Kropka kwantowa kropka – Nanotechnologia Natury

Mniej więcej tak wyglądało 4 października. W raczej skromnej sali konferencyjnej usiedliśmy z innymi redaktorami zajmującymi się chemią, aby śledzić ogłoszenie Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk; dostarczone pliki cookie. Główni kandydaci do nagrody, którzy w dniach poprzedzających wydarzenie byli przedmiotem wielu spekulacji w magazynach chemicznych i mediach społecznościowych, ukształtowali układ siedzeń: chemicy organiczni w jednym kącie; z drugiej entuzjaści elektrokatalizy; biedni fizycy chemicy, nieco zagubieni pośrodku. Gdy zbliżała się godzina 11, smartfony były odświeżane z częstotliwością porównywalną z częstotliwością NMR i stawały się niebezpiecznie gorące. Krążyły już mocne pogłoski, że nagrodą będą kropki kwantowe, jednak o tym zapomniano, gdy na ekranie pojawiła się Komisja, siedząca w sali konferencji prasowych. Cisza. Ci techniczni ustawiają swoje aplikacje do tłumaczenia ze szwedzkiego na angielski, aby przeciwstawić się tradycji ogłaszania najpierw w języku, którym posługuje się śladowa liczba naukowców (ale przede wszystkim nasz Alfred, ten z pieniędzmi).

Źródło: Zdjęcie Xinhua / Alamy

Potem wszystko się zmieniło. „Tegoroczna nagroda dotyczy fundamentalnego odkrycia w nanotechnologii” (https://youtu.be/6ilqb5qlI8s). W mózgach naszych „nano-edytorów” zaczęła grać słodka muzyka, na twarzach uśmiechnęły się jak po zakończeniu eksperymentu, a potem włączył się nawet Komitet na ekranie, pokazując kolorowe rozwiązania: takie piękne, tak fluorescencyjne, jak przeżycie synestetyczne; tego było prawie za dużo… i myśleliśmy, że to tylko ciasteczka!

Zaledwie kilka minut później, po powrocie z tego intensywnego doświadczenia, zaczęliśmy zdawać sobie sprawę ze skali tego, co się właśnie wydarzyło. Nagroda Nobla z chemii w dziedzinie podstawowej nanotechnologii nie jest czymś zwyczajnym. Były też inne Nagrody Nobla w dziedzinie nanotechnologii (C₆₀na przykład grafen, maszyny molekularne), ale w jakiś sposób wydawało mi się to bardziej wyjątkowe. I rzeczywiście tak jest, bo została nagrodzona za obserwację zjawiska, w wyniku którego materia wykazuje różne właściwości w zależności od wielkości – jest to koncepcja fundamentalna dla całej dziedziny nanonauki i nanotechnologii, a nie tylko kropek kwantowych. Atrakcyjność nanotechnologii wynika po części z faktu, że oferuje ona stosunkowo proste narzędzia chemiczne (rozmiar, kształt, chemia powierzchni) umożliwiające precyzyjną kontrolę relacji struktura-właściwości materiału, czego nie ma masowo lub w cząsteczkach.

Odsyłamy do publikacji Komitetu Nobla w dziedzinie chemii¹ oraz do niedawnego artykułu przeglądowego² po szczegółową historię odkrycia kropek kwantowych i rolę laureatów: Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus i Aleksey Yekimov. W tym numerze mamy przyjemność zaoferować czytelnikom m.in Q & A z prof. Brusem wręczone zaledwie kilka dni po wręczeniu nagrody.

Wspomina początki swojego spotkania z koloidalnymi kropkami kwantowymi w latach 1982–1986 podczas pobytu w Bell Labs, gdzie obserwacja przesunięcia w czasie piku absorpcji optycznej małych kryształów siarczku kadmu w zasadniczy sposób uchwyciła jego zainteresowania naukowe. Ponadto profesor Brus, obecnie emerytowany pracownik Uniwersytetu Columbia, udziela młodym naukowcom ważnej rady, którą warto w tym miejscu ponownie podkreślić, ponieważ odzwierciedla ona podejście naukowe, dzięki któremu nanotechnologia odniosła sukces. Zastanawia się nad tym, że wszyscy jesteśmy ograniczeni doświadczeniem naukowym, które czasami może stanowić pułap w karierze naukowca, ponieważ uniemożliwia mu spojrzenie na problem z różnych punktów widzenia. Wydostanie się z hiperspecjalistycznych światów, w które często wciągają się naukowcy, wymaga energii, kwestionowania samego siebie i sporej dawki odwagi. Praktyczna rada prof. Brusa brzmi: poświęć czas na przeczytanie artykułów spoza bezpośredniej dziedziny swojej specjalizacji; zapytaj współpracowników, dlaczego pracują nad danym problemem: co ich w tym tak ekscytuje? co ich napędza?; i zawsze szukaj lepszego problemu do rozwiązania.

Jako entuzjaści nanonauki i nanotechnologii wiemy, że interdyscyplinarne podejście do badań naukowych wymaga pokonania początkowej przeszkody związanej ze zdefiniowaniem m.in. terminologii, narzędzi badawczych i oczekiwań. Wiemy jednak również, że zasypywanie interdyscyplinarnych podziałów wnosi wartość i przyspiesza odkrywanie, a także jest wzbogacającym doświadczeniem.

Dlatego poza tym, że jest to nagroda „za odkrycie i syntezę kropek kwantowych”, decyzję Akademii Szwedzkiej interpretujemy jako nagrodę dla całej dziedziny nanonauki i nanotechnologii. Być może dlatego po ogłoszeniu przeżyliśmy ten moment odrętwienia i uniesienia.