El francés Moungi Bawendi, el estadounidense Louis Brus y el ruso Alexei Ekimov han ganado el Nobel de Química 2023 por la invención de los puntos cuánticos, unas partículas tan diminutas que sus propiedades están influenciadas por la física cuántica. Del tamaño de unos pocos nanómetros, estos puntos tienen múltiples aplicaciones en el campo de la nanotecnología, desde la iluminación de televisores y lámparas LED a la cirugía del tejido tumoral.
Según ha explicado La Real Academia de las Ciencias de Suecia, con sede en Estocolmo, el trío de investigadores logró producir partículas tan pequeñas que sus propiedades no están determinadas por las leyes que rigen la materia ordinaria, sino por fenómenos cuánticos. “Los puntos cuánticos tienen muchas propiedades fascinantes e inusuales. Es importante destacar que tienen diferentes colores según su tamaño”, ha afirmado Johan Åqvist, presidente del Comité del Nobel de Química.
Los físicos sabían desde hacía mucho tiempo que, en teoría, en las nanopartículas podían surgir efectos cuánticos dependientes del tamaño, pero pocos creían que ese conocimiento podría ponerse en práctica hasta que, a principios de los años 1980, Ekimov (Nanocrystals Technology, Nueva York) lo logró en vidrio coloreado. El color procedía de nanopartículas de cloruro de cobre y el investigador demostró que el tamaño de las partículas afectaba al color del vidrio mediante efectos cuánticos.
Unos años más tarde, Brus (Universidad de Columbia, Nueva York) fue el primer científico del mundo en demostrar efectos cuánticos dependientes del tamaño en partículas que flotan libremente en un fluido. Y en 1993, Bawendi (Instituto Tecnológico de Massachusetts-MIT) revolucionó la producción química de puntos cuánticos, dando como resultado partículas casi perfectas. Esta alta calidad era necesaria para que pudieran utilizarse en aplicaciones.
Comunicación cuántica
Los puntos cuánticos ahora iluminan tecnologías que todos conocemos, desde monitores de ordenador a pantallas de televisión basadas en tecnología QLED. También añaden matices a la luz de algunas lámparas LED. En los laboratorios, los bioquímicos y los médicos los utilizan para mapear el tejido biológico.
Y sus aplicaciones no se quedan ahí. Los investigadores creen que en el futuro podrían contribuir a la electrónica flexible, sensores diminutos, células solares más delgadas y comunicación cuántica cifrada, por lo que acabamos de comenzar a explorar el potencial de estas partículas diminutas. Por tanto, como han expresado desde la Academia, «los puntos cuánticos aportan el mayor beneficio a la humanidad».
Bawendi, quien ha confesado sentirse «muy sorprendido, adormilado, en shock y muy honrado» de haber recibido el Nobel, ha subrayado que «aún estamos empezando a ver las aplicaciones» de esta tecnología, un campo «en el que se ha implicado mucha gente» desde el principio. «Estoy deseando ver cómo en el futuro la comunidad científica descubre nuevas aplicaciones», ha dicho.
Extirpar un tumor
Laura Lechuga, científica del CSIC en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, considera el premio «un gran acierto» y, junto al Nobel de Medicina al ARN mensajero, un reconocimiento a la nanotecnología. La investigadora conoce en detalle el uso de puntos cuánticos para la detección precoz del cáncer. «Debido a sus extraordinarias propiedades y su gran fluorescencia, pueden permitir ver incluso cuando solo hay una o muy pocas células tumorales, lo que facilita a los cirujanos extirpar el cáncer en sus inicios, con todas las ventajas que ello conlleva», explica a este periódico.
Los puntos cuánticos «figuraban en las quinielas del Nobel desde hace bastante tiempo; la pregunta era a quién se lo iban a dar y han reconocido a los pioneros. La selección ha sido muy acertada», dice Luis Liz Marzán, profesor Ikerbasque en CIC biomaGUNE y catedrático en la Universidad de Vigo. A su juicio, el premio puede empujar la investigación en este campo y el desarrollo de sus aplicaciones. «En el mercado ya están los televisores, que tienen picos de emisiones de fluorescencia muy bien definidos, lo que hace que hace que tengan una definición de colores e imágenes muy buena comparada con los materiales utilizados anteriormente. Pero un campo donde puede haber aplicaciones más interesantes es en el almacenamiento y, sobre todo, la transmisión de información», señala.
Igualmente, Liz resalta el uso de los puntos cuánticos en imagen biomédica. «Estas partículas se pueden ligar a anticuerpos, introducir en el paciente y ver cómo se acumulan de forma selectiva en la zona en la que esté presente la enfermedad. Y por emisión de luz reconocer la localización de un tumor», indica. Además, existe la posibilidad de «unir fármacos a la superficie de las partículas» para que además tengan una acción terapéutica.
El pasado año, el Nobel de Química fue a parar a los investigadores Barry Sharpless, Morten Meldal y Carolyn Bertozzi, creadores de la llamada ‘química click’, que permite ‘pegar’ bloques moleculares sencillos como si fuera un juego de Lego para crear otros más complejos. De esta forma, se consiguen materiales con propiedades deseadas, como que conduzcan la electricidad o sean antibacterianos. Incluso se ha utilizado esta técnica en células vivas y ha permitido el desarrollo de un fármaco que podría evitar la propagación del cáncer.
El Nobel de Química se ha anunciado, como es habitual, un día después del de Física. El martes la Academia sueca galardonó a los físicos Pierre Agostini, Anne L’Huillier y Ferenc Krausz por la creación de una técnica con pulsos de luz capaz de ver el movimiento de los electrones en el interior de los átomos en attosegundos, un intervalo de tiempo que equivale a la trillonésima parte de un segundo. Es la escala de tiempo más breve captada por el ser humano.
El lunes la bioquímica húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense Drew Weissman, pioneros de las vacunas con ARN mensajero que abrieron el camino a las vacunas contra el Covid-19, fueron los galardonados con el premio Nobel de Medicina 2023.
El galardón de química será seguido por los muy esperados premios de Literatura y de la Paz, que serán anunciados el jueves y viernes, respectivamente.
Los ganadores recibirán el premio, que incluye una medalla y un millón de dólares, de manos del rey sueco Carlos XVI Gustavo en Estocolmo el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de Alfred Nobel.
