El Premio Nobel de Química del año 2023 es para tres científicos “por Descubrimiento y síntesis de puntos cuánticos.El podcast Conversation Weekly habló sobre uno de estos tríos de químicos físicos Luis Bruce, quien realizó un trabajo fundamental para descubrir que las propiedades de estas nanopartículas dependen de su tamaño. El teléfono de Bruce estaba apagado cuando los representantes del Nobel lo llamaron con la buena noticia, pero ahora muchas personas han recibido felicitaciones y consejos. A continuación se muestran extractos editados del podcast.

Cuando trabajaba en los Laboratorios Bell en la década de 1980 y descubrió los puntos cuánticos, fue casi como una coincidencia. Estás estudiando soluciones de moléculas semiconductoras. Cuando dirigí rayos láser a estas soluciones, llamadas coloides, noté que los colores que emitían no eran constantes.

El primer día hicimos el coloide y, a veces, el espectro era diferente. El segundo y tercer día fueron normales. Definitivamente hubo una sorpresa cuando vi por primera vez este cambio en el espectro. Entonces comencé a intentar descubrir qué estaba pasando con esto.

Noté que la propiedad de la partícula misma comenzó a cambiar a un tamaño muy pequeño.

Lo que encontró fue un punto cuántico: un tipo de nanopartícula que absorbe luz y la emite en otra longitud de onda. Lo más importante es que el color de estas partículas cambia según el tamaño real de la partícula. ¿Cómo se puede siquiera ver un cristal de puntos cuánticos, cuando uno tiene sólo unos cientos de milésimas de cabello humano de diámetro?

Bueno, no puedes verlos con un microscopio óptico porque son más pequeños que la longitud de onda de la luz. También hay formas de verlos utilizando otros tipos de microscopios especializados, como un microscopio electrónico. Una forma común de ilustrarlo es alinear filas de viales de vidrio de colores brillantes con una solución de puntos cuánticos de diferentes tamaños en su interior.

Uno de tus compañeros ganadores, Alexey EkimovEra un científico ruso y de hecho observó puntos cuánticos en vidrieras, pero ¿no estaba al tanto de sus hallazgos en ese momento?

Si eso es correcto. En ese momento estaba en marcha la Guerra Fría y la literatura rusa se publicaba en ruso. No le permitieron viajar a Occidente para hablar de su trabajo.

Pregunté a todos los físicos: ¿ha habido algún trabajo con partículas pequeñas? Estaba intentando hacer un modelo de efectos de tamaño cuantitativos. Me dijeron que no, que realmente nadie está trabajando en esto. Básicamente, nadie vio sus artículos.

Yo era parte de la Sociedad Americana de Química, trabajando en química sintética en el laboratorio. Trabajó en la industria del vidrio de la Unión Soviética y trabajó en el campo de la tecnología industrial.

Cuando finalmente encontré sus artículos en la literatura tecnológica, escribí una carta a la Unión Soviética, con mis artículos, sólo para saludar a Ekimov y sus colegas. Cuando llegó el mensaje, la KGB fue a hablar con los científicos rusos, tratando de averiguar por qué contactaban a alguien en Occidente. Pero, en realidad, nunca hablaron conmigo ni con nadie en Occidente cuando mi carta llegó por correo.

¿Lo has conocido desde entonces?

Sí, lograron salir de la Unión Soviética durante la glasnost, que fue a finales de los años 1980. Está Ekimov y luego está su asistente teórico. Sasha Efrosque ahora trabaja en Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU.. Los conocí apenas llegaron a Estados Unidos.

Escuche la entrevista con Lewis Bruce en el podcast The Conversation Weekly. Cada semana, expertos académicos nos cuentan sobre los fascinantes descubrimientos que están haciendo para comprender el mundo y las grandes preguntas que aún intentan responder.

Uno de los problemas con los puntos cuánticos, cuando los noté por primera vez, era cómo producirlos y mantenerlos estables. Luego, en la década de 1990, su colega premiado, Mongee BoundyDescubra esto. En su opinión, ¿qué es lo más sorprendente para el que ha visto el uso de puntos cuánticos hasta ahora?

