کیمسٹری کا نوبل انعام 2023 مونگی جی بوینڈی، لوئس ای بروس اور الیکسی آئی ایکیموف کو نینو ورلڈ کے علمبردار ہونے پر دیا گیا۔ نئے انعام یافتہ افراد نے کوانٹم نقطوں کو دریافت کیا اور تیار کیا،
This year’s Nobel Prize in Chemistry laureates, from left, Alexei Ekimov, Moungi Bawendi and Louis Brus
ذرات سے بنے سیمی کنڈکٹرز اتنے چھوٹے نچوڑے کہ ان کے الیکٹرانوں کے پاس بمشکل سانس لینے کی گنجائش ہے۔ سیمی کنڈکٹر کرسٹل ہیں جو ہمارے الیکٹرانکس کو طاقت دینے میں مدد کرتے ہیں۔ لیکن جب کہ روایتی کرسٹل مالیکیولر سطح پر کافی بڑے ہو سکتے ہیں، ایک کوانٹم ڈاٹ صرف چند ہزار ایٹموں پر مشتمل ہوتا ہے جو صرف چند نینو میٹر کے فاصلے پر خلا میں ٹکرا جاتا ہے۔ نوبل فاؤنڈیشن نے کہا کہ کوانٹم ڈاٹ اور فٹ بال کی گیند کے درمیان سائز کا فرق فٹ بال اور زمین کے درمیان فرق کے برابر ہے۔ اکیڈمی کی نوبل کمیٹی برائے کیمسٹری کے سربراہ جوہن اکوسٹ نے 2023 کے انعام یافتہ افراد کا اعلان کرتے ہوئے نیوز کانفرنس میں کہا کہ "ایک طویل عرصے تک، کسی نے سوچا بھی نہیں تھا کہ آپ واقعی اتنے چھوٹے ذرات بنا سکتے ہیں۔" اس موضوع کو اپنے سامنے قطار میں کھڑے پانچ رنگین فلاسکس کے ساتھ پیش کرتے ہوئے، جس کے بارے میں انہوں نے کہا کہ مائع محلول میں کوانٹم ڈاٹس موجود ہیں، انہوں نے کہا، "لیکن اس سال کے انعام یافتہ کامیاب ہوئے۔"
کوانٹم میکانکس کا ایک بنیادی اصول یہ ہے کہ اشیاء ذرات کی طرح یا لہروں کی طرح برتاؤ کر سکتی ہیں۔ الیکٹرانوں کے لیے بھی یہی بات درست ہے: لہروں کی دوسری اقسام کی طرح، ان کی فریکوئنسی ہوتی ہے جو روشنی کے رنگ سے متعلق ہوتی ہے۔ سائنس داں 1930 کی دہائی سے جانتے ہیں کہ ایٹموں کو ایک چھوٹے سے "کنٹینر" میں نچوڑنا ان کے الیکٹرانوں کی فریکوئنسی کو بڑھا سکتا ہے اور مواد کی جذب یا خارج ہونے والی روشنی کی قسم کو تبدیل کر سکتا ہے۔ وہ کنٹینر ایک کرسٹل ہے، جسے کوانٹم ڈاٹ کہا جاتا ہے کیونکہ یہ کوانٹم میکانکس کے نظریہ کردہ لہر نما رویے کو متحرک کرتا ہے۔
لیکن یہ سوچ نظریاتی رہی، کیونکہ سائنس دان نہیں جانتے تھے کہ کسی مواد کو اس مقام تک کیسے نچوڑنا ہے جہاں اس طرح کے کوانٹم اثرات مرتب ہوں گے۔ 1970 کی دہائی میں، ڈاکٹر ایکیموف نے اس بات کا مطالعہ شروع کیا کہ رنگین شیشے کی رنگت میں اس بات پر منحصر ہے کہ اسے کتنی دیر تک گرم کیا گیا تھا۔ اس نے پایا کہ جب گرم کیا جاتا ہے تو شیشے کے اندر کاپر کلورائیڈ کرسٹل بنتے ہیں۔ کرسٹل جتنے چھوٹے ہوں گے، شیشہ اتنا ہی نیلا دکھائی دے رہا ہے۔ آزادانہ طور پر، ڈاکٹر بروس نے کیڈیمیم سلفائیڈ کرسٹل کا استعمال کرتے ہوئے اسی اثر کو دریافت کیا۔ یہ کوانٹم اثر کے پہلے مشاہدات تھے جو مواد کے بنیادی میک اپ کے بجائے سائز پر منحصر تھے۔ پھر بھی، سائنسدانوں کو یہ معلوم کرنا تھا کہ اس اثر کو حقیقی دنیا کے ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کرنے کے لیے اسے کیسے کنٹرول کیا جائے۔ 1990 کی دہائی میں، ڈاکٹر باوینڈی نے اندازہ لگایا کہ کوانٹم نقطے کیسے تیار کیے جائیں جن میں بہترین آپٹیکل کوالٹی ہو۔ ڈاکٹر اکوسٹ نے کہا کہ انہیں "ان کے سائز اور سطح کے بہترین کنٹرول کے ساتھ" حل میں بنایا جانا تھا۔ ڈاکٹر بوینڈی نے مزید کہا کہ "صرف یہ کرنے کے لیے" ایک ذہین کیمیائی طریقہ ایجاد کیا۔ پیش رفت نے طب اور ہمارے روزمرہ الیکٹرانکس میں ٹیکنالوجی میں انقلاب برپا کردیا۔ کوانٹم ڈاٹس اب ایل ای ڈی لائٹس میں رنگوں کو ٹیون کرنے اور ٹیلی ویژن اسکرینوں کی چمک کو بہتر بنانے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ انہیں بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز میں فلوروسینٹ امیجنگ ٹولز کے طور پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے، جیسا کہ کینسر کے ٹشو کی شناخت کرنا۔ کوانٹم ڈاٹس سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ الیکٹرانکس، سولر سیلز اور انکرپٹڈ کوانٹم معلومات میں ترقی کا باعث بنیں گے۔
