Οι γραμμές αυτές που αναφέρονται στην απονομή των Νόμπελ Χημείας για το 2013 γράφονται καταμεσής της οδυνηρής και εξαιρετικά επικίνδυνης εξέλιξης δυο πολέμων στη γειτονιά μας.
Φαίνεται λοιπόν σαν ένα είδος δραπέτευσης από την απάνθρωπη πραγματικότητα των πολέμων στην Ουκρανία και στην ηρωική Παλαιστίνη.
Δεν είναι.
Κι αυτό επειδή το διαρκές και συναρπαστικό ταξίδι της επιστήμης στο πιο κοντινό – και ταυτόχρονα το πλέον απόμακρο – στο εσωτερικό της ύλης, οδήγησε σε ανακαλύψεις και εφαρμογές που με τη σειρά τους άλλαξαν τον τρόπο άσκησης των πολέμων, τους όρους και τρόπους επικοινωνίας και αποξένωσης του ανθρώπου, τους τρόπους και δυνατότητες στην οργάνωση της παραγωγής και της εργασίας, στην κίνηση των κεφαλαίων.
Περί αυτού πρόκειται λοιπόν.
Στις αρχές του Οκτώβρη η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών ανακοίνωσε την απονομή του βραβείου Νόμπελ Χημείας για το 2023 στον Μούνγκι Μπαουέντι του ΜΙΤ, τον Λουίς Μπρους του πανεπιστημίου Columbia και Αλεξέι Εκίμοφ της αμερικανικής εταιρείας Nanocrystals Technology.
Η βράβευση των τριών Χημικών αφορά τον κλάδο της νανοτεχνολογίας και συγκεκριμένα τις κβαντικές κουκίδες, «την σύνθεση και την ανακάλυψη των κβαντικών κουκίδων».
Οι κβαντικές κουκίδες είναι ασύλληπτα μικροσκοπικά σωμάτια διαμέτρου μερικών νανόμετρων (ένα νανόμετρο ισούται με το ένα δισεκατομμυριοστό (1/1.000.000.000) του 1 μέτρου (1nm = 0,000000001 m = 1×10 −9 m). Είναι κρύσταλλοι που φθορίζουν σε διάφορα χρώματα τα δε ηλεκτρόνιά τους κινούνται περιορισμένα – για το λόγο αυτό, οι κβαντικές κουκκίδες απορροφούν και απελευθερώνουν το ορατό φως σε πολύ λαμπερή μορφή.
Όταν οι κβαντικές κουκκίδες φωτίζονται από υπεριώδη ακτινοβολία, ένα ηλεκτρόνιο της μπορεί να διεγερθεί δηλαδή να μεταβεί σε κατάσταση υψηλότερης ενέργειας. Το διεγερμένο ηλεκτρόνιο «αναζητά» να επιστρέψει στη φυσιολογική του θέση και επιστρέφει απελευθερώνοντας ως φως την ενέργειά που είχε απορροφήσει (φαινόμενο φωτο φωταύγειας) .
Τα χαρακτηριστικά απορρόφησης και εκπομπής κβαντικής κουκκίδας αντιστοιχούν σε μεταβάσεις μεταξύ διακριτών κβαντικών επιτρεπόμενων επιπέδων ενέργειας που θυμίζουν ατομικά φάσματα. (δηλαδή της φωτεινές έγχρωμες ταινίες που παίρνουμε από ακτινοβολούντα άτομα)
Για αυτούς τους λόγους, οι κβαντικές κουκκίδες αναφέρονται μερικές φορές ως τεχνητά άτομα.
Με τη σύζευξη δύο ή περισσότερων τέτοιων κβαντικών κουκκίδων, μπορεί να κατασκευαστεί ένα τεχνητό μόριο. Η δε ακριβής συναρμολόγηση κβαντικών κουκκίδων μπορεί να σχηματίσει υπερπλέγματα που λειτουργούν ως τεχνητά υλικά στερεάς κατάστασης που παρουσιάζουν μοναδικές οπτικές και ηλεκτρονικές ιδιότητες.
Οι κβαντικές κουκίδες σε αυτό το αλισβερίσι εκπομπής – απορρόφησης φωτεινών ακτινοβολιών έχουν τελικά μεγάλη κβαντική απόδοση
Αλλά τι σημαίνει κβαντική απόδοση;.
Κβάντο είναι η ελάχιστη ποσότητα ενός οπουδήποτε φυσικού μεγέθους που μπορεί να υπάρχει ελεύθερη στη φύση.
Άρα για κάθε φυσικό μέγεθος υπάρχει το δικό του διαφορετικό κβάντο πχ το κβάντο φωτός είναι το ένα φωτόνιο. Το ένα φωτόνιο είναι και η μικρότερη ποσότητα φωτεινής ενέργειας που μπορεί να υπάρχει ελεύθερη στη φύση από ένα χρώμα μιας ακτινοβολίας.
Άρα η φωτεινή θερμική ενέργεια μιας ακτινοβολίας που είναι κβαντισμένο μέγεθος μπορεί να είναι μια, δυο, τρεις, πολλές φορές το ένα κβάντο φωτός και όχι π.χ. 1,4 φορές ή 1,8 φορές κλπ. (επειδή 0,8 κβάντα ή 0,4 κλπ δεν υπάρχουν ελεύθερα)
Κβαντισμένο λοιπόν θα λέμε κάθε φυσικό μέγεθος που δεν μπορεί να πάρει άλλες τιμές παρά μόνο ακέραια πολλαπλάσια του κβάντο του, ακέραια πολλαπλάσια της πιο μικρής ποσότητας του που μπορεί να υπάρξει ελεύθερη στη φύση.
Ο πρώτος που ισχυρίστηκε ότι ένα φυσικό μέγεθος μπορεί να είναι κβαντωμένο ήταν ο Δανός φυσικός Νιλς Μπορ, από τους σπουδαιότερους θεωρητικούς φυσικούς στην ιστορία. Με βάση αυτή την ad hoc θεώρηση ο Αϊνστάιν εξήγησε πως το φως δεν είναι μια συνεχής ροή ενέργειας, αλλά ένα σύνολο από κβάντα ή “πακέτα” συγκεκριμένης ενέργειας, τα φωτόνια.(Έτσι ερμήνευσε το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο και γι αυτό – όχι για τη θεωρία της σχετικότητας – πήρε το βραβείο Νόμπελ).
Κβαντική απόδοση λοιπόν σημαίνει απόδοση της οποίας οι τιμές είναι διακεκριμένες, είναι ακέραια πολλαπλάσια μιας ελάχιστης ποσότητας , του κβάντο ή κβάντουμ.
Η ιδιαίτερη σημασία τους
Λόγω λοιπόν της υψηλής κβαντικής απόδοσης τους η εφαρμογή τους αποκτά ιδιαίτερη σημασία.
Οι κβαντικές κουκίδες αποτελούν κεντρικό θέμα στη νανοτεχνολογία και την επιστήμη των υλικών .