Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii dla G. Bawendi, Louis E. Brus i Alexei I. Ekimov za odkrycie oraz syntezę kropek kwantowych
Nagroda Nobla w dziedzinie chemii dla G. Bawendi, Louis E. Brus i Alexei I. Ekimov za odkry

Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus z Columbia University oraz Alexei I. Ekimov z Nanocrystals Technology zostali laureatami tegorocznej Nagrody Nobla z chemii. Nagroda została przyznana za odkrycie i syntezę kropek kwantowych. – Cząsteczki te mają unikalne właściwości i teraz rozprzestrzeniają światło z ekranów telewizyjnych i lamp LED. Katalizują reakcje chemiczne, a ich jasne światło może oświetlić tkankę guza dla chirurga – wskazała w uzasadnieniu Królewska Szwedzka Akademia Nauk. Swoimi komentarzami dotyczącymi decyzji Komitetu Noblowskiego oraz nagrodzonych osób podzielili się także eksperci z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego oraz Centrum Nowych Technologii UW.

– Odkrycie te związane jest z nanotechnologią i tym, że jeśli badamy materiał, który normalnie znamy ze skali makroskopowej, w tym przypadku materiały półprzewodnikowe, to po rozdrobnieniu tego materiału do bardzo małych rozmiarów możemy oczekiwać pojawienia się pewnych nowych właściwości, m.in. emisji światła przez materiały półprzewodnikowe, które są bardzo małe w skali 2:10 nanometrów. Te materiały potrafią emitować światło wzbudzone, które jest bardzo dobrze zdefiniowane i które można kontrolować za pomocą wielkości tych materiałów. Są one już używane w niektórych seriach telewizorów. Do tej pory wykorzystywano głównie związki organiczne, które są dużo mniej żywotne. Za każdym razem, gdy chciano wyznakować jedną bądź drugą część komórki, trzeba było syntezować nowe związki i badać, jaką mają emisję. Jeżeli naświetlimy je dosyć intensywnym światłem, to po pewnym czasie te związki organiczne przestają świecić. Pod tym kątem kropki kwantowe są dużo bardziej wydajne, jest je łatwiej modyfikować, dlatego że korzystając właściwie z jednego materiału i jednego przepisu, a zmieniając dosłownie jeden element w tej syntezie, jesteśmy w stanie uzyskać stabilne materiały o bardzo różnych barwach emisji, które możemy dosyć długo naświetlać. Pozwalają też na coś, co nie do końca jest możliwe ze związkami organicznymi, czyli emisję o bardzo wysokiej rozdzielczości, tzw. super rozdzielczości. Wykorzystując fakt, że kropki kwantowe przez chwilę emitują światło, później gasną, emitują, gasną, można uzyskać efekt, który pozwala na zwiększenie precyzji w obrazowaniu komórek – mówi dr hab. Wiktor Lewandowski, prof. ucz. z Zakładu Chemii Organicznej i Technologii Chemicznej Wydziału Chemii UW.

– Tegoroczna Nagroda Nobla to wyróżnienie osiągnięć technologii, nanotechnologii i chemii. Wszelkiego rodzaju znaczniki, które emitują światło, mogą zostać wykorzystane np. do obrazowania podczas operacji chirurgicznych bądź w badaniach biologicznych tkanek i komórek. Na pewno jest to osiągnięcie, które jest bardzo chemiczne, czyli tu w tym przypadku Nagroda Nobla z chemii rzeczywiście została przyznana chemikom, którzy dokonali odkrycia i opracowania metody syntezy takich nanocząstek – dodaje dr Maria Górna z Zakładu Chemii Teoretycznej i Strukturalnej Wydziału Chemii UW.

