Chemie Nobelpreis 2023 für Entdecker von Quantenpunkten

Drei Forscher, die in den USA an verschiedenen Universitäten tätig sind, erhalten gemeinsam den Chemie-Nobelpreis 2023 "für die Entdeckung und Synthese von Quantenpunkten". Die Forscher Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus und Alexei I. Ekimov sind die Gewinner. Die Namen waren durch einen E-Mail-Leak vorher schon irrtümlich bekannt geworden, doch sie wurden nun um 11.45 Uhr offiziell als Gewinner bekannt gegeben und bestätigt.

Die Vergabe-Institution des Chemie-Nobelpreises bedauert diesen Zwischenfall mit dem E-Mail-Leak. „Lassen Sie mich sagen, dass das natürlich sehr unglücklich ist. Wir bedauern zutiefst, was passiert ist“, sagte der Generalsekretär der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften, Hans Ellegren.

Die 3 Forscher haben in den 1980er und 1990er Jahren wichtige Grundlagen für diesen Bereich der Nanotechnologie geschaffen, wie die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm mitteilte.

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Wofür Quantenpunkte eingesetzt werden

Was sind Quantenpunkte eigentlich? QD steht für Quantum Dot (Quantenpunkt).  „Ein Quantenpunkt ist eine nanoskopische Materialstruktur, meist aus Halbleitermaterial", heißt es dazu auf Wikipedia. Sie sind sehr klein, energieeffizient und können optisch beeinflusst werden. Dadurch lassen sich Quantum Dots als eine Art Umwandler einsetzen, um Licht zu Farbe zu machen.

Quantenpunkte werden unter anderem in modernen Bildschirmen, LED-Lampen und auch in der Tumor-Chirurgie verwendet. Die auch künstliche Atome genannten Strukturen sind winzig klein und haben sehr einzigartige physikalische Eigenschaften. Sie sind für den Einsatz in der sogenannten Optoelektronik interessant, beispielsweise in Displays, Photovoltaikanlagen und in Quantencomputern.

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Was an den Quantenpunkten so besonders ist

Mit den Quantenpunkten hat tatsächlich eine neue Art von Materialien Einzug in viele Wissenschafts- und Technologiefelder gehalten. Die Eigenschaften eines Materials nur durch seine Größe beeinflussen zu können, mache die Strukturen so interessant, sagte Armando Rastelli vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik der Universität Linz. Das Schöne daran sei, dass hier ein einstiges „Gedankenexperiment“ tatsächlich realisiert werden konnte.

Man könne nun etwa einfach das Material festlegen, „die Größe beliebig anpassen und die Farbe beliebig ändern“, so der Quantenphysiker. So lasse sich das gesamte Farbspektrum abdecken. Nur: „Das ist nicht intuitiv“ - mit den Regeln der klassischen Physik nicht zu verstehen. Denn derartige Veränderungen setzten zuvor auch immer eine Änderungen in der chemischen Struktur einer Verbindung voraus. Rastelli: „Wenn ich ein Stück Papier schneide, ändert sich die Farbe nicht. Das passiert aber bei einem Quantenpunkt, und das ist beeindruckend.“

Das sich dies nicht nur auf die Farbe, sondern beispielsweise auch auf die elektronischen Eigenschaften der Quantenpunkte erstreckt, mache diese für zahlreiche Bereiche höchst interessant. Einer davon ist die Quantentechnologie.

In Linz nutzt man das für Quantentechnologie

Während die quantenmechanischen Effekte für mehr oder weniger klassische Bauteile wie sehr scharfe Monitore genutzt werden können, gibt es auch originär quantenphysikalische Nutzungsideen. Rastellis Team arbeitet in letzterem Sektor und beschäftigt sich mit der Herstellung von Halbleiter-Nanostrukturen, in denen mit physikalischen Methoden Quantenpunkte eingebaut werden. Die Forschung dient als Grundlage von vielversprechenden Technologien wie der Quantenverschlüsselung.

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Chemie-Nobelpreisträger an 192 verschiedene Forscher

Die renommierteste Auszeichnung für Chemiker*innen ist in diesem Jahr mit insgesamt 11 Millionen Kronen (rund 950.000 Euro) dotiert. Die feierliche Übergabe der Preise findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

Seit 1901 wurde der Chemie-Nobelpreis an 192 verschiedene Forscher*innen vergeben. Zwei von ihnen erhielten ihn zweimal. Unter den Preisträger*innen waren bislang 8 Frauen, etwa Marie Curie 1911, die die radioaktiven Elemente Polonium und Radium entdeckte oder die Forscherinnen Emmanuelle Charpentier und Jennifer A. Doudna 2020 für die Entwicklung einer Genschere zur gezielten Erbgut-Veränderung.

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