Der Nobelpreis für Chemie 2023 belohnt die Entdeckung und Entwicklung von Quantenpunkten. Nanopartikeln sind so klein, dass ihre Größe ihre Eigenschaften bestimmt. Diese kleinsten Bestandteile der Nanotechnologie verbreiten ihr Licht aus Fernsehern und LED-Lampen und können Chirurgen unter anderem bei der Entfernung von Tumorgewebe leiten.

Die Eigenschaften eines Elements hängen davon ab, wie viele Elektronen es hat. Wenn die Materie jedoch auf Nanodimensionen schrumpft, treten Quantenphänomene auf, die von der Größe der Materie bestimmt werden. Den Nobelpreisträgern für Chemie 2023 ist es gelungen, Teilchen herzustellen, die so klein sind, dass ihre Eigenschaften durch Quantenphänomene bestimmt werden. Die als Quantenpunkte bezeichneten Teilchen sind nun von großer Bedeutung für die Nanotechnologie.

"Quantenpunkte haben viele faszinierende und ungewöhnliche Eigenschaften. Wichtig ist, dass sie je nach ihrer Größe unterschiedliche Farben haben", sagt Johan Åqvist, Vorsitzender des Nobelkomitees für Chemie.

Physiker wussten schon lange, dass in Nanopartikeln theoretisch größenabhängige Quanteneffekte auftreten können, aber bisher war es fast unmöglich, in Nanodimensionen zu formen. Daher glaubten nur wenige, dass dieses Wissen in der Praxis Anwendung finden würde. In den frühen 1980er Jahren gelang es Alexei Ekimov, größenabhängige Quanteneffekte in farbigem Glas zu erzeugen. Die Farbe stammte von Nanopartikeln aus Kupferchlorid, und Ekimov wies nach, dass die Partikelgröße die Farbe des Glases über Quanteneffekte beeinflusste.

Einige Jahre später war Louis Brus der erste, der größenabhängige Quanteneffekte in frei in einer Flüssigkeit schwimmenden Teilchen nachwies.

1993 revolutionierte Moungi Bawendi die chemische Herstellung von Quantenpunkten, die zu nahezu perfekten Teilchen führten. Diese hohe Qualität war notwendig, damit sie in Anwendungen eingesetzt werden konnten.

Quantenpunkte beleuchten heute Computermonitore und Fernsehbildschirme, die auf der QLED-Technologie basieren. Außerdem verleihen sie dem Licht einiger LED-Lampen Nuancen und werden von Biochemikern und Ärzten verwendet, um biologisches Gewebe abzubilden.

Quantenpunkte bringen also großen Nutzen für die Menschheit. Forscher glauben, dass sie in Zukunft zu flexibler Elektronik, winzigen Sensoren, dünneren Solarzellen und verschlüsselter Quantenkommunikation beitragen könnten - wir haben also gerade erst begonnen, das Potenzial dieser winzigen Teilchen zu erkunden.