{"id":830926,"date":"2023-10-04T14:00:41","date_gmt":"2023-10-04T14:00:41","guid":{"rendered":"https:\/\/magazineoffice.com\/atomos-artificiales-que-brillan-a-voluntad-el-premio-nobel-de-quimica-es-para-tres-nanocientificos\/"},"modified":"2023-10-04T14:00:46","modified_gmt":"2023-10-04T14:00:46","slug":"atomos-artificiales-que-brillan-a-voluntad-el-premio-nobel-de-quimica-es-para-tres-nanocientificos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/magazineoffice.com\/atomos-artificiales-que-brillan-a-voluntad-el-premio-nobel-de-quimica-es-para-tres-nanocientificos\/","title":{"rendered":"\u00c1tomos artificiales que brillan a voluntad: el Premio Nobel de Qu\u00edmica es para tres nanocient\u00edficos"},"content":{"rendered":"


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Moungi Bawendi, Louis Brus y Alexei Ekimov reciben el Premio Nobel por el desarrollo de los puntos cu\u00e1nticos, una tecnolog\u00eda utilizada en pantallas modernas, diodos emisores de luz y c\u00e9lulas solares.<\/p>\n

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Moungi Bawendi, Louis Brus y Alexei Ekimov.<\/h2>\n

Ilustraci\u00f3n Niklas Elmehed \/ Difusi\u00f3n del Premio Nobel<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/figcaption><\/figure>\n

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Esto nunca hab\u00eda sucedido antes en los m\u00e1s de cien a\u00f1os de historia de los Premios Nobel. Los nombres de los tres premios Nobel de Qu\u00edmica se hicieron p\u00fablicos a primera hora del mi\u00e9rcoles. El presidente del Comit\u00e9 Nobel de Qu\u00edmica intent\u00f3 limitar los da\u00f1os diciendo que a\u00fan no se hab\u00eda tomado la decisi\u00f3n. Pero unas horas m\u00e1s tarde se confirm\u00f3 oficialmente lo que todos ya sab\u00edan.<\/p>\n

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El Premio Nobel de Qu\u00edmica de este a\u00f1o es para Moungi Bawendi, Louis Brus y Alexei Ekimov. Los tres est\u00e1n siendo reconocidos por el descubrimiento y desarrollo de puntos cu\u00e1nticos. Se trata de part\u00edculas de tama\u00f1o nanom\u00e9trico cuyas propiedades el\u00e9ctricas, magn\u00e9ticas y \u00f3pticas est\u00e1n determinadas por su tama\u00f1o.<\/p>\n

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El trabajo de los tres premiados se remonta a principios de los a\u00f1os 80. Han pasado muchas cosas desde entonces. Los puntos cu\u00e1nticos hace tiempo que encontraron aplicaciones pr\u00e1cticas. En 2013 se present\u00f3 una pantalla LCD que estaba iluminada desde atr\u00e1s con puntos cu\u00e1nticos. Unos a\u00f1os m\u00e1s tarde, salieron al mercado los primeros monitores QLED en los que los propios puntos cu\u00e1nticos generaban los tres colores primarios rojo, verde y azul. Estas pantallas tienen una resoluci\u00f3n m\u00e1s alta que la LCD tradicional.<\/p>\n

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Libertad de movimiento restringida para los electrones.<\/span><\/h2>\n

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Los puntos cu\u00e1nticos son part\u00edculas que normalmente constan de miles a cientos de miles de \u00e1tomos. Esto significa que estas part\u00edculas son m\u00e1s peque\u00f1as que un micr\u00f3metro y, por tanto, se miden en nan\u00f3metros. Por eso tambi\u00e9n se les llama nanopart\u00edculas.<\/p>\n

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El peque\u00f1o tama\u00f1o afecta al comportamiento de los electrones en los puntos cu\u00e1nticos. Dado que su tama\u00f1o es aproximadamente tan grande como la longitud de onda de los electrones, entran en juego las propiedades cu\u00e1nticas de los electrones. A diferencia de los materiales m\u00e1s grandes, los electrones ya no pueden moverse libremente. Su rango de movimiento est\u00e1 limitado en las tres direcciones espaciales. Por lo tanto, al igual que en un \u00e1tomo, los electrones s\u00f3lo pueden adoptar estados de energ\u00eda claramente definidos (discretos). Por eso a los puntos cu\u00e1nticos tambi\u00e9n se les llama \u00e1tomos artificiales.<\/p>\n

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A principios de los a\u00f1os 1980, los premios de qu\u00edmica de este a\u00f1o Louis Brus y Alexei Ekimov lograron crear
\u2013 independientemente unos de otros \u2013 los puntos cu\u00e1nticos, que son nanopart\u00edculas tan peque\u00f1as que los efectos cu\u00e1nticos determinan sus caracter\u00edsticas.#Premio Nobel<\/a> pic.twitter.com\/QPd3AhaBeX<\/a><\/p>\n

\u2014 El Premio Nobel (@NobelPrize) 4 de octubre de 2023<\/a><\/p><\/blockquote>\n<\/div>\n

