Il premio Nobel per la Chimica del 2023 è andato a Moungi Bawendi del Massachusetts Institute of Technology (Mit), Louis Brus della Columbia University e di Alexei Ekimov, fisico russo che ha lavorato all’istituto statale di ottica Vavilov prima di trasferirsi negli Stati Uniti nell’azienda Nanocrystals Technology.

Non è detto che Ekimov sia invitato alla cerimonia di consegna dei premi il 10 dicembre, per via della sua nazionalità. “Noi ci occupiamo della scelta dei migliori scienziati, non di diramare gli inviti” ha alzato le mani l’Accademia delle Scienze. 

I tre scienziati sono stati scelti “per la scoperta e la sintesi dei punti quantici”, che rappresenterebbero “un seme importante per le nanotecnologie”.

Alcuni media svedesi avevano pubblicato all’alba di mercoledì, con qualche ora di anticipo, i nomi dei vincitori, dopo aver ricevuto per sbaglio un comunicato stampa dell’Accademia svedese delle scienze. “Stiamo indagando, non capiamo come possa essere accaduto e ci dispiace molto” si sono scusati gli scienziati dell’Accademia.

I punti quantici e i loro colori

I punti quantici sono nanocristalli fatti di materiali semiconduttori, grandi in genere fra 2 e 10 nanometri (milionesimi di millimetro): pari al diametro di pochi atomi affiancati o alla milionesima parte di una capocchia di spillo. La particolarità dei punti quantici è di essere così piccoli che le loro caratteristiche dipendono dalle loro dimensioni.

“Alcune delle loro proprietà sono davvero insolite e affascinanti. Ad esempio il loro colore cambia a seconda della loro grandezza” ha spiegato Johan Åqvist, segretario del Comitato Nobel per la Chimica. I vetri possono avere differenti colori, ad esempio, perché contengono materiali con particelle di grandezza diversa: blu le più piccole, gialle e verdi le intermedie e rosse le grandi.

Per capire le loro dimensioni, aiuta pensare al rapporto fra il pianeta Terra e un pallone. La stessa proporzione esiste fra un pallone e un punto quantico.

Nel mondo dell’infinitamente piccolo le leggi della fisica usuali cessano di funzionare, sostituite da quelle meno intuitive della meccanica quantistica. Quando le particelle occupano solo pochi nanometri, lo spazio a disposizione degli elettroni si riduce. Questo fa cambiare le proprietà ottiche della particella, fra cui il colore.

La motivazione del premio è che “i punti quantici sono particelle con proprietà uniche. Già oggi diffondono la loro luce dagli schermi delle televisioni e dalle lampade Led. Funzionano come catalizzatori nelle reazioni chimiche e la loro luce può illuminare un tessuto tumorale davanti agli occhi di un chirurgo”.

Mentre Brus ed Ekimov hanno descritto l’esistenza dei punti quantici, Bawendi si è occupato di perfezionare la loro produzione, che ha bisogno di precisione estrema. Ekimov ad esempio è stato il primo ad accorgersi che la tonalità di un vetro colorato dipende proprio dalle dimensioni delle particelle che lo compongono.

Nei suoi esperimenti aggiungeva al vetro sempre lo stesso materiale: cloruro di rame, senza riuscire a spiegarsi come mai il colore finale risultasse diverso. Come capì più tardi, la temperatura e la durata del processo avevano influenzato le dimensioni dei cristalli di cloruro di rame, quindi il loro colore.

Il suo studio fu pubblicato nel 1981, ma solo in russo, e non riuscì a superare la cortina di ferro. Due anni più tardi Brus arrivò alla stessa scoperta, ma con particelle che fluttuavano in un liquido, man mano che passava il tempo si aggregavano e diventavano più grandi, cambiando sorprendentemente colore.

Oltre al colore, le dimensioni delle particelle influenzano altre proprietà, coma la capacità di condurre elettricità o di reagire chimicamente. Ne Ekimov né Brus sapevano però produrre nanoparticelle con la precisione necessaria per ottenere esattamente le caratteristiche desiderate.

Estrarre i colori giusti dalla tavolozza è stato il compito di Bawendi, allievo di Brus, che nel 1993 escogitò un metodo di laboratorio per ottenere una tonalità precisa e uniforme. Per i punti quantici si apriva la strada delle applicazioni pratiche. Le tv a Qled si chiamano così perché usano i quantum led. I medici usano i punti quantici per colorare ed evidenziare, ad esempio, le cellule tumorali. 

In futuro, prevedono gli esperti dell’Accademia svedese delle scienze che hanno scelto i vincitori, i punti quantici potranno contribuire all'elettronica flessibile, a sensori minuscoli, a celle solari più sottili e a comunicazioni quantistiche criptate.

Bawendi è nato a Parigi 62 anni fa da una famiglia di origine tunisina. Brus è americano e ha 80 anni. Ekimov è nato in Unione Sovietica 78 anni fa.

I Nobel precedenti

I vincitori del Nobel per la Medicina lunedì sono stati l’ungherese Katalin Karikó di 68 anni e l’americano Drew Weissman di 64, che hanno messo a punto il metodo dell’Rna usato per i vaccini contro il Covid. “Grazie a loro milioni di vite sono state salvate e il mondo è tornato a riaprirsi” è la motivazione dell’Assemblea Nobel che ha assegnato il premio. Il loro lavoro ci ha permesso di superare “una delle peggiori minacce alla salute umana dei tempi moderni”.

Il Nobel per la Fisica martedì è andato a Pierre Agostini, francese, che lavora all’università dell’Ohio, Ferenc Krausz, 61 anni, austriaco-ungherese, all'Istituto Max Planck dell'Università di Monaco di Baviera e Anne L'Huillier, 64 anni, franco-svedese, all'Università di Lund (Svezia). Per catturare il modo di muoversi degli elettroni, i tre scienziati li hanno “inseguiti” con impulsi di luce brevissimi, i più brevi mai creati dall’uomo, misurabili in attosecondi. Un attosecondo è un trilionesimo di secondo.

L’anno scorso premio per la chimica era andato a Carolyn Bertozzi, Morten Meldal e Barry Sharpless “per lo sviluppo di un nuovo metodo per assemblare nuove molecole". La tecnica, chiamata "click chemistry", o chimica a scatto, permette di unire le molecole in modo semplice ed efficiente.

La storia del Premio 

Il Premio è nato nel 1901 per volontà di Alfred Nobel, chimico e ingegnere svedese che nel 1867 brevettò la dinamite. In precedenza, a causa di un’esplosione, Nobel aveva perso il fratello Emil.

Nel 1888, dopo la morte dell’altro fratello Ludvig, un quotidiano francese per errore pubblicò il necrologio di Alfred: “Il mercante di morte è morto”. Alfred Nobel restò scosso e decise di istituire un premio destinato “a chi avesse offerto i più grandi benefici all’umanità”.

Il premio Nobel è assegnato con un appannaggio di 11 milioni di corone svedesi (un milione di euro), da dividere tra i vincitori. Un milione di corone è stato aggiunto quest’anno, a causa dell’inflazione e della svalutazione della corona.

A scegliere i vincitori è ogni anno il comitato Nobel di Stoccolma. I suoi membri invitano un gruppo ristretto di esperti del settore, inclusi i Nobel degli anni precedenti, a candidare dei nomi. Sarà poi il Comitato a scegliere all’interno della rosa. I vincitori saranno invitati a Stoccolma per una fastosa cerimonia alla presenza del re di Svezia il 10 dicembre, anniversario della morte di Alfred Nobel nel 1896.