Dünya’nın en prestijli ödüllerinden olan Nobel ödülleri, bu sene de sahiplerini buldu. Nobel ödüllerinin tarihi İsveçli kimyager, mühendis, iş insanı ve dinamitin mucidi Alfred Nobel'in servetinin çoğunu Nobel ödüllerini finanse ettiği belirten vasiyetine dayanıyor. 1901’den beri verilen ödüllere, sadece I. ve II. Dünya Savaşı ve Covid salgını dönemlerinde ara verildi. Dolayısıyla, Nobel ödülleri köklü bir geçmişe sahip. Nobel serisinin bu ilk yazısında Nobel Kimya ödülünün 2023 kazananlarını mercek altına alacağız.
Nobel ödülleri, son 12 ay içinde “insanlığa en fazla katkı sağlayan” kişilere veriliyor. Her ödül için en az bir en fazla üç kazanan olması gerekiyor. Dolayısıyla bu yılki kimya ödülünde olduğu gibi bir ödül üç adaya verilebiliyor. Antik Yunan’da saygı sembolü olan defne (laurel) yapraklarından oluşan çelenge ithafen Nobel kazananları “laurets” olarak adlandırılıyor. Eğer hiçbir aday ödüle layık görülmezse o yılki para ödülü bir sonraki yıl için saklanıyor. Nobel kazanmak üç ödülü beraberinde getiriyor: Nobel diploması, Nobel madalyası ve 11 milyon İsveç kronu değerindeki (1 milyon dolar) para ödülü. “Laurets”ler arasında Albert Einstein, Marie Curie, Ivan Pavlov, Ernest Rutherford, Max Planck, Niels Bohr, Bertnard Russel, Albert Camus, John Steinbeck, Malala Yousafzai, eski ABD başkanlarından Woodrow Wilson ve Barack Obama gibi tanınan isimler de yer alıyor. Nobel ödülü sahibi iki Türk ise doktor, biyokimyager ve moleküler biyolog Aziz Sancar ve yazar Orhan Pamuk’tur. Aziz Sancar, DNA onarım mekanizmalarıyla ilgili yaptığı çalışmalar sonucu 2015 yılında Nobel Kimya ödülüne layık görülmüştür. Kimya ödülünü bu yıl ise kuantum noktaları konusunda yaptıkları çalışmalarla Moungi Bawendi, Louis Brus ve Alexei Ekimov isimli bilim insanları kazandı. Bawendi’nin eski öğrencilerinden University of Pennsylvania’dan malzeme mühendisi Cherie Kagan, "Bu, halihazırda uygulamalarını gördüğünüz şeylerle bağlantılı temel bilimin harika bir örneği." sözlerini kullandı ve ekledi "Önümüzde çok daha fazlası var."
Moungi Bawendi, 1961 yılında Paris’te doğdu. Bawendi’nin babası Mohammed Salah Bawendi de ünlü bir matematikçiydi. Lisans ve yüksek lisans derecelerini Harvard Üniversitesi’nde tamamlayan Bawendi, University of Chicago’dan doktora diplomasını aldı. Bell Laboratuvarlarına doktora sonrası araştırmacı olarak katılan Bawendi, Brus’ın rehberliği altında çalıştı ve fotofizik, nanopartikül ve kuantum noktarının gelişmiş üretim metodları için temel konseptler üzerinde araştırmalar yürüttü. Sonraki yıllarda da, Massachusetts Institute of Technology (MIT)’de kimya profesörü oldu. Louis Brus ise 1943’te Cleveland, Ohio’da doğdu. Lisans ve doktorasını kimyasal fizik üzerine tamamlayan Blus, Amerika Birleşik Devletleri Deniz Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı’nda bilim kurmay subayı olarak görev yaptı ve 1973’te New Jersey’deki Bell Laboratuvarlarında araştırmacı olarak nanokristaller ve yarı iletken maddeler üzerine çalıştı. Colombia Üniversitesi kimya bölümü öğretim üyesi olarak çalışmalarına devam ediyor. Fizikçi Alexei Ekimov da, Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler Birliği’nde (SSCB) 1945’te doğdu. Lisans ve doktora diplomalarını St. Petersbug Üniversitesi fizik bölümünden aldı. Ekimov, 1999 yılında Amerikan şirketi Nanocrystals Technology'de baş bilim insanı olarak göreve başladı.
Bu bilim insanları kuantum noktaları ile ilgili keşifleri sayesinde Nobel Kimya Ödülü’nü kazandılar. Peki kuantum noktaları nedir? Kuantum noktaları, birkaç nanometre genişliğinde olan silikon ve diğer yarı iletken maddelerden oluşan insan yapımı nanokristallerdir. Bu parçacıklar yüz ile birkaç bin atom büyüklüğünde olmalarına rağmen tek bir atomun sergilediği kuantum özelliklerini sergilerler. Bu özelliklerden biri de ışık emisyonudur. Örneğin, yaydıkları ışığın dalga boyu parçacıkların boyutuna bağlıdır. Daha büyük parçacıklardaki elektronlar daha az enerjiye sahiptir ve kırmızı ışık yayarlar, oysa daha küçük parçacıklardaki elektronlar daha fazla enerjiye sahiptir ve mavi ışık yayarlar. Kısacası, kuantum noktaları büyüklüklerine bağlı olarak farklı renklerdedirler.