Normalmente, cuando se inventa una nueva sustancia, se necesita mucho tiempo para descubrir para qué sirve realmente. Los científicos investigadores tienen ideas, pueden usarse para este propósito, pueden usarse para eso. Pero claro, si hablas con personas de la industria real, que se enfrentan a problemas de fabricación todos los días, estas ideas a menudo no son muy buenas.

Pero el conocimiento que hemos adquirido y los principios científicos se pueden utilizar para ayudar a diseñar nuevos dispositivos.

En cuanto a las primeras aplicaciones, la gente empezó a intentar utilizarlas en imágenes biológicas. Los bioquímicos adjuntan puntos cuánticos a otras moléculas para ayudar a mapear células y órganos. También se han utilizado para detectar tumores y ayudar a guiar a los cirujanos durante las operaciones.

A medida que los científicos continúan trabajando en la fabricación de puntos cuánticos, la calidad de las partículas continúa mejorando. Emitían colores puros, en lugar de distribuciones de luz, como rojo con un poco de verde, o quizás rojo con algo de rosa. Cuando obtengas una partícula mejor, será simplemente roja pura, por ejemplo.

Luego, la gente se puso en contacto con la industria de las pantallas: monitores de ordenador y pantallas de televisión. En esta aplicación quieres convertir la electricidad en tres colores: rojo, verde y azul. Puedes crear cualquier tipo de imagen, empezando solo con esos tres colores en diferentes proporciones.

Se necesita mucho coraje. Tienes que invertir mucho dinero para desarrollar la tecnología y tal vez al final no sea lo suficientemente buena y no reemplace lo que ya tienes. Gran parte del crédito se le debe a Samsung en Japón. Se han invertido cientos de miles de millones de dólares en la tecnología de estas partículas para llevarlas al punto en que se puedan empezar a fabricar pantallas y televisores de pantalla plana utilizando puntos cuánticos.

Su trabajo es un ejemplo de la importancia de la investigación básica, la curiosidad y el intento de resolver acertijos sin ningún fin particular o aplicación industrial a la vista. ¿Qué mensaje le gustaría enviar a un joven químico que hoy empieza a trabajar en investigaciones tan básicas?

El mundo es un lugar enorme y se pueden realizar investigaciones básicas en una gran cantidad de campos diferentes. Quieres elegir un problema que, si tienes un éxito sorprendente y realmente descubres algo realmente interesante, podría tener alguna aplicación en el mundo.

Para bien o para mal, primero tienes que elegir, y se necesita algo de intuición.

Una buena forma de hacerlo es elegir un tema que sepas que es importante para la tecnología, pero que no se comprende la ciencia en este momento. Es una caja negra completa. Nadie entiende los principios básicos. Este tipo de problema, puedes empezar a desglosarlo y ver cuáles son los pasos básicos.

¿Qué ha cambiado para usted ahora que ganó el Premio Nobel?

Bueno, este Premio Nobel, para bien o para mal, tiene un significado especial en la mente de personas de todo el mundo. Ayer cuando vino el cartero estaba en la puerta y me reconoció porque mi cara estaba en el periódico local. «Nunca antes había estrechado la mano de un premio Nobel», dijo.

Para bien o para mal, aquí es donde estoy ahora, en una categoría especial, me guste o no. Todavía tengo mi oficina en la universidad, pero no tengo un grupo de investigación. Intento dejar eso en manos de los jóvenes. Así que este reconocimiento probablemente signifique menos para mi investigación de lo que hubiera significado si hubiera tenido 40 años.

Recibí felicitaciones por correo electrónico de varias personas que ganaron el premio en años anteriores. Su principal recomendación es que aprendas a decir que no. La gente te pedirá que hagas todo tipo de locuras y dedicarás todo tu tiempo a estas visitas honoríficas a universidades y pequeños discursos. Para tener una vida real y ser productivo, hay que decir no a todas estas invitaciones superfluas.

¡También me dijeron que lo pasara muy bien en Suecia! Es un calendario de eventos muy detallado para esa semana de diciembre en la que se realiza la ceremonia de premiación. Muy elegante. La cultura estadounidense es diferente de la cultura física, por lo que si ganas un premio de la Sociedad Estadounidense de Física, será un evento muy simple. Simplemente apareces en el pasillo. Ni siquiera es necesario llevar traje.

Así que llevaré a mi familia y a mis nietos a Suecia e intentaremos disfrutar de estas maravillosas vacaciones.