„Nagroda Nobla 2023 – Kolorowe Kropki”

Piotr Bujak

(Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej)

Wykład odbędzie się w czwartek 14 grudnia 2023 r. o godz. 18⁰⁰, w Audytorium Czochralskiego w Gmachu Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej (ul. Koszykowa 75).

Przyznanie tegorocznej Nagrody Nobla z chemii „za odkrycie i syntezę kropek kwantowych” stanowi podkreślenie roli preparatyki chemicznej w badaniach, gdzie trudno rozdzielić fizykę od chemii lub chemię od fizyki. Zapoczątkowane w latach 80-tych ubiegłego wieku, przez fizyka ciała stałego A. I. Yekimova badania dotyczące właściwości optycznych szkieł domieszkowanych chlorkiem miedzi(I) stanowią początek ery koloidalnych kropek kwantowych, które należą do szerokiej grupy obiektów o wielkości nanometrycznej w trzech wymiarach. Natomiast chemicy (L. E. Brus, M. G. Bawendi) stosując klasyczne procedury chemiczne przyłączyli do powierzchni nanokryształów nieorganicznego półprzewodnika ligandy, co pozwoliło na uzyskanie stabilnych dyspersji nanokryształów w rozpuszczalnikach różnego typu. Kontrolując zarodkowanie i wzrost nanokryształów w roztworze uzyskano dla tego samego nieorganicznego półprzewodnika, quasi-monodyspersyjne frakcje nanokryształów o różnym rozmiarze, dla których zaobserwowano wysokie współczynniki absorpcji molowej i emisję światła nieobserwowaną wcześniej w temperaturze pokojowej dla makrokryształów tego samego związku. Co więcej, ze zmniejszeniem rozmiaru nanokryształów zaobserwowano zmianę koloru emisji światła od czerwonego do niebieskiego wywołaną ściśle związanym z rozmiarem obiektu tzw. efektem uwięzienia kwantowego. Warto podkreślić, że obserwowane zmiany dotyczą nanokryształów o budowie sferycznej, o średnicach często mniejszych niż 10 nm, stąd nazwa kropki kwantowe. Tego typu koloidalne luminofory znalazły szereg zastosowań przede wszystkim w elektronice, między innymi w technologii QD-LED (Quantum Dots – Light Emitting Diode) ale również w medycynie do obrazowania zmian chorobowych oraz jako składniki biosensorów różnego typu. Natomiast do typowych chemicznych zastosowań należy zaliczyć wykorzystanie kropek kwantowych jako aktywnych w świetle widzialnym fotokatalizatorów reakcji redukcji i utleniania.

Dr hab. inż. Piotr Bujak jest absolwentem Wydziału Chemicznego Politechniki Śląskiej w Gliwicach. W 2008 roku obronił pracę doktorską dotyczącą mikrostruktury kopolimerów akrylowych w Instytucie Chemii Uniwersytetu Śląskiego, gdzie następnie podjął pracę i zajmował się syntezą organiczną w zakresie reakcji cykloaddycji i utleniania przy wykorzystaniu nanozłota. W 2012 roku rozpoczął staż podoktorski w ramach projektu TEAM, New solution processable organic and hybrid (organic/inorganic) functional materials for electronics, optoelectronics and spintronics finansowanego przez Fundacje na Rzecz Nauki Polskiej, realizowanego w grupie prof. Adama Pronia na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Po zakończeniu stażu rozpoczął pracę w Katedrze Chemii i Technologii Polimerów Wydziału Chemicznego PW, gdzie w roku 2018 roku uzyskał stopień doktora habilitowanego. Od momentu rozpoczęcia pracy w Warszawie, zajmuje się opracowaniem metod otrzymywania i modyfikacji powierzchni koloidalnych nanokryształów półprzewodników nieorganicznych. W ramach współpracy z innymi grupami badawczymi prowadzi również badania dotyczące wykorzystania koloidalnych nanokryształów półprzewodnikowych w medycynie, elektronice i fotokatalizie.