Portretten van de 'Drie Reuzen' in de Nanowereld

Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus en Alexei I. Ekimov, de drie Nobelprijswinnaars voor Scheikunde van dit jaar, zijn pioniers op het gebied van nanotechnologie.

Het Nobelcomité heeft de drie wetenschappers bekendgemaakt die de Nobelprijs voor Scheikunde van 2023 hebben gewonnen. Foto: Phys.org — Het Nobelcomité heeft de drie wetenschappers bekendgemaakt die de Nobelprijs voor Scheikunde van 2023 hebben gewonnen. Foto: *Phys.org*

In de jaren tachtig werkten Alexi Ekimov (78 jaar) en Louis Brus (80 jaar) onafhankelijk van elkaar en slaagden erin "kwantumstippen" te creëren, nanodeeltjes die tegenwoordig te vinden zijn in de nieuwste generatie televisieschermen en die worden gebruikt om tumoren in het lichaam zichtbaar te maken. Een decennium later bracht Moungi Bawendi (62 jaar) een revolutie teweeg in de methode voor het produceren van kwantumstippen met hoge precisie en op grote schaal, waarmee hij de weg vrijmaakte voor een breed scala aan toepassingen.

Doorzettingsvermogen

Bawendi werd geboren in Parijs als zoon van een Tunesische vader en een Franse moeder. Zijn familie emigreerde naar de Verenigde Staten toen hij tien jaar oud was. Hoewel Bawendi uitblonk in bètavakken op de middelbare school, zakte hij voor zijn eerste scheikundevak aan de Harvard University. "De ervaring van mijn eerste onvoldoende had me gemakkelijk kunnen ruïneren. Het was het laagste cijfer dat ik ooit voor een vak heb gehaald," vertelde de wetenschapper.

Maar Bawendi zette door met zijn studie en behaalde eerst een bachelordiploma en vervolgens een doctoraat aan de Universiteit van Chicago. Daarna ging hij aan de slag bij Bell Laboratories met Brus en werd uiteindelijk hoogleraar aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT). "Ik ben zeer vereerd om de Nobelprijs te delen met Louis Brus, mijn postdoctoraal begeleider. Hoewel ik zelf hoogleraar ben, probeer ik nog steeds zijn autoriteit en onderwijsstijl na te volgen," aldus Bawendi.

Bawendi bouwde voort op het werk van zijn collega's en in 1993 slaagde hij erin de methode voor het maken van kwantumstippen aanzienlijk te verbeteren door het juiste oplosmiddel en de juiste temperatuur te vinden om nanokristallen van specifieke afmetingen te verkrijgen.

Experiment met gekleurd glas

Ekimov en Brus groeiden op in de naoorlogse periode. Ekimov werd geboren in de Sovjet-Unie en studeerde af aan de Universiteit van Leningrad. Hij was gefascineerd door gekleurd glas en het feit dat elke samenstelling meerdere kleuren kon produceren. Door te experimenteren met de temperatuur en de verhittingstijd van gesmolten glas ontdekte hij dat het mogelijk was de grootte van de deeltjes in het eindproduct te veranderen, en hoe kleiner de deeltjes, hoe blauwer het licht dat ze uitstraalden.

Ekimov publiceerde zijn ontdekking in 1981 in een Sovjetwetenschappelijk tijdschrift en was de eerste die kwantumstippen creëerde, deeltjes die in het begin van de 20e eeuw door de natuurkundige theorie werden voorspeld, maar pas later in de praktijk werden bewezen.

Tegelijkertijd werkte Brus bij Bell Laboratories in de Verenigde Staten, een bedrijf dat bekendstaat om het stimuleren van wetenschappelijke ontdekkingen. Hij voerde experimenten uit waarbij hij deeltjes kleiner maakte om een groter oppervlak en snellere chemische reacties te verkrijgen. Tijdens zijn werk merkte hij op dat de optische eigenschappen en vele andere kenmerken van deeltjes veranderden naarmate ze kleiner werden, een fenomeen dat alleen verklaard kon worden door de kwantummechanica.

Spoetnik-generatie

"Ik behoor tot de Spoetnik-generatie, opgegroeid na de Tweede Wereldoorlog, toen Amerika zijn wetenschappelijke en technologische gebieden aanzienlijk uitbreidde als reactie op de Koude Oorlog," deelde Brus in zijn memoires na het ontvangen van de Kavli-prijs in 2008.

Hij toonde al op jonge leeftijd talent voor wiskunde en natuurwetenschappen en groeide op in de buitenwijken van Kansas City. Daar ontwikkelde hij een liefde voor gereedschap en machines door na schooltijd en in de weekenden in een plaatselijke ijzerhandel te werken.

Aanvankelijk dacht Brus dat hij in de voetsporen van zijn vader zou treden en in het bedrijfsleven zou gaan werken. Maar nadat hij in 1969 zijn doctoraat aan de Columbia University in New York had behaald, trad hij in dienst bij de Amerikaanse marine en werd hij onderzoeker in een laboratorium in Washington. Vervolgens ging hij in 1972 aan de slag bij Bell Laboratories, een functie die hij 23 jaar lang bekleedde.

Brus is nu professor aan de Columbia University en gelooft rotsvast in de kracht van de wetenschap. "Wetenschappers worstelen dagelijks met experimenten en zien vaak niet de enorme vooruitgang die wetenschap en technologie in de loop der decennia hebben geboekt. Wetenschap creëert een beter leven voor de mensheid, ondanks oorlogen, economische crises en natuurrampen," aldus Brus.

Reactie (0)