El Premio Nobel de Química de 2023 se otorgó a tres científicos "por el descubrimiento y síntesis de los puntos cuánticos". Uno de ellos, Louis Brus, responde a esta entrevista para el pódcast semanal The Conversation Weekly podcast.
PREGUNTA. Cuando trabajaba en los Laboratorios Bell en los años 80 y descubrió los puntos cuánticos, fue lo que podríamos considerar un accidente. Estudiaba coloides (un coloide es una mezcla donde partículas insolubles se distribuyen en un medio fluido) con nanopartículas semiconductoras. Y al apuntarlas con láser, comprobó que los colores que emitían no eran constantes.
RESPUESTA. El primer día que hicimos el coloide observamos, efectivamente, que el espectro era diferente al esperado. Sin embargo, el segundo y tercer día volvió a ser “normal”. La primera vez que vi este cambio me sorprendió. Entonces empecé a tratar de averiguar qué diablos estaba pasando.
Me di cuenta de que la propiedad de la partícula en sí cambiaba cuando su tamaño se reducía.
P. Lo que había encontrado era un punto cuántico: un tipo de cristal formado por nanopartículas que absorbe luz y la emite en una longitud de onda distinta. Lo realmente interesante es que el color resultante cambia en función del tamaño de la partícula. ¿Cómo se puede ver un cristal de punto cuántico si tiene unas pocas millonésimas de milímetro?
R. No se puede ver con un microscopio óptico porque es más pequeño que la longitud de onda de la luz. Pero existen otros tipos de microscopios especializados, como el electrónico, que nos permiten observarlo. El método que utilizamos para demostrar las diferencias es alinear una fila de frascos de vidrio, cada uno con colores brillantes diferentes, porque cada uno contiene puntos cuánticos de diferentes tamaños en su interior.
IMAGEN: Un punto cuántico es un cristal que suele estar formado por unos pocos miles de átomos. En términos de tamaño, tiene la misma relación con un balón de fútbol que éste con el tamaño de la Tierra. Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences, CC BY-ND.
P. Uno de sus compañeros galardonados, Alexei Ekimov, es un científico ruso que había observado puntos cuánticos en vidrio coloreado, pero usted no estaba al tanto de sus descubrimientos en aquel momento…
R. Así es. La Guerra Fría estaba en pleno auge en ese momento. Alexei publicó en revistas científicas rusas, en ruso. Y por entonces no se le permitía viajar a Occidente para hablar de su trabajo.
Mientras tanto, yo estaba tratando de hacer un modelo que explicara los efectos cuánticos relacionados con el tamaño. Pregunté entre todos los físicos de mi entorno si había algún trabajo previo sobre partículas pequeñas. Pero el nombre y el trabajo de Alexei no surgieron. Me dijeron que nadie estaba realmente trabajando en esto. Básicamente, porque nadie había visto sus artículos.
Entonces yo trabajaba haciendo química sinténtica en laboratorio, y formaba parte de la comunidad química estadounidense. Él estaba en la industria del vidrio en la entonces Unión Soviética, trabajando en tecnología industrial.
Cuando finalmente encontré sus artículos escribí una carta a la Unión Soviética, con mis documentos, sólo para saludar a Ekimov y a sus colegas. Cuando llegó la carta, la KGB investigó a los científicos rusos, intentando averiguar por qué tenían contacto con alguien en Occidente. Pero lo cierto es que nunca habían hablado conmigo, ni con nadie en Occidente, cuando les llegó mi carta por correo.
P. ¿Le ha conocido personalmente?
R. Sí, Ekimov y otros científicos pudieron salir de la Unión Soviética durante la glásnost, a finales de los años 1980. Salieron Ekimov y su colaborador teórico Sasha Efros, que ahora trabaja en el Laboratorio de Investigación Naval de Estados Unidos. Les conocí en cuanto llegaron a Estados Unidos.
**P. Uno de los problemas de los puntos cuánticos, cuando usted los observó por primera vez, era cómo producirlos y mantenerlos estables. En los años 90, su colega Moungi Bawendi dio con la clave. ¿Qué es lo más sorprendente que ha visto hasta ahora en la aplicación de los puntos cuánticos?
R. Normalmente, cuando se inventa un nuevo material, se tarda mucho tiempo en averiguar para qué sirve. Si se habla con la gente de la industria, que se enfrenta cada día a los problemas de fabricación, las ideas propuestas por los científicos de base a veces no son realmente tan buenas. Pero los conocimientos que adquirimos, los principios científicos, pueden utilizarse para ayudar a diseñar nuevos dispositivos.
Sus primeras aplicaciones han sido para obtener imágenes biológicas. Los bioquímicos unen puntos cuánticos a otras moléculas para cartografiar células y órganos. Incluso se han utilizado para detectar tumores y para ayudar a guiar a los cirujanos durante las operaciones.
IMAGEN: Las partículas de puntos cuánticos se mejoraron continuamente para que emitieran de forma fiable colores muy particulares. Tayfun Ruzgar/iStock via Getty Images Plus.
También han saltado a la industria de las pantallas, pantallas de ordenador y pantallas de televisión. Su aplicación permite convertir la electricidad en tres colores: rojo, verde y azul. Se puede crear cualquier tipo de imagen a partir de esos tres colores en diferentes proporciones.
Pero hace falta mucho valor y mucho dinero para desarrollar la tecnología. Hay que arriesgar, y en esto hay que reconocerle mucho mérito a Samsung Corporation en Japón. Invirtieron cientos de miles de millones de dólares en la tecnología de estas partículas para llegar al punto en que pudieran empezar a fabricar pantallas y televisores planos con puntos cuánticos.
P. Su trabajo es un ejemplo de la importancia de la investigación básica, del valor de ser curioso, de intentar resolver misterios sin una meta clara o una aplicación industrial a la vista. ¿Qué mensaje le daría a un joven químico que empieza hoy a trabajar en investigación básica?
R. El mundo es un lugar enorme y se puede hacer investigación básica en un gran número de áreas diferentes. Hay que elegir un problema que, si se tiene un éxito espectacular y se descubre algo realmente interesante, pueda tener alguna aplicación en el mundo.
Para bien o para mal, hay que elegir, y eso requiere cierta intuición.
Una buena forma de hacerlo es decantarse por un tema que sabes que es importante para la tecnología, pero del que no se conozca en la actualidad su base científica. Algo que sea una completa caja negra, de lo que nadie entienda aún los principios básicos. Ese tipo de problemas hay que empezar a desmontarlos.
P. ¿Qué cambia para usted ahora que ha ganado el Premio Nobel?
R. Ayer, cuando vino el cartero, yo estaba en la puerta y me reconoció porque mi cara había salido en el periódico local. Y me dijo: “Nunca antes había estrechado la mano de un Premio Nobel”.
Para bien o para mal, aquí es donde estoy ahora, en una categoría especial, me guste o no. Sigo teniendo mi despacho en la universidad, pero no tengo grupo de investigación. Intento dejar eso a los más jóvenes. Así que este reconocimiento probablemente signifique menos para mi investigación de lo que significaría si tuviera 40 años.
IMAGEN: La ceremonia de entrega del Premio Nobel en Estocolmo es un asunto de etiqueta. Pascal Le Segretain/Getty Images.
Louis Brus, Professor Emeritus of Chemistry, Columbia University.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
