Ngày 4/10/2023, Viện Hàn Lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã công bố Giải Nobel Hóa học 2023 được trao cho ba nhà khoa học: Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus and Alexei I. Ekimov; về nghiên cứu chấm lượng tử, những bộ phận nhỏ nhất của công nghệ nano, có thể ứng dụng truyền ánh sáng từ TV và đèn LED, đồng thời hỗ trợ chiếu sáng mô ung thư cho bác sĩ phẫu thuật.

Ba nhà khoa học Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus và Alexei I. Ekimov

Moungi G. Bawendi (62 tuổi) sinh tại Pháp, hiện là giáo sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ. Louis E. Brus (80 tuổi), người Mỹ, hiện là giáo sư tại Đại học Columbia, Mỹ. Alexei I. Ekimov (78 tuổi), sinh ở Liên Xô. Ông trở thành tiến sĩ tại Viện Vật lý - Kỹ thuật Ioffe, Nga, năm 1974 và từng là nhà khoa học chính tại công ty Nanocrystals Technology, Mỹ.

Những nhà nghiên cứu hóa học đều biết rằng đặc điểm của một nguyên tố được quyết định bởi số lượng electron của nó. Tuy nhiên, khi vật chất co lại đến kích thước nano, hiện tượng lượng tử phát sinh và bị chi phối bởi kích thước của vật chất. Ba nhà khoa học Nobel Hóa học 2023 đã thành công trong việc tạo ra những hạt nhỏ đến mức đặc điểm của chúng được xác định bởi hiện tượng lượng tử. Các hạt này được gọi là chấm lượng tử, hiện có tầm quan trọng to lớn trong công nghệ nano.

Johan Åqvist, chủ tịch Hội đồng Nobel Hóa học cho biết: "Chấm lượng tử có nhiều đặc tính thú vị và khác thường. Điều quan trọng là chúng có màu sắc khác nhau tùy theo kích thước".

Các nhà vật lý từ lâu đã biết rằng về mặt lý thuyết, hiệu ứng lượng tử phụ thuộc vào kích thước có thể xuất hiện ở các hạt nano, nhưng vào thời điểm đó hầu như không thể điều chỉnh kích thước nano. Vì vậy, ít người tin rằng kiến thức này sẽ được áp dụng vào thực tế.

Tuy nhiên, vào đầu những năm 1980, Alexei Ekimov đã thành công trong việc tạo ra các hiệu ứng lượng tử phụ thuộc vào kích thước trong thủy tinh màu. Màu sắc đến từ các hạt nano clorua đồng và Ekimov đã chứng minh rằng kích thước hạt ảnh hưởng đến màu sắc của thủy tinh thông qua hiệu ứng lượng tử.

Vài năm sau, Louis Brus là nhà khoa học đầu tiên trên thế giới chứng minh được hiệu ứng lượng tử phụ thuộc vào kích thước ở các hạt trôi nổi tự do trong chất lỏng.

Năm 1993, Moungi Bawendi đã cách mạng hóa việc sản xuất hóa chất chấm lượng tử, tạo ra các hạt gần như hoàn hảo. Chất lượng cao này là cần thiết để chúng được sử dụng trong các ứng dụng.

Các chấm lượng tử hiện nay chiếu sáng màn hình máy tính và màn hình tivi dựa trên công nghệ QLED. Chúng cũng tạo thêm sắc thái cho ánh sáng của một số đèn LED; các nhà hóa sinh cũng như bác sĩ sử dụng chúng để lập bản đồ mô sinh học.

Do đó, chấm lượng tử đang mang lại lợi ích lớn nhất cho nhân loại. Các nhà nghiên cứu tin rằng trong tương lai, chúng có thể góp phần tạo ra những thiết bị điện tử linh hoạt, cảm biến cực nhỏ, pin mặt trời mỏng hơn liên lạc điện tử mã hóa. Vì vậy chúng ta mới bắt đầu khám phá tiềm năng của những hạt nhỏ bé này.

Đ.T.V (NASATI), theo https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/summary/, 4/10/2023