北京時間10月4日，諾貝爾獎官方網站公佈，2023年諾貝爾化學獎頒發給蒙吉·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於足球與地球的比例。“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。”諾貝爾化學委員會主席約翰·克維斯特（Johan Åqvist）説。

　　物理學家們早就知道，理論上，不同尺寸的奈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於實踐。得益於2023年諾貝爾化學獎得主們對奈米世界的探索，量子點如今已出現在電腦和電視螢幕等産品中，並應用於物理、化學、醫學等領域。

　　20世紀70年代末，剛畢業的博士阿列克謝·伊基莫夫開始在蘇聯的聖彼得堡Vavilov國家光學研究所工作。根據當時物理學界的知識背景，“同一種物質可以製造不同顏色的玻璃”，引起了他的研究興趣。於是，伊基莫夫運用光學方法來檢查彩色玻璃，經過實驗他發現，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表了他的發現，這是科學家首次成功製造出量子點。

　　但當時，路易斯·布魯斯並不知道這一發現。1983年，他首次在溶液中發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，他發現硫化鎘的顆粒越小，吸收的光越藍。

　　為什麼物質的吸光度偏向藍色這一發現很重要？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現開發全新的材料。

　　然而，研究人員當時還無法製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後工作，進行了大量改進生産量子點方法的嘗試，取得了一些進展。隨後，他在美國麻省理工學院擔任研究負責人，繼續努力生産更高品質的奈米粒子。1993年，他和研究團隊取得了重大突破，製造出了特定尺寸的奈米晶體。這種奈米晶體幾乎是完美的，能夠産生獨特的量子效應。由於生産方法簡單，越來越多的化學家開始研究奈米技術和量子點的獨特性質。

　　30年後的今天，量子點已成為奈米技術的重要工具，並出現在商業産品中。量子點的發光特性被用於基於QLED技術的電腦和電視螢幕，其中Q代表量子點，量子點被用於改變部分藍光的顏色，將其轉換為紅色或綠色。量子點發出的光也可用於生物化學和醫學，生物化學家將量子點與生化分子相連接，以便繪製細胞和器官圖譜；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，量子點可用於柔性電子産品、微型感測器、更纖薄的太陽能電池以及加密量子通信等。

來源：北京日報客戶端    | 撰稿：    | 責編：李斌    審核：張淵

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