क्वांटम डॉट्स के विकास ने रसायन विज्ञान में 2023 का नोबेल पुरस्कार जीता
छोटे बिंदुओं पर काम जो टीवी स्क्रीन को रोशन करते हैं और डॉक्टरों को ट्यूमर को खिलाने वाली रक्त वाहिकाओं को देखने में मदद करते हैं, ने तीन वैज्ञानिकों को रसायन विज्ञान में 2023 का नोबेल पुरस्कार दिलाया है।
रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज ने 4 अक्टूबर को घोषणा की कि रसायनज्ञ मौंगी बावेंडी, रसायनज्ञ लुइस ब्रूस और भौतिक विज्ञानी एलेक्सी एकिमोव ने क्वांटम डॉट्स की खोज और संश्लेषण के लिए पुरस्कार विभाजित किया है।
तीन हेडशॉट की समग्र छवि: रसायनज्ञ मौंगी बावेंडी (बाएं), रसायनज्ञ लुईस ब्रूस (मध्य) और भौतिक विज्ञानी एलेक्सी एकिमोव (दाएं) जिन्होंने एक साथ “क्वांटम डॉट्स, नैनोकणों की खोज और विकास के लिए रसायन विज्ञान में 2023 का नोबेल पुरस्कार जीता, जो इतने छोटे हैं कि उनके आकार उनके गुणों को निर्धारित करता है।”
रसायनज्ञ मौंगी बावेंडी (बाएं), रसायनज्ञ लुईस ब्रूस (मध्य) और भौतिक विज्ञानी एलेक्सी एकिमोव (दाएं) ने रसायन विज्ञान में 2023 के नोबेल पुरस्कार को “क्वांटम डॉट्स, नैनोकणों की खोज और विकास के लिए विभाजित किया है, जो इतने छोटे होते हैं कि उनका आकार उनके गुणों को निर्धारित करता है।”
एमआईटी, कोलंबिया विश्वविद्यालय, नेक्सडॉट
नोबेल समिति के सदस्य हेनर लिंके ने कहा, “क्वांटम डॉट्स सामग्रियों का एक नया वर्ग है, जो अणुओं से अलग है।” बस इन नैनोकणों के आकार को समायोजित करने से, लगभग एक मीटर का कुछ अरबवां हिस्सा, उनके गुणों को बदल सकता है – ऑप्टिकल, इलेक्ट्रिक, चुंबकीय, यहां तक कि पिघलने बिंदु – क्वांटम यांत्रिकी के लिए धन्यवाद
यह रंग के बारे में भी सच है। लिंके ने कहा, “यदि आप अणुओं के साथ अलग-अलग रंग बनाना चाहते हैं, तो आप एक अलग संरचना में व्यवस्थित एक नया अणु, परमाणुओं का एक नया सेट चुनेंगे।” लेकिन विभिन्न रंगों के क्वांटम बिंदुओं में परमाणुओं की व्यवस्था बिल्कुल एक जैसी होती है। एकमात्र अंतर कण आकार का है।
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जब क्वांटम डॉट्स को प्रकाश द्वारा विकिरणित किया जाता है, तो भीतर के इलेक्ट्रॉन ऊर्जावान हो जाते हैं, अंततः उस ऊर्जा को फ्लोरोसेंट प्रकाश के रूप में जारी करते हैं। जितने छोटे बिंदु होते हैं, उतना ही अधिक वे इलेक्ट्रॉन के तरंग फ़ंक्शन को संपीड़ित करते हैं, इसकी ऊर्जा बढ़ाते हैं ताकि बिंदु नीला दिखाई दे। बड़े बिंदु लाल दिखाई देते हैं.
