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中青報·中青網記者 魏其濛

北京時間10月4日，諾貝爾獎官方網站公布，2023年諾貝爾化學獎頒發(fā)給蒙吉·G·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、路易斯·E·布魯斯（Louis E. Brus）和阿列克謝·伊基莫夫（Alexey I. Ekimov），以表彰他們“發(fā)現和合成量子點”。

據諾貝爾獎官方網站介紹，量子點是一種通常僅由幾千個原子組成的晶體，就大小而言，它與足球的比例就相當于足球與地球的比例。“量子點具有許多令人著迷且不尋常的特性。重要的是，它們根據大小而具有不同的顏色?！敝Z貝爾化學委員會主席約翰·克維斯特（Johan ?qvist）說。

物理學家們早就知道，理論上，不同尺寸的納米粒子可能會出現相應的量子效應。但很少有人相信這一理論會應用于實踐。得益于2023年諾貝爾化學獎得主們對納米世界的探索，量子點如今已出現在計算機和電視屏幕等產品中，并應用于物理、化學、醫(yī)學等領域。

20世紀70年代末，剛畢業(yè)的博士阿列克謝·伊基莫夫開始在蘇聯的圣彼得堡Vavilov國家光學研究所工作。根據當時物理學界的知識背景，“同一種物質可以制造不同顏色的玻璃”，引起了他的研究興趣。于是，伊基莫夫運用光學方法來檢查彩色玻璃，經過實驗他發(fā)現，不同尺寸的玻璃樣品吸收光的情況不同：顆粒越小，吸收的光越藍。他很快意識到，他觀察到了與尺寸相關的量子效應。

1981年，伊基莫夫在蘇聯的科學期刊上發(fā)表了他的發(fā)現，這是科學家首次成功制造出量子點。

但當時，路易斯·布魯斯并不知道這一發(fā)現。1983年，他首次在溶液中發(fā)現了自由漂浮的粒子具備尺寸依賴性的量子效應。和伊基莫夫一樣，他發(fā)現硫化鎘的顆粒越小，吸收的光越藍。

為什么物質的吸光度偏向藍色這一發(fā)現很重要？事實上，光學性質的變化能證明這種物質的特性完全改變了。物質的電子不但控制其光學特性，還控制其他特性，如催化化學反應或導電能力。因此，研究人員可以根據這一發(fā)現開發(fā)全新的材料。

然而，研究人員當時還無法制造出尺寸大致相同的量子點。這正是蒙吉·巴文迪要解決的問題。

巴文迪于1988年開始在路易斯·布魯斯的實驗室從事博士后工作，進行了大量改進生產量子點方法的嘗試，取得了一些進展。隨后，他在美國麻省理工學院擔任研究負責人，繼續(xù)努力生產更高質量的納米粒子。1993年，他和研究團隊取得了重大突破，制造出了特定尺寸的納米晶體。這種納米晶體幾乎是完美的，能夠產生獨特的量子效應。由于生產方法簡單，越來越多的化學家開始研究納米技術和量子點的獨特性質。

30年后的今天，量子點已成為納米技術的重要工具，并出現在商業(yè)產品中。量子點的發(fā)光特性被用于基于QLED技術的計算機和電視屏幕，其中Q代表量子點，量子點被用于改變部分藍光的顏色，將其轉換為紅色或綠色。量子點發(fā)出的光也可用于生物化學和醫(yī)學，生物化學家將量子點與生化分子相連接，以便繪制細胞和器官圖譜；化學家利用量子點的催化特性來驅動化學反應。

研究人員認為，量子點還有更大的潛力：未來，量子點可用于柔性電子產品、微型傳感器、更纖薄的太陽能電池以及加密量子通信等。

【責任編輯：邱晨輝】