Nobel de química: os 'pintores' da nanotecnologia levam o prêmio

Anúncio dos vencedores:""Os pontos quânticos têm muitas propriedades fascinantes e incomuns", disse o Comitê do Nobel - (crédito: AFP)

Paloma Oliveto

Repórter sênior

Formada na Universidade de Brasília, é especializada na cobertura de ciência e saúde há mais de uma década. Entre as premiações recebidas, estão primeiro lugar no Grande Prêmio Ayrton Senna e menção honrosa no Prêmio Esso.

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postado em 05/10/2023 06:00

A descoberta de pontos quânticos — os menores componentes da nanotecnologia, presentes em televisores e lâmpadas de LED — rendeu ao russo Alexei Ekimov, ao franco-tunisiano Moungi Bawendi e ao norte-americano Louis Brus o Nobel de Química. Em um anúncio que vazou para a imprensa antes da decisão do Comitê, a equipe responsável pela premiação ressaltou que essas estruturas também têm aplicação médica — por exemplo, orientando cirurgiões na remoção de tecido tumoral.

"Os pontos quânticos têm muitas propriedades fascinantes e incomuns. É importante ressaltar que eles têm cores diferentes dependendo do tamanho", afirmou, em um comunicado, Johan Åqvist, presidente do Comitê do Nobel de Química. Ele explicou que, enquanto geralmente as propriedades de um elemento são definidas pelo número de elétrons que ele tem, quando se fala de dimensões nanométricas, ocorre o fenômeno quântico: os elementos passam a ser governados pelo tamanho das partículas, os chamados pontos quânticos. Nesse caso, mudam de cor.

"Os químicos trabalham continuamente para desenvolver e criar arquiteturas e estruturas de átomos e moléculas projetadas para fornecer propriedades e funções personalizadas", comenta Judith C. Giordan, da Associação Norte-Americana de Química. "Os pontos quânticos são um belo exemplo da capacidade de teorizar um fenômeno e, em seguida, sintetizar e adaptar partículas e fabricá-las com precisão. A capacidade de ajuste do tamanho deles permite que emitam comprimentos de onda específicos de luz para uma ampla gama de usos, desde monitores de TV à geração de bioimagem, além de aplicações de iluminação."

Segundo o Comitê do prêmio, os físicos sabiam há muito tempo que, em teoria, os fenômenos quânticos poderiam surgir em nanopartículas. No entanto, até o início da década de 1980, era quase impossível realizar pesquisas em dimensões tão pequenas — um nanômetro equivale a um metro dividido por mil milhões. Portanto, poucas pessoas acreditavam que esse conhecimento seria colocado em prática.

Porém, Alexei Ekimov, 78 anos, do Ioffe Instituto, em São Petersburgo, conseguiu criar o fenômeno em vidro colorido. A cor veio de nanopartículas de cloreto de cobre, e o pesquisador demonstrou que o tamanho das partículas afetava a coloração do material devido aos efeitos quânticos.

Alguns anos depois, Louis Brus, 80 anos, pesquisador da Universidade de Columbia, nos Estados Unidos, foi o primeiro cientista do mundo a provar o fenômeno em um fluido. Em 1993, Moungi Bawendi, 62, do Instituto Tecnológico de Massachusetts, revolucionou a produção de pontos quânticos obtendo partículas quase perfeitas. Essa alta qualidade era necessária para que pudessem ser utilizados nas aplicações.

Multiúso

"Os pontos quânticos, agora, iluminam monitores de computador e telas de televisão baseados na tecnologia QLED. Eles também acrescentam nuances à luz de algumas lâmpadas LED, e bioquímicos e médicos as utilizam para mapear tecidos biológicos", disse o Comitê, em nota. "Portanto, estão trazendo grande benefício para a humanidade. Os pesquisadores acreditam que, no futuro, eles poderão contribuir para a eletrônica flexível, para a produção de sensores minúsculos, células solares mais finas e comunicação quântica encriptada."

Nos monitores de vídeo, os pontos quânticos contribuíram para melhorar a resolução das telas de QLED, nas quais os nanocristais emitem diferentes tonalidades dependendo do tamanho. Segundo Cyril Aymonier, diretor do Instituto de Química da Matéria Condensada de Bordeaux, na França, isso permite manter a qualidade da cor. De acordo com ele, no futuro, haverá outras aplicações, como painéis solares mais eficientes e baratos. "Atualmente, os painéis fotovoltaicos só absorvem parte da radiação solar. Mas a partir desses nanocristais, poderíamos desenvolver painéis solares que absorvam todo o espectro da luz", disse à agência France- Presse de notícias (AFP).

Em uma coletiva de imprensa organizada pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Moungi Bawendi contou que não há limites para o que a pesquisa sobre pontos quânticos poderá render. "Acho que, há 30 anos, nenhum de nós que iniciamos a área poderia ter previsto que, 30 anos depois, estaríamos onde estamos hoje. E é simplesmente incrível que, quando você tem pessoas realmente excelentes trabalhando em um campo totalmente novo com materiais totalmente novos, a inovação surge em direções que não se pode prever."

Palavra de especialista: "Muito está por vir"

"Os materiais em faixa nanométricas envolvem tamanhos que variam de 1 a 100 nanômetros. Para entender o tamanho do material na escala métrica, 1 metro corresponde a 1.000 milímetros, 1 milímetro corresponde a 1.000 micrômetros, e 1 micrômetro corresponde a 1.000 nanômetros. E alguns nanomateriais estão na faixa de 2 a 10 nanômetros — nessa faixa, são chamados de Quantum dots. O trabalho dos vencedores do Nobel é com esses materiais, que têm poucas centenas de átomos e se comportam como átomos individuais. Dessa forma, existe uma relação entre o tamanho dos materiais e as cores que eles são capazes de emitir — sendo quanto menor o material, maior a energia para emissão. Assim, os menores podem ser azuis, e os maiores, vermelhos. Esse comportamento permite que esses materiais possam ser utilizados em diversos dispositivos eletrônicos, como telas e leds coloridos, com algumas vantagens. Também podem ser usados em células solares, rotulagem biológica, bioimagem, terapia do câncer, químicos e biossensores, lasers, terapia fototérmica e fotodinâmica, entrega direcionada de medicamentos. Outras inovações poderão ser apresentadas, e estão sendo conduzidos vários estudos para que eles possam ser utilizados de forma cada vez mais segura. Muito ainda está para ser realizado em termos de aplicação."