अमेरिकन केमिकल सोसाइटी के एक प्रभाग, सीएएस के रसायनज्ञ जीन-मार्क पेकोर्ट कहते हैं, विभिन्न सामग्रियों से बने एक ही आकार के बिंदु प्रकाश की थोड़ी भिन्न तरंग दैर्ध्य का उत्सर्जन कर सकते हैं। पेकोर्ट का कहना है कि क्वांटम डॉट्स आमतौर पर सेमीकंडक्टर सामग्रियों से बनाए जाते हैं, जैसे ग्राफीन, सेलेनाइट या मेटल सल्फाइड। इसलिए सामग्री या क्वांटम डॉट्स के आकार को समायोजित करके, रसायनज्ञ विभिन्न प्रकार के उपयोगों के लिए उनके गुणों को बदल सकते हैं।
यह विचार कि इन नैनोकणों का आकार उनके गुणों को बदल सकता है, लगभग एक सदी पहले भविष्यवाणी की गई थी, लेकिन उस समय वास्तविक दुनिया में उस प्रभाव को पुन: उत्पन्न करना असंभव लग रहा था। ऐसा करने के लिए, शोधकर्ताओं को एक पूरी तरह से क्रिस्टलीय सामग्री की आवश्यकता होगी, और इसे परमाणु परत द्वारा परमाणु परत को गढ़ते हुए, नैनोमटेरियल के आकार को बहुत सटीक रूप से नियंत्रित करने की आवश्यकता होगी।
फिर, 1980 के दशक की शुरुआत में, एकिमोव और ब्रूस ने स्वतंत्र रूप से दिखाया कि यह किया जा सकता है। एकिमोव, जो अब ब्रियरक्लिफ मैनर, एन.वाई. में नैनोक्रिस्टल टेक्नोलॉजी, इंक. में हैं, ने कांच में इसका प्रदर्शन किया, छोटे क्रिस्टल बनाने के लिए तांबे के क्लोराइड को मिलाया और खुलासा किया कि कांच का रंग उन क्रिस्टल के आकार से जुड़ा था। कोलंबिया विश्वविद्यालय के ब्रूस ने एक समान खोज की, लेकिन एक अलग संदर्भ में: उन्होंने एक समाधान और गैसीय यौगिकों में स्वतंत्र रूप से तैरते नैनोकणों के आकार और रंग के बीच संबंध का प्रदर्शन किया (एसएन: 10/3/92)।
उन खोजों ने विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इन छोटे बिंदुओं का उपयोग कैसे किया जाए, इसमें गहन रुचि पैदा की। लेकिन उनके निर्माण के लिए कणों के आकार को सटीक विनिर्देशों तक नियंत्रित करने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी।
एक दशक बाद, एमआईटी के बावेंडी ने एक समाधान में क्रिस्टल की वृद्धि की गति को सटीक रूप से नियंत्रित करने के लिए एक विधि विकसित की, यह पता लगाया कि वांछित आकार तक पहुंचने पर उन्हें कैसे रोका जाए। उन्होंने पहले समाधान में रासायनिक अभिकर्मकों को इंजेक्ट करके ऐसा किया जिससे तुरंत छोटे क्रिस्टल बन गए और फिर समाधान के तापमान को तुरंत समायोजित करके उनकी वृद्धि रोक दी गई।
बावेंडी ने 4 अक्टूबर को एमआईटी समाचार सम्मेलन के दौरान कहा, “आज सुबह की घोषणा से मैं बहुत सम्मानित महसूस कर रहा हूं और आश्चर्यचकित हूं।” “मैं विशेष रूप से लू ब्रूस के साथ इसे साझा करने के लिए सम्मानित महसूस कर रहा हूं, जो मेरे पोस्टडॉक्टरल गुरु थे [जिनसे] मैंने बहुत कुछ सीखा। जब मैं एमआईटी में आया तो एक प्रोफेसर के रूप में मैंने उनकी विद्वता और उनकी सलाह देने की शैली का अनुकरण करने की कोशिश की।
बावेंडी ने नोकिया बेल लैब्स में ब्रूस से मुलाकात के बाद क्वांटम डॉट्स पर काम करना शुरू किया, जिसका मुख्यालय मुर्रे हिल, एन.जे. में है। शोधकर्ताओं को नैनोकणों के भौतिकी का अध्ययन करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले क्वांटम डॉट्स की आवश्यकता थी, बावेंडी ने कहा। “ऐसा इसलिए नहीं था क्योंकि मैं अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम संभव क्वांटम डॉट्स बनाना चाहता था, ऐसा इसलिए था क्योंकि हमें उनका अध्ययन करने के लिए सर्वोत्तम संभव क्वांटम डॉट्स बनाने की आवश्यकता थी।” उन्होंने कहा कि इस पद्धति को तैयार करने में वर्षों का परीक्षण और त्रुटि हुई।
क्वांटम डॉट्स का निर्माण संभव बनाकर, बावेंडी की विधि ने नैनोकणों के लिए संभावित उपयोग की दुनिया खोल दी। क्वांटम बिंदु इसे संभव बनाते हैं
