Foi atribuído o Prémio Nobel da Química aos cientistas Moungi Bawendi (MIT), Louis Brus (Universidade de Colúmbia) e Alexei Ekimov (NextDot Inc.) pelo seu contributo para o desenvolvimento de pontos quânticos. Pontos quânticos são partículas com dimensões à escala nanométrica (um nanómetro é mil milhões de vezes inferior ao metro). Para termos uma ideia da escala, podemos pensar que um nanómetro está para um metro como o raio de um berlinde está para o raio da Terra.

O confinamento dos eletrões numa escala tão pequena, conhecido como confinamento quântico, afeta de modo determinante as suas propriedades óticas, elétricas e magnéticas. A dimensão a partir da qual se observa o confinamento quântico depende da natureza do material. Este efeito, apesar de teoricamente previsto em nanomateriais há cerca de um século, foi apenas verificado experimentalmente na década de 80 na sequência do trabalho independente de Ekimov e Brus. O contributo de Bawendi foi determinante no desenvolvimento da síntese de pontos quânticos com dimensões controladas e distribuição uniforme, permitindo a transferência desta tecnologia do laboratório para o mercado.

No caso dos pontos quânticos de semicondutores, podemos produzir materiais que apresentam um arco-íris de cores, modificando apenas o seu tamanho em poucos nanómetros. Da mesma forma, podemos gerar emissão de luz de modo muito eficiente numa gama alargada do espectro visível por modificação do tamanho.

Nas partículas mais pequenas os eletrões sofrem maior confinamento e por isso absorvem e emitem luz numa zona mais energética do espectro visível (o azul), enquanto nas partículas de maiores dimensões a absorção e emissão de luz ocorre numa zona menos energética do espectro visível (o vermelho), ou até mesmo na região do infravermelho. Esta capacidade de sintonizar as propriedades óticas por alteração do tamanho, sem ter de alterar a composição, está na origem não só das atuais aplicações tecnológicas dos pontos quânticos, como também de algumas aplicações futuras que podem ser antecipadas com base no conhecimento que temos atualmente sobre estes materiais.

Encontramos atualmente os pontos quânticos em monitores de computador, televisões (tecnologia QLED) e lâmpadas LED. Os pontos quânticos são utilizados como marcadores fluorescentes em investigação biomédica baseada em imagem de tecidos e células, onde o seu brilho e estabilidade produzem imagens de elevada qualidade. A emissão de luz no infravermelho é especialmente interessante, pois permite obter imagens tridimensionais de tecidos biológicos a uma profundidade maior do que com luz visível.

Podemos ainda identificar aplicações emergentes como as células solares, onde o largo espectro de absorção e a fotoestabilidade destas partículas permitem converter uma ampla gama do espectro solar em corrente elétrica. O recorde em termos de eficiência certificada de células fotovoltaicas baseadas em pontos quânticos é de 18%. A geração múltipla de cargas após absorção de um único fotão reportada em pontos quânticos de semicondutores pode mesmo vencer o limite teórico de eficiência, estabelecido em 33% para estes dispositivos, com base na limitação de que a quantidade de carga gerada no sistema fotovoltaico seja igual à quantidade de fotões absorvidos.

A codificação de informação em pontos quânticos é algo que presentemente merece também o interesse da comunidade científica apostada no desenvolvimento da computação quântica.

A automação da produção destes materiais, aliada ao controle do processo com recurso à inteligência artificial, pode levar a novos e interessantes desenvolvimentos no futuro próximo.

A autora escreve segundo o novo acordo ortográfico