– Ta nagroda jest wskazaniem na dziedzinę. Wydaje mi się, że przyczyniło się do tego to, że nanostruktury, które tutaj są nanokropkami kwantowymi, okazały się stabilne w wielu zastosowaniach. Oznacza to ogromne perspektywy. To tak, jakbyśmy cząsteczki złota obrobili na poziomie nonometrów, one w zasadzie przestają wtedy być złotem, bo mają nawet inne konfiguracje elektronowe. Półprzewodniki też mogą zmienić swój charakter. Inne jeszcze struktury wprowadzone w tak niewielkim stopniu mogą wykazywać zupełnie nowe właściwości elektronowe i zdolności do aktywacji. Myślę, że to daje ogromne możliwości zastosowań odkrycia w samej chemii. Co do medycyny, to jestem przekonany, że ta nagroda wzbudzi ogromne zainteresowanie w kierunku nowej diagnostyki medycznej. Choćby nawet ta dyskusja o zmianie kolorów, którą zainicjował przedstawiciel Komitetu Noblowskiego, wskazuje na to, że możemy wywołać i uzyskać różne inne efekty. Mamy teraz ogromne zainteresowanie półprzewodnikami, nawet w energetyce słonecznej. Są też przymiarki np. do produkowania wodoru. Możemy sobie wyobrazić, że teraz będzie zupełnie inna zdolność i działanie półprzewodników. Jest też szansa na to, że z wydajności paroprocentowych wejdziemy na wydajność rzędu dziesięciu czy kilkunastu procent i to staje się już bardziej opłacalne. Jest to, moim zdaniem, sygnał dla wszystkich badaczy, którzy są blisko tej dziedziny, że może warto zająć się tym tematem w jeszcze większym stopniu – uważa prof. dr hab. Paweł Kulesza z Zakładu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Wydziału Chemii UW.

– Kropki kwantowe to piękne połączenie różnych obszarów chemii. Jest to teoria kwantowa, która została wykorzystana w nanotechnologii obiektów, które wywodzą się bezpośrednio z chemii nieorganicznej, a mają bardzo duże zastosowanie w chemii biologicznej i diagnostyce medycznej. Dotyczy też zjawiska, które często jest nagradzane jako niezwykle istotne, czyli fluorescencji, bardzo czułej metody. Mieliśmy już przecież Nagrodę Nobla za białka fluorescencyjne. Fluorescencję możemy również obserwować w układach żywych, dzięki małocząsteczkowym związkom z chemii organicznej. W tej chwili mamy kropki kwantowe, które uzupełniają ten zestaw i z całą pewnością znajdą zastosowanie. W kontekście biologicznym kropki kwantowe również są atrakcyjne. Dzięki temu, że posiadają bardzo wąskie pasma emisji, możemy wygenerować takie światełka w bardzo różnych kolorach i dość podobne elementy wyznakować różnymi kolorami i obserwować w komórce współgranie oraz zachowanie wielu różnokolorowych elementów – wyjaśnia prof. dr hab. Jacek Jemielity z Centrum Nowych Technologii, CeNT UW.

– Jeśli chodzi o konkretne zastosowania, to ja widziałbym tutaj nawiązanie do fotowoltaiki czy generowania energii w ten sposób. Możemy sobie wyobrazić wykorzystanie kropek kwantowych chociażby w szybach, które znajdują się w naszych oknach. Wówczas takie funkcjonalne okna pełniłyby funkcję również rezerwuarów energii – paneli, które dostarczają energię. Z punktu widzenia medycyny też możemy sobie wyobrazić mnóstwo zastosowań. Widzę duże możliwości, jeśli chodzi o obrazowanie np. zachowania komórek zmienionych nowotworowo, wyznaczonych znacznikami z kropek kwantowych albo np. śledzenie dystrybucji leków w organizmie dzięki właśnie szczególnym właściwościom fluorescencyjnym – kończy prof. dr hab. Sławomir Sęk z Zakładu Chemii Nieorganicznej i Analitycznej Wydziału Chemii UW.

Źródła

Fot. Niklas Elmehed, Nobelprize.org

KOMENTARZE
news

<Marzec 2024>

pnwtśrczptsbnd
26
27
29
1
2
3
4
8
9
10
11
12
16
17
18
20
22
23
24
25
28
29
30
31
Newsletter