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Al igual que los \u00e1tomos normales, los \u00e1tomos artificiales tambi\u00e9n emiten luz cuando un electr\u00f3n salta de un nivel de energ\u00eda superior a uno inferior. Sin embargo, hay una diferencia crucial. En un \u00e1tomo normal, las l\u00edneas espectrales est\u00e1n determinadas por el tipo de \u00e1tomo; en un \u00e1tomo artificial hay grados de libertad adicionales. Al variar el tama\u00f1o y la forma de los puntos cu\u00e1nticos, se puede adaptar el color en el que brillan. Esto los hace muy interesantes para diodos emisores de luz y otras aplicaciones \u00f3pticas.<\/p>\n

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El tama\u00f1o de los puntos cu\u00e1nticos determina su color<\/span><\/h2>\n

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La investigaci\u00f3n sobre los puntos cu\u00e1nticos comenz\u00f3 a finales de los a\u00f1os 1970. Uno de los pioneros fue el f\u00edsico ruso Alexei Ekimov. En aquella \u00e9poca experimentaba con unas gafas a las que \u201cvacunaba\u201d con semiconductores. Descubri\u00f3 diminutos cristales semiconductores que absorb\u00edan luz en longitudes de onda inusualmente cortas. Junto con el f\u00edsico te\u00f3rico Alexander Efros, Ekimov pudo demostrar que las propiedades \u00f3pticas de los nanocristales se correlacionan con su tama\u00f1o.<\/p>\n

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Casi al mismo tiempo, el estadounidense Louis Brus estudiaba en los laboratorios Bell las nanopart\u00edculas que flotaban en un l\u00edquido. Al controlar las condiciones de crecimiento en el medio h\u00famedo, pudo producir nanopart\u00edculas de sulfuro de cadmio de s\u00f3lo 4,5 nan\u00f3metros de tama\u00f1o. Brus compar\u00f3 las l\u00edneas de absorci\u00f3n de estas nanopart\u00edculas con las del sulfuro de cadmio extendido y descubri\u00f3 que cambiaban a longitudes de onda m\u00e1s cortas. Mediante c\u00e1lculos, Brus pudo atribuir esto a la constricci\u00f3n de los portadores de carga en los nanocristales. Esto demostr\u00f3 que las propiedades \u00f3pticas inusuales de los puntos cu\u00e1nticos son causadas por efectos cu\u00e1nticos.<\/p>\n

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Sin embargo, a\u00fan no se hab\u00eda pensado en las aplicaciones de los puntos cu\u00e1nticos. No era posible controlar con suficiente precisi\u00f3n el tama\u00f1o y la calidad de los nanocristales.<\/p>\n

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La receta para los nanocristales perfectos<\/span><\/h2>\n

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Aqu\u00ed es donde entra en juego el tercer premio Nobel. El qu\u00edmico estadounidense Moungi Bawendi logr\u00f3 producir nanocristales casi perfectos en 1993. Su receta para el \u00e9xito fue un disolvente cuidadosamente seleccionado y la cantidad adecuada de sustancia de partida. En la soluci\u00f3n se formaron innumerables n\u00facleos cristalinos. Al controlar la temperatura de la soluci\u00f3n, Bawendi pudo controlar el crecimiento de los cristales. El disolvente asegur\u00f3 que los nanocristales desarrollaran una superficie uniforme y lisa.<\/p>\n

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R\u00e1pidamente se corri\u00f3 la voz sobre este m\u00e9todo de producci\u00f3n relativamente simple. Otros investigadores tambi\u00e9n comenzaron a investigar las propiedades de los puntos cu\u00e1nticos. Pronto siguieron las primeras solicitudes.<\/p>\n

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Hoy en d\u00eda, los diodos emisores de luz y los l\u00e1seres se fabrican a partir de puntos cu\u00e1nticos. Los puntos cu\u00e1nticos tambi\u00e9n pueden demostrar sus ventajas en las c\u00e9lulas solares. El tama\u00f1o permite ajustar la longitud de onda a la que absorben la luz. El objetivo a largo plazo es mezclar puntos cu\u00e1nticos de diferentes di\u00e1metros para utilizar una mayor parte del espectro solar que, por ejemplo, las c\u00e9lulas solares de silicio.<\/p>\n

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Los puntos cu\u00e1nticos tambi\u00e9n se utilizan en qu\u00edmica. Como catalizadores, pueden iniciar reacciones qu\u00edmicas. Por ejemplo, deber\u00edan ayudar a producir hidr\u00f3geno a partir del agua y la luz solar. Recientemente tambi\u00e9n se ha investigado el potencial biom\u00e9dico de los puntos cu\u00e1nticos. Para ello, se recubre su superficie con prote\u00ednas u otras biomol\u00e9culas. El objetivo es utilizar los puntos cu\u00e1nticos as\u00ed funcionalizados para, por ejemplo, detectar c\u00e9lulas cancerosas.<\/p>\n

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Por cierto, Moungi Bawendi, que vive en Estados Unidos, no se dio cuenta de que su nombre circulaba en los medios horas antes del anuncio oficial. S\u00f3lo lo despert\u00f3 de su sue\u00f1o la llamada del Comit\u00e9 del Premio Nobel, dijo en la rueda de prensa, a la que estuvo conectado por tel\u00e9fono.<\/p>\n

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