Nobeli keemiapreemia pälvisid kvanttäppide avastajad

Nobeli keemiaauhinna pälvisid sel aastal Ameerika teadlased Moungi Bawendi, Louis Brus ja Alexei Ekimov. Keemikud avastasid ja sünteesisid kvanttäpid, millega saab muuta materjalide omadusi ja ehitada paremaid elektroonikaseadmeid.
"Kvanttäpp on nanoosakene. Nanoosakesed on sellepärast huvitavad, et kui nende suurus muutub, siis muutuvad ka nende omadused. Sellepärast me võime ühest ja samast aines saada kvanttäpid, mis kiirgavad sinist valgust, rohelist valgust ja punast valgust," selgitas Marco Kirm, Tartu Ülikooli eksperimentaalfüüsika professor.
Juuksekarvast tuhandeid kordi väiksema läbimõõduga kvanttäpid on nii tillukesed, et neid mõjutavad kvantmaailma eripärad. Nõnda võivad olla eri täpid samast materjalist, kuid kiirgavad oma erineva suuruse tõttu eri värvi valgust. See muudab need muu hulgas ideaalseks materjaliks näiteks uue põlvkonna telerite ja leedvalgustite ehitamiseks. "Kui me mõtleme igapäevaelu peale, siis tegelikult on meil ju QLED-telerid. Seal ongi siis rohelised ja punased kvanttäpid, mis parandavad selle telerite värvilist pilti, värvieristust," lisas Kirm.
Samuti on neist kasu meditsiinis vähkkasvajatest piltide tegemisel ja keemiliste reaktsioonide kiirendamisel. Ühtlasi ennustavad teadlased, et neist tõuseb tulevikus muu hulgas kasu painduvate elektroonikaseadmete ja õhemate päikesepaneelide loomisel ja kvantside-rakendustes.
Eripärane käitumine tuleneb nende suurusest. Kvanttäppide läbimõõt on sedavõrd väike, et elektronilainetele jääb tavapärasest vähem ruumi. See omakorda hakkab mõjutama samade osakeste optilisi omadusi. Kui kvanttäpis neeldub seeläbi valgus, kiirgab see omakorda kindlat värvi valgust, mille lainepikkus sõltub täpi suurusest.
Füüsikud teadsid teooriast lähtudes juba peaaegu saja aasta eest, et kvantefektid saavad nii pisikeste osakeste omadusi mõjutada. Kuna inimesed nii väikeseid, juuksekarvast umbes 10 000 korda väiksema läbimõõduga osakesi toona kontrollitud viisil valmistada ei osanud, uskusid aga vaid vähesed, et teadmisest võib tõusta praktilist kasu.
Alexei Ekimovil õnnestus aga sellele vaatamata 1980. aastate alguses Nõukogude Liidus näidata, kuidas vaskkloriidist koosnevate nanooosakeste suurus mõjutab klaasi värvitooni. Seejuures näitas ta veenvalt, kuidas selle saab kanda suurusest sõltuvate kvantefektide arvele. Mõned aastad hiljem leidis USA teadlane Louis Brus esimesena maailmas, et need avalduvad ka lahuses hõljuvate osakeste puhul.
Samas oli endiselt äärmiselt raske toota kvanttäppe suurel hulgal täpselt õiges mõõdus. Osakeste täpne suurus mängis nende puhul aga kriitilist rolli. Aastal 1993 suutis Moungi Bawendi leida viimaks võimaluse, kuidas valmistada peaagu täiuslikke osakesi, mis sillutas teed nende laiemale kasutuselevõtule.

Möödunud aastal pälvisid Nobeli keemiapreemia ameeriklased Carolyn Bertozzi ja Barry Sharpless ning taanlane Morten Meldal. Kolmik jõudis üksteisest sõltumatult murdeliste meetoditeni molekulide vahel sidemete tekitamiseks ehk pani aluse nn klikk-keemiale.
Nobeli preemiat keemia alal antakse välja alates 1901. aastast. Alates 2023. aastast on Nobeli preemia väärtus 11 miljonit Rootsi krooni (u 952 000 eurot). Lisaks rahalisele auhinnale saavad laureaadid Nobeli bareljeefiga kuldmedali ja diplomi.