: Unser allerLeuchtstoff
Die Welt der Quanten ist für Menschen ohne physikalischen oder chemischen Hintergrund kaum zu durchschauen und vor allem nicht sichtbar. Ein Quantenpunkt ist nur wenige Nanometer groß; menschliche Haare haben im Vergleich einen Durchmesser von 20.000 bis 100.000 Nanometern. Innerhalb eines Quantenpunkts, der aus einer Gitterstruktur besteht, befinden sich Elektronen, die ständig ihren Platz wechseln. Abhängig von der Größe des Quantenpunkts haben sie dafür unterschiedlich viel Platz und geben entsprechend unterschiedlich farbiges Licht ab. Die Wissenschaftler Moungi Bawendi (Frankreich), Louis Brus (USA) und Alexej Ekimow (Russland) sind vergangenen Mittwoch für ihre Grundlagenforschung zu dem Thema mit dem Chemienobelpreis ausgezeichnet worden.
Auf den ersten Blick mag ihre Forschung wie eine wissenschaftliche Spielerei erscheinen, dabei sind Quantenpunkte längst im Alltag angekommen: Viele Menschen haben die Technologie bereits in ihrem Wohnzimmer, in ihrem Fernseher. Fernsehbildschirme, die die sogenannte QLED-Technologie verwenden, basieren auf der jetzt prämierten Erfindung und können Farben damit kontrastreicher darstellen. Quantenpunkte können allerdings auch außerhalb der Unterhaltungselektronik zum Einsatz kommen: In Solarzellen bewirken sie, dass das Sonnenlicht besser absorbiert wird und die Zellen effizienter arbeiten. In der Medizin können sie bei der Bildgebung für eine besser erkennbare Darstellung von Tumoren sorgen.
Bereits in den 1930er Jahren vermuteten Forscher:innen, dass es den Effekt der Quantenpunkte geben könnte, konnten ihn aber nicht nachweisen. Das gelang in den 1980er Jahren unabhängig voneinander gleich zwei Forschern, die jetzt ausgezeichnet wurden: Der Physiker Alexej Jekimow experimentierte 1981 mit Gläsern, denen er in der Herstellung Kupferchlorid beimischte. In den Gläsern bildete das Kupferchlorid Kristallstrukturen. Erhitzte er die Gläser, änderten die Kristalle ihre Farbe und auch ihre Größe, mal waren sie wenige Nanometer und dann wieder bis zu 20 Nanometer groß. Zwei Jahre später konnte Louis Brus in den USA zum zweiten Mal einen Nachweis dafür erbringen, dass kleinste metallische Kristalle auf Wärmeeinfluss reagieren, diesmal in einer flüssigen Lösung.
Um das neue Wissen praktisch nutzen zu können, fehlte allerdings noch ein entscheidender Schritt: Weder Jekimow noch Brus konnten die exakte Größe und damit die Farbe der Teilchen exakt beeinflussen. Die Lösung dafür brachte Moungi Bawendi, der dritte Preisträger. Er entwickelte 1993 ein neues Verfahren, mit dem Größe und Oberflächenstruktur der Partikel kontrolliert und so besser erforscht werden konnten. Yannik Achternbosch
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