestro conocimiento. Los flamantes premios Nobel de Química de 2023 han sido pioneros en esta exploración del nanomundo.

Esta mañana, la Real Academia Sueca de las Ciencias concedió el Premio Nobel de Química 2023 a tres científicos, el francés Moungi G. Bawendi, el estadounidense Louis E. Brus y el ruso Alexei I. Ekimov “por el descubrimiento y la síntesis de los puntos cuánticos, nanopartículas tan diminutas que su tamaño determina sus mismas propiedades.

“Estas partículas tienen propiedades únicas y ahora difunden su luz desde pantallas de televisión y lámparas LED. Catalizan reacciones químicas y su luz clara puede iluminar el tejido tumoral para un cirujano”, explicaron desde la Real Academia Sueca para justificar este premio a las investigaciones en puntos cuánticos, considerados una parte importante de las herramientas de la nanotecnología y que “los galardonados con el Premio Nobel de Química 2023 han sido pioneros en la exploración del nanomundo”.

“Los investigadores han utilizado principalmente los puntos cuánticos para crear luz coloreada. Creen que en el futuro los puntos cuánticos pueden contribuir a la electrónica flexible, los sensores minúsculos, las células solares más delgadas y quizá la comunicación cuántica cifrada”, agregó la entidad real.

“Es difícil decir si es esperado o no este premio Nobel, ya que en Química, como en otras disciplinas científicas, hay muchas áreas avanzadas y miles de científicos en todo el mundo trabajando en ellas. Pero sí hay que decir que es muy justificado porque el campo premiado es muy importante. Este año se premió un aspecto de la nanotecnología. Se llama nano a las escalas de 10 las -9 metros. Y ahí encontrás un nanómetro”, explicó a Infobae el doctor Adrián Turjanski, licenciado en Química de la Universidad de Buenos Aires y Doctor en Biofísica y Bioinformática de la UBA.

Para los ignotos en esta materia, un nanómetro es la unidad de longitud del Sistema Internacional de Unidades que equivale a una mil millonésima parte de un metro. El símbolo del nanómetro es nm y su nombre combina el prefijo nano con la unidad metro.

“Un ejemplo claro es el de grano de sal de mesa formado por átomos de cloruro y de sodio. Dentro de un grano de sal hay miles de millones de átomos. Si ese cristal lo rompés en pedacitos y alcanzás tamaños muy diminutos, podés hasta contar los atómos que lo componen en decenas o cientos. Y cuando la ciencia comenzó a estudiar estos elementos a esta escala, descubrió muchas propiedades hasta ese entonces desconocidas. Y eso es lo que estudia la nanotecnología”, sostuvo Turjanski, que también cuenta con posdoctorados en bioinformática, el último en el Instituto Nacional de Salud en Maryland, Estados Unidos.

Y agregó: “En química, esto es central porque estudia los materiales a esa escala. Objetos que cambian de propiedades a medida que se reduce su escala de estudio. La teoría cuántica explica cómo se comportan los átomos. Entonces, cuando se combina la química, la física y la tecnología cada vez más avanzada, comienzan a aparecer más materiales nuevos y se traducen en nanopartículas para televisores, para medicamentos, para chips de computadoras o celulares. Para muchas cosas que utilizamos en la vida cotidiana”.

“Tienen propiedades llamativamente diferentes. Al cortar materia nivel de nanopartículas, la misma pasa a tener otro tipo de propiedades que pueden cambiar al combinarla con otros materiales, con luz o a distintas temperaturas. Se arman partículas como bloques o ladrillos. Y así se crean nuevas propiedades o hasta moléculas para combatir una enfermedad como un tumor, por ejemplo. Partículas que se pegan a células tumorales y sirven para que un cirujano para remover tumores visibles. Ahora los científicos podemos comprender cómo y porqué se comporta la materia de determinada manera. Y podemos experimentar con distintas propiedades alcanzadas. Se pueden crear partículas nuevas y productos innovadores”, indicó el experto.

“Los puntos cuánticos tienen muchas propiedades fascinantes e inusuales. Es importante destacar que tienen diferentes colores según su tamaño”, precisó Johan Åqvist, presidente del Comité del Nobel de Química, al hablar de las investigaciones premiadas.

Los físicos sabían desde hacía mucho tiempo que, en teoría, en las nanopartículas podían surgir efectos cuánticos dependientes del tamaño, pero en aquel momento era casi imposible esculpir en nanodimensiones. Por lo tanto, pocas personas creían que este conocimiento se pudiera poner en práctica.

Sin embargo, a principios de los años 1980, Alexei Ekimov logró crear efectos cuánticos dependientes del tamaño en vidrio coloreado. El color procedía de nanopartículas de cloruro de cobre y Ekimov demostró que el tamaño de las partículas afectaba al color del vidrio mediante efectos cuánticos. Ekimov nació en 1945 en la antigua URSS. Se doctoró en Química en 1974 en el Instituto Físico-Técnico Ioffe, de San Petersburgo, Rusia.

Unos años más tarde, Louis Brus fue el primer científico del mundo en demostrar efectos cuánticos dependientes del tamaño en partículas que flotan libremente en un fluido. Brus nació en 1943 en Cleveland, EEUU y se doctoró en 1969 por la Universidad de Columbia, en Nueva York, donde actualmente es profesor de esa casa de estudios. En 1993, Moungi Bawendi revolucionó la producción química de puntos cuánticos, dando como resultado partículas casi perfectas. Esta alta calidad era necesaria para que pudieran utilizarse en aplicaciones. Bawendi nació en 1961 en París, Francia y se doctoró en Química en 1988 en la Universidad de Chicago, EEUU. Actualmente, es profesor del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Cambridge, EEUU.

Los puntos cuánticos ahora iluminan monitores de computadora y pantallas de televisión basadas en tecnología QLED. También añaden matices a la luz de algunas lámparas LED, y los bioquímicos y médicos las utilizan para mapear el tejido biológico.

Por tanto, los puntos cuánticos aportan el mayor beneficio a la humanidad. Los investigadores creen que en el futuro podrían contribuir a la electrónica flexible, sensores diminutos, células solares más delgadas y comunicación cuántica cifrada, por lo que acabamos de comenzar a explorar el potencial de estas partículas diminutas.