La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido este miércoles el Premio Nobel de Química de 2023 al francés Moungi Bawendi, el estadounidense Louis Brus y el ruso Alexei Ekimov, por descubrir y sintetizar los puntos cuánticos, materiales tan diminutos que en ellos se manifiestan las asombrosas leyes que rigen el mundo de lo infinitamente pequeño: la mecánica cuántica. Los puntos cuánticos son nanocristales, de unas pocas millonésimas partes de milímetro, en los que los electrones se encuentran confinados. Estas islas de electrones presentan interesantes propiedades, útiles en multitud de campos, desde las pantallas de televisión hasta la medicina. Es un campo emergente en el diagnóstico y el tratamiento experimental del cáncer.
El físico ruso Alexei Ekimov (Unión Soviética, 78 años) observó por primera vez los puntos cuánticos, en cristales, en 1981. Son estructuras que normalmente tienen unos millares de átomos, una cantidad tan escasa que todavía presentan los extraños comportamientos asociados a átomos solitarios. Cuando se estimulan mediante luz o electricidad, los electrones saltan a un mayor nivel de energía y, al regresar a su estado normal, producen un resplandor con protones individuales. Ekimov, actualmente en la empresa estadounidense Nanocrystals Technology, demostró que el color de esa luz depende del tamaño del nanocristal, como detalla la Academia sueca en un comunicado. El químico estadounidense Louis Brus (Cleveland, 80 años), de la Universidad de Columbia, confirmó poco después que esos efectos cuánticos, dependientes del tamaño, también se observan en nanopartículas que flotan libremente en un fluido. Su colega francés Moungi Bawendi (París, 62 años), del Instituto Tecnológico de Massachusetts, revolucionó en 1993 la producción en serie de puntos cuánticos, logrando resultados “casi perfectos”, según ha destacado la Academia sueca.
La tecnología QLED, basada en los puntos cuánticos, ya ilumina pantallas de televisión y monitores de ordenador. Cuanto mayor sea el tamaño del nanocristal, más rojo será el color. Cuanto más pequeño, más azul. La empresa holandesa Philips y la japonesa Sony fueron pioneras en el uso de esta tecnología para mejorar el color de sus pantallas, hace una década. Algunas lámparas con diodo emisor de luz (LED, por sus siglas en inglés) también incorporan puntos cuánticos para lograr nuevos matices luminosos.
Premio Nobel de Física de 2023 para los exploradores del mundo de los electrones en trillonésimas de segundo
Los puntos cuánticos son prometedores en la detección muy temprana del cáncer, lo que permitiría la extirpación inmediata de los tumores, según destaca la química Laura Lechuga, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). “Es posible detectar incluso cuando hay una o muy pocas células tumorales”, aplaude. Estas nanopartículas se pueden vincular a otras moléculas con afinidad por las células cancerosas. Al acumularse en el tejido tumoral, es posible observar la fluorescencia de los nanocristales mediante una iluminación externa con luz ultravioleta. “Los puntos cuánticos se empezaron a investigar con mucho entusiasmo para el diagnóstico, pero pueden ser muy tóxicos dependiendo del material con el que se fabriquen”, explica Lechuga, jefa de grupo en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, en Barcelona. La comunidad científica intenta ahora reducir su toxicidad.
El Nobel de Química ha estado rodeado de confusión desde primera hora del miércoles, después de que la Academia sueca anunciase antes de tiempo y por error el premio para Bawendi, Brus y Ekimov. La institución envió un comunicado a la prensa sueca, horas antes de tomar oficialmente la decisión. “El Premio Nobel de Química de 2023 recompensa el descubrimiento y el desarrollo de los puntos cuánticos, nanopartículas tan pequeñas que su tamaño determina sus propiedades”, escribió la Academia en un correo electrónico, según el diario sueco Dagens Nyheter. El bioquímico Johan Aqvist, presidente del comité del Nobel de Química, negó enseguida que el veredicto estuviese ya escrito. “Es un error de la Real Academia Sueca de las Ciencias. Nuestra reunión comienza a las 9:30, por lo que aún no se ha tomado ninguna decisión. Los ganadores no han sido seleccionados”, declaró a la agencia Reuters. El galardón está dotado con 11 millones de coronas suecas, unos 950.000 euros.
La nanotecnóloga española Sonia Contera, catedrática de Física Biológica de la Universidad de Oxford (Reino Unido), subraya que los tres premios Nobel anunciados esta semana convergen en la escala de millonésimas partes de un milímetro. El lunes, el Instituto Karolinska de Estocolmo anunció que el Nobel de Medicina de este año es para la bióloga húngara Katalin Karikó y el inmunólogo estadounidense Drew Weissman, autores de las vacunas de ARN eficaces contra la covid. El martes, la Academia sueca premió con el Nobel de Física a los franceses Anne L’Huillier y Pierre Agostini y al húngaro Ferenc Krausz, por desarrollar herramientas capaces de observar el mundo de los electrones, un conjunto de fenómenos que ocurren en trillonésimas de segundo. El Nobel de Química ha sido para los puntos cuánticos. “La escala nanométrica se ha convertido en el centro del progreso tecnológico y médico”, proclama Contera.
La investigadora explica que los puntos cuánticos “son una de las armas del arsenal de la nanotecnología que están empezando a tener un impacto real” en la vida de las personas. “Quizá sea la sencillez estructural y conceptual de los puntos cuánticos lo que más haya facilitado su aplicación en tantos campos, desde las pantallas de las televisiones y teléfonos móviles a la detección de cánceres y la biofísica”, celebra.
El año pasado, la Academia sueca entregó el Nobel de Química al danés Morten Meldal y a los estadounidenses Carolyn Bertozzi y Barry Sharpless, padres de la química clic y de las reacciones bioortogonales, dos revolucionarias herramientas para producir fármacos y nuevos materiales. Desde 1901, 184 hombres y solo ocho mujeres (el 4%) han ganado el Nobel de Química.
