カラフルな量子ドットナノテクノロジーの発見者が2023年のノーベル化学賞を受賞

2023年のノーベル化学賞は、量子ドットの発見と開発により、ムンギ・バウェンディ、ルイ・ブルス、アレクセイ・エキモフの3人に共同で授与されました。これらのナノ粒子は非常に小さいため、そのサイズによって特性が決まります。量子ドットは、現代のコンピューター、テレビ、LEDライトなど、さまざまな用途に使用されています。

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バウェンディ氏はマサチューセッツ工科大学の教授、ブルス氏はコロンビア大学の名誉教授、エキモフ氏はニューヨーク州のナノクリスタル・テクノロジーという会社に勤務している。

「長い間、これほど小さな粒子を実際に作れるとは誰も思っていなかった」とノーベル化学賞委員会のヨハン・オクヴィスト委員長は記者会見で述べた。「しかし、今年の受賞者は成功したのだ。」

ナノスケールではサイズが重要

量子ドットは、ナノテクノロジーの最小の構成要素の 1 つです。通常、要素の特性はその要素に含まれる電子の数によって決まります。その物質がナノサイズまで縮小すると、量子現象が発生します。つまり、要素の特性は、その要素に含まれる電子の数ではなく、物質のサイズによって決まるのです。

量子ドットはわずか 1,000 個の原子から構成されています。比較すると、1 つの量子ドットとサッカー ボールの関係は、サッカー ボールと地球の関係と同じです。

バウェンディ、ブルス、エキモフが作り出した量子ドットは、その特性が量子現象によって決定できるほど小さい粒子です。量子ドットは、ナノテクノロジーにおける最も小さいけれども最も重要な粒子の 1 つです。

「量子ドットには魅力的で珍しい特性が数多くある。重要なのは、量子ドットはサイズに応じて異なる[色]を持つということだ」とオークヴィスト氏は声明で述べた。

量子ドット内の電子の動きは、非常に制限されています。これが、可視光の吸収と放出に影響し、非常に明るい色を実現しています。量子ドット自体は、赤、青、または緑に光るナノ粒子で、色は粒子のサイズによって異なります。大きいドットは赤く輝き、小さいドットは青く輝きます。色の変化は、より制限された空間またはより制限されていない空間での電子の異なる動作によって異なります。

大きな発見、超微粒子

1937 年、物理学者はナノ粒子ではサイズに依存する量子効果が発生する可能性があると理論化しました。しかし、ナノサイズで彫刻することはほぼ不可能であったため、それが可能であると信じた人はほとんどいませんでした。

1980 年代初頭、エキモフは色付きガラスにサイズ依存の量子効果を生み出しました。ガラスの色は塩化銅のナノ粒子から生じました。この色鮮やかな実験で、エキモフは粒子サイズが量子効果によってガラスの色に影響を与えることを実証しました。

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数年後、ブルスは、粒子のサイズに依存する量子効果が流体中を自由に浮遊していることを証明した世界初の科学者となった。ブルスとエキモフは、最初の発見をしたとき、実際には互いに独立して研究していた。

1993 年、バウェンディは量子ドットの化学的製造に革命をもたらしました。彼の技術により、量子ドットを幅広い用途で使用するために必要なほぼ完璧な粒子が生まれました。

量子ドットは現在、コンピューターのモニターやテレビの画面に使われており、生化学者や外科医が組織をマッピングしたり腫瘍を取り除いたりするのにも役立っています。

昨年の化学賞も、バイオオルソゴナル化学の研究でキャロリン・R・ベルトッツィ、クリックケミストリーの基礎を築いたK・バリー・シャープレス、モーテン・メルダルの3人の化学者に授与されました。