Nobel Hóa học 2023 thuộc về 3 nhà khoa học khám phá 'chấm lượng tử'

Theo đó, nhà khoa học Mougi Bawendi (Viện Công nghệ Massachusetts), Louis Brus (Đại học Columbia) và Alexei Ekimov (Tập đoàn công nghệ Nanocrystals) đã đóng góp công sức quan trọng trong việc phát hiện và tổng hợp các chấm lượng tử. Đây là các hạt nano nhỏ đến mức kích thước quyết định tính chất của chúng.

Hai ông Ekimov và Brus đã thành công trong việc tạo ra các chấm lượng tử, còn ông Bawendi đã "cách mạng hóa" việc sản xuất chúng.

Giải thưởng Nobel năm nay trị giá 11 triệu kronor Thụy Điển, tương đương 1 triệu USD.

Các giải thưởng về y học và vật lý đã được công bố vào đầu tuần này, còn các giải thưởng về văn học và hòa bình sẽ được công bố trong những ngày tới.

Những người "gieo hạt giống" cho công nghệ nano

Những thành phần nhỏ nhất của công nghệ nano hiện nay có thể truyền ánh sáng từ tivi và đèn LED, đồng thời có thể hướng dẫn bác sĩ phẫu thuật khi họ loại bỏ mô khối u, cùng nhiều thứ khác.

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

"Chấm lượng tử có nhiều đặc tính hấp dẫn và khác thường. Điều quan trọng là chúng có màu sắc khác nhau tùy thuộc vào kích thước", ông Johan Aqvist, Chủ tịch Ủy ban Nobel Hóa học cho biết.

Các nhà vật lý từ lâu đã biết rằng về mặt lý thuyết, các 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 tác động vào hạt ở 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, ông Alexei Ekimov đã thành công trong việc tạo ra các hiệu ứng lượng tử phụ thuộc vào kích thước trong thủy tinh màu. Và ông Ekimov đã chứng minh rằng kích thước hạt ảnh hưởng đến màu sắc của thủy tinh thông qua các 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 các 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.

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 và 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 các thiết bị điện tử linh hoạt, cảm biến cực nhỏ, pin mặt trời mỏng hơn và truyền thông lượng tử được mã hóa. Vì vậy, chúng ta mới chỉ ở giai đoạn đầu khám phá tiềm năng của những hạt nhỏ bé này.

Năm ngoái, giải Nobel Hóa học năm 2022 chia đều cho 3 nhà khoa học vì những đóng góp cho sự phát triển của những lĩnh vực mới trong nghiên cứu phân tử: hóa học click và hóa học sinh - trực giao.

Như vậy, mùa Nobel năm nay đã đi được nửa chặng đường. Hôm 2/10, giải Nobel Y sinh được trao cho 2 nhà khoa học Katalin Kariko và Dew Weissman nhờ công trình nghiên cứu về công nghệ ARN thông tin (mRNA), mở đường cho các loại vaccine ngừa COVID-19.

Ngày 3/10, giải Nobel Vật lý được trao cho 3 nhà khoa học Pierre Agostini, Ferenc Krausz và Anne L'Huillier nhờ nghiên cứu phát triển công nghệ quang phổ siêu nhanh, giúp nghiên cứu các electron bên trong nguyên tử và phân tử.

Các giải Nobel Văn học và Hòa bình sẽ được công bố vào ngày 5 và 6/10. Giải Nobel Kinh tế sẽ được công bố vào ngày 9/10.

Nguyễn Đức