Weitere Informationen: Nobelpreis-Webseite https://www.nobelprize.org Forschungsgruppe Jonathan de Roo https://deroo.chemie.unibas. ch/en/ Quantenpunkte sind winzige kolloidale – also fein verteilte – Halbleiterkristalle von nur einigen Nanometern Durch- messer. Je nach Grösse besitzen sie unterschiedliche Eigenschaften – beispielweise ihre Farbe, wenn sie mit Licht angeregt werden. (Bild: Stockphoto) niveau gehoben. Wenn sie wieder auf ihr sigkeiten verteilten Kristalle nicht nur die ursprüngliches Energieniveau herabfallen, Farbe des ausgesendeten Lichts beein昀氀usst, senden sie elektromagnetische Wellen in sondern auch für andere chemische und phy- Form von Licht aus. Die Farbe des ausgesen- sikalische Eigenschaften relevant ist. deten Lichts hängt dabei vom Energieunter- 1993 gelang es Moungi Bawendi schied zwischen angeregtem Zustand und mithilfe der sogenannten «hot injection- Grundzustand ab. Quantenpunkte können Methode» zum ersten Mal Quantenpunkte Licht ganz unterschiedlicher Energie ab- mit einer homogenen Grösse chemisch her- sorbieren, die Farbe des emittierten Lichts zustellen – was die Grundvoraussetzung für ist dann aber abhängig von der Grösse der die Anwendung der Quantenpunkte war. Kristalle. Das Team von Bawendi hat dazu Wir können uns das so vorstellen, metallorganische Verbindungen aus Cad- wie bei einer Orgel. Eine kurze Orgelpfeife mium zusammen mit organischen Selen- erzeugt einen hohen Ton mit einer hohen verbindungen in heisses Lösungsmittel, das Frequenz, eine lange Orgelpfeife einen tie- auch Tenside enthält, gespritzt. Durch die fen Ton mit niedriger Frequenz. Sind die grosse Hitze zerfallen die organischen Teile Kristalle der Quantenpunkte klein, ist das der metallorganischen Moleküle. Die Metall- ausgesendete Licht hochfrequent und hoch- ionen verbinden sich mit dem Selen und energetisch – also blau. Sind die Kristalle da- bilden Cadmiunselenid-Nanokristalle. Die gegen gross, besitzt das ausgesendete Licht Tenside in der Lösung sorgen dafür, dass die eine niedrigere Frequenz, damit eine grösse- Kristalle fein verteilt dispergiert vorliegen. re Wellenlänge und ist dann rot. Wenn die Temperaturen weiterhin hoch sind (zwischen 240 und 360°C) und genügend Aus- gangsmaterial zur Verfügung steht, wachsen SNI INSight: Was haben die drei Nobel- die Kristalle weiter. Bawendi hat allerdings preisträger genau untersucht? zwischendurch immer wieder Proben ent- nommen und darin den Kristallisations- Jonathan de Roo: Alexei Ekimov hat zu Be- prozess gestoppt. So hat er eine Reihe von ginn der 1980er Jahre Gläser untersucht, die Flüssigkeiten bekommen, die dann jeweils fein verteilte Kupferchlorid-Nanokristalle Quantenpunkte einer bestimmten Grösse enthielten. Er konnte zeigen, dass sich je enthielten. nach Grösse der Kupferchlorid-Kristalle die Farbe der Gläser änderte und dass dies auf Quantene昀昀ekte zurückzuführen ist. Die Grö- SNI INSight: Diese erste chemische sse der Partikel steuerte er zu einem gewis- Synthese homogener Quantenpunkte sen Masse, indem er das Glas unterschiedlich wurde vor 30 Jahren vorgestellt. Welche erhitzte und abkühlte. Fortschritte hat die Forschung inzwischen Louis Brus untersuchte dann ein erzielt? paar Jahre später Quantenpunkte aus Cad- miumsul昀椀d zum ersten Mal in Flüssigkeiten. Jonathan de Roo: Die Nobelpreisträger ha- Er zeigte, dass die Grösse der frei in Flüs- ben damals mit hochtoxischen Verbindun- SNI INSight Dezember 2023 5