O QUE SÃO OS PONTOS QUÂNTICOS?
Para compreendermos o seu impacto, temos primeiro de perceber o que são exactamente os pontos quânticos. Devemos imaginar partículas tão pequenas que o seu comportamento entra no reino da mecânica quântica, permitindo aos cientistas “desenhar” as suas propriedades.
Por outras palavras, os pontos quânticos são uma espécie de blocos de construção personalizáveis a nível molecular. Controlando factores como o tamanho, é possível determinar a frequência e a cor da luz que emitem.
Mais especificamente, os pontos quânticos representam uma das mais importantes inovações no campo da nanociência. São estruturas criadas sinteticamente em ambientes laboratoriais, concebidas para capturar electrões em espaços incrivelmente reduzidos, tão pequenos que são milhares de vezes mais finos do que um cabelo humano.
Ao contrário dos electrões na natureza, que se encontram limitados dentro dos átomos e cuja manipulação se torna complicada e dispendiosa, os pontos quânticos simplificam imenso o seu estudo. Esta facilidade de manuseamento levou a que fossem apelidados de “átomos artificiais”.
O Prémio Nobel da Química de 2023, concedido pela Real Academia de Ciências da Suécia, distinguiu Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus e Alexei I. Ekimov. O seu contributo centra-se em algo que parece tirado de um livro de ficção científica: os pontos quânticos ou quantum dots. Estas minúsculas nanopartículas representam um salto quântico (esta expressão nunca foi mais apropriada) no avanço da ciência dos materiais.
APLICAÇÕES PRÁTICAS
Os pontos quânticos transformaram-se numa ferramenta versátil com uma vasta gama de utilizações práticas. Graças à capacidade para programar a reactividade das suas superfícies e às suas propriedades ópticas singulares, estes nanomateriais podem ser utilizados para criar sondas ópticas especializadas na detecção de substâncias químicas e biológicas. Além disso, as suas características foram essenciais para inovar o desenvolvimento de fontes de luz laser ou sensores ultra-sensíveis.
O nível de controlo possibilitado por esta tecnologia é assombroso. Por exemplo, é possível criar cristais incrivelmente pequenos, mas com uma estrutura quase perfeita, o que melhora substancialmente as suas propriedades. Esta perfeição cristalina é essencial para o rendimento e a fiabilidade destes materiais em aplicações práticas.
No campo da electrónica de consumo, os pontos quânticos já são utilizados em tecnologias relacionadas com a optoelectrónica, nomeadamente ecrãs de televisores QLED. A inclusão de pontos quânticos em televisores e luzes LED permite uma representação mais rica e precisa da cor, melhorando consideravelmente a experiência de visualização.
No entanto, o seu impacto vai para além da simples melhoria da qualidade de imagem – também tem aplicações médicas significativas. Estão a ser utilizados como guias luminosas para cirurgiões no delicado processo de remover tecido tumoral, aumentando as probabilidades de uma cirurgia bem-sucedida.
Manipulando as dimensões dos pontos quânticos, é possível regular o espectro de luz por eles emitido, desde tonalidades próximas do ultravioleta, como o azul, até emissões no espectro dos infravermelhos. Esta característica tem sido particularmente útil nas tecnologias de visão nocturna.
Este material também demonstra uma versatilidade excepcional, podendo inclusivamente ser utilizado para gerar energia em células solares que funcionem no espectro dos infravermelhos. Por conseguinte, a terceira vaga de tecnologias de células fotovoltaicas incorpora, entre outras opções, superfícies revestidas com pontos quânticos. Estas células não só superam em eficiência as suas predecessoras de primeira e segunda geração, como o seu fabrico é mais económico.
Os pontos quânticos, cujo fabrico já é rentável, podem funcionar em sinergia com materiais como os polímeros condutores, que também se caracterizam pelo seu baixo custo de produção. Em suma, para compreender o seu potencial para revolucionar este campo, a combinação de pontos quânticos e polímeros poderá equiparar economicamente a electricidade gerada pela energia solar à electricidade obtida a partir do carvão.