1970’lere kadar fizikçiler çok küçük partiküllerde kuantum kurallarının geçerli olacağını teorik olarak varsayıyorlardı ancak henüz bu hipotezin deneyleri yapılamamıştı. Ekimov 1970’lerin sonunda, cama çeşitli malzemelerin eklenmesinin camın renginin değişmesi üzerindeki etkisi konusuyla ilgileniyordu. 1981’de cama bakır klorür (CuCl) eklemesiyle camda boyutları yaklaşık 2 ila 30 nanometre arasında değişen minik CuCl kristalleri gözlemledi. Ekimov, X ışınları ile çalışarak soğurma çizgilerinin dalga boylarının camdaki CuCl kristallerinin boyutuna bağlı olduğunu buldu. Bu dalga boyu değişiminin kuantum etkisiyle açıklanabileceğini fark etti. 1982’de Brus ve ekip arkadaşları kimyasal reaksiyonlarda yarı iletkenleri kullanmak üzerine yoğunlaşmışlardı. Bir çözelti içinde kadmiyum sülfit’in nanopartikülleriyle (CdS) çalışıyorlardı. Brus, yeni üretilen CdS nanoparçacıklarının soğurma spektrumlarının, bir gün boyunca beklemeye bırakılanlardan farklılaştığını gözlemledi. Bu farkın nanopartiküllerin boyutlarının büyümesi nedeniyle gerçekleştiği kanısındaydı. Ölçümler sonucu, yeni CdS nanopartiküllerinin çapının yaklaşık 4,5 nanometre olduğu ve daha eski CdS nanopartiküllerinin çapının yaklaşık 12,5 nanometre olduğu kanıtlandı. Ekimov kuantum noktalarını bağımsız olarak keşfetmiş ve çalışmasını 1981 yılında bir Sovyet dergisinde yayınlamıştı. Fakat Brus'un kendi deneyinden önce Ekimov’un keşfinden haberi yoktu. 1980’lerin başında Ekimov ve Brus birbirlerinden habersiz nanopartiküler kuantum noktaları ürettiler ama üretilen noktaların kalitesi ve büyüklüğü çok çeşitliydi. Daha sonra, Brus’ın doktora sonrası öğrencisi olan Bawendi ‘mükemmel’ nanoparçacıklar yapmak için bir kimyasal metod geliştirdi. Bawendi’nin tekniğine göre, kuantum noktalarının kimyasal bileşenleri sıcak bir çözücüye enjekte edilerek kristaller oluşturulur. Sonra çözücü hızla soğutularak kristal büyümesi durdurulur. İdeal bir şekil ve boyutta noktalar oluşturmak ve kontrollü büyüme sağlamak amacıyla çözücü yavaşça tekrar ısıtılır. Bawendi’nin kuantum noktası üretme metodu pratik ve etkiliydi. Bu yeni yöntem, kuantum noktalarının kullanımını yaygınlaştırdı. Öyle ki 2021’de kuantum noktalarının uygulamalarının pazarı sadece Amerika Birleşik Devletleri’nde 4 milyar dolara ulaştı. Nobel Kimya Komitesi’nin başkanı Johan Åqvist’e göre bu nanopartiküller LED ekranları ve güneş pillerinden, biyokimya ve tıp görüntülemelerine kadar birçok alanda kullanılıyor. Ayrıca bu alandaki başarılar nanoteknolojide önemli bir dönüm noktasını simgeliyor.
Özetle, bu yılki Nobel Kimya Ödülü’nün Bawendi, Brus ve Ekimov’a verilmesi, keşfi 1980’lere dayanan ve özellikle nanoteknolojinin ilermesine büyük katkıda bulunan kuantum noktalarının önemine dikkat çekti.
https://static.wixstatic.com/media/e07aa2_a6a46f8539e9441db940273182034679~mv2.png/v1/fit/w_700%2Ch_525%2Cal_c%2Cq_80,enc_auto/file.jpg
Ceyda Baş ve Yağmur Ece Nisanoğlu tarafından editlendi.
Kaynakça:
“Alexei Ekimov | Biography, Nobel Prize, Quantum Dots, & Facts | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 12 Oct. 2023.
“Alfred Nobel | Biography, Inventions, & Facts | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 11 Oct. 2023.
“Creators of Quantum Dots, Used in TV Displays and Cell Studies, Win Chemistry Nobel.” Science.org, 2023, Accessed 12 Oct. 2023.
“Louis Brus | Biography, Nobel Prize, Quantum Dots, & Facts | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 12 Oct. 2023.
“Moungi Bawendi | Biography, Nobel Prize, Quantum Dots, & Facts | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 12 Oct. 2023.
News, BBC. “Nobel Prizes: Why Are They so Important?” BBC News, BBC News, 10 Oct. 2019, Accessed 11 Oct. 2023.
“Nobel Prize | Definition, History, Winners, & Facts | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 11 Oct. 2023.
“Nobel Prize Honors Inventors of ‘Quantum Dot’ Nanoparticles | Quanta Magazine.” Quanta Magazine, 4 Oct. 2023, Accessed 12 Oct. 2023.
“Nobel Prize Winners by Year | by Country, Discipline & Year | Britannica.” Encyclopædia Britannica, 2023, Accessed 11 Oct. 2023.
Ulrika Royen. “FAQ – Frequently Asked Questions.” NobelPrize.org, 6 July 2018, Accessed 11 Oct. 2023.
Комментарии