El Premio Nobel de Química 2023, concedido por la Real Academia de Ciencias de Suecia, ha distinguido a Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus y Alexei I. Ekimov. Su contribución se centra en algo que suena sacado de una novela de ciencia ficción: los puntos cuánticos o quantum dots. Estas nanopartículas diminutas representan un salto cuántico (nunca mejor dicho) en el avance de la ciencia de materiales.
¿QUÉ SON LOS PUNTOS CUÁNTICOS?
Para entender su impacto, primero tenemos que comprender qué son exactamente estos puntos cuánticos. Debemos imaginar partículas tan pequeñas que su comportamiento entra en el ámbito de la mecánica cuántica, lo que permite a los científicos «diseñar» sus propiedades.
En otras palabras, los puntos cuánticos son como bloques de construcción personalizables a nivel molecular. Controlando factores como el tamaño, se puede determinar la frecuencia y el color de la luz que emiten.
Concretamente, los puntos cuánticos representan una de las innovaciones más cruciales en el ámbito de la nanociencia. Estas son estructuras creadas sintéticamente en entornos de laboratorio, diseñadas para atrapar electrones en espacios increíblemente reducidos, tan pequeños que son miles de veces más delgados que un solo cabello humano.
A diferencia de los electrones en la naturaleza, que se encuentran limitados dentro de los átomos y cuya manipulación se torna complicada y onerosa, los puntos cuánticos simplifican enormemente el estudio de estos. Esta facilidad de manejo ha llevado a que se les apode «átomos artificiales».
APLICACIONES PRÁCTICAS
Los puntos cuánticos se han convertido en una herramienta versátil con una amplia gama de usos prácticos. Gracias a la capacidad para programar la reactividad de sus superficies y a sus propiedades ópticas únicas, estos nanomateriales se pueden utilizar para crear sondas ópticas especializadas en la detección de sustancias químicas y biológicas. Además, sus características electroópticas han sido clave para innovar en la creación de fuentes de luz láser o sensores ultra-sensibles.
El grado de control que permite esta tecnología es asombroso. Por ejemplo, se pueden crear cristales increíblemente pequeños pero casi perfectos en su estructura, lo que mejora sustancialmente sus propiedades. Esta perfección cristalina es clave para el rendimiento y la fiabilidad de estos materiales en aplicaciones prácticas.
En el ámbito de la electrónica de consumo, ya se aplican en tecnologías relacionadas con la optoelectrónica, como las pantallas de televisores QLED. La inclusión de los puntos cuánticos en televisores y luces LED permiten una representación de color más rica y precisa, lo que mejora considerablemente la experiencia de visualización.
Pero su impacto va más allá de la simple mejora de la calidad de imagen; también tienen aplicaciones médicas significativas. Se están utilizando como guías luminosas para cirujanos en el delicado proceso de extirpar tejido tumoral, aumentando las posibilidades de un procedimiento exitoso.
No en vano, manipulando las dimensiones de los puntos cuánticos, es posible regular el espectro de luz que emiten, desde tonalidades cercanas al ultravioleta como el azul, hasta emisiones en el rango del infrarrojo. Esta característica ha sido particularmente útil en tecnologías de visión nocturna.
Este material también demuestra una versatilidad excepcional, con aplicaciones que inciden incluso en la generación de energía en células solares que operan en el espectro infrarrojo. Así, la tercera ola de tecnologías en células fotovoltaicas incorpora, entre otras opciones, superficies revestidas con puntos cuánticos. Estas células no solo superan en eficiencia a sus predecesoras de primera y segunda generación, sino que además son más económicas de producir.
Los puntos cuánticos, que ya son rentables de fabricar, pueden operar en sinergia con materiales como polímeros conductores, que también se caracterizan por su bajo costo de producción. En definitiva, para comprender hasta qué punto puede revolucionar este campo, la implementación de puntos cuánticos en combinación con polímeros tiene el potencial de equiparar, en términos económicos, la electricidad generada por la energía solar con la electricidad obtenida a partir del carbón.
