一分鐘讀懂：量子點是個啥？納米小顆粒彩虹戰(zhàn)隊！

點擊圖片進入歷年諾貝爾獎解讀合集

2023年諾貝爾化學獎公布，獲獎者是莫吉·巴旺迪（Moungi G. Bawendi）、路易斯·布魯斯（Louis E. Brus）和阿列克謝·?；颍ˋlexey I. Ekimov）。表彰他們發(fā)現(xiàn)和合成量子點。

【資料圖】

量子點是什么？

簡單說，量子點就是一些尺寸非常非常微小的晶體顆?！〉綍a(chǎn)生量子效應的那種。它們通常只有幾納米大，每一個顆粒中可能只包含數(shù)千個原子。

量子點指的是一些非常微小的納米晶體顆粒 | Norah Lynch/slideplayer

雖然化學成分和較大的晶體顆粒相同，但尺寸極小的量子點卻有著和較大顆粒截然不同的光學和電學性質(zhì)。這是因為在極小的尺度之下，這些微小顆粒中的電子狀態(tài)發(fā)生了變化。

量子點最突出的一個光學性質(zhì)在于，在受到激發(fā)之后，它們會發(fā)出不同顏色的、高質(zhì)量的單色光。光的具體顏色并非由化學組成決定，而是和納米小顆粒的尺寸密切相關(guān)：尺寸相對較大時，光的顏色會偏紅，而隨著尺寸縮小，光的顏色會越來越偏藍。

發(fā)出不同顏色光的量子點丨Wikipedia

量子點有什么用？

如今，量子點技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用，出現(xiàn)在了各種商業(yè)產(chǎn)品當中。

它最常見的用途就是用來產(chǎn)生不同波長的彩色光，利用這一點可以制造出量子點顯示器。在這種顯示設(shè)備中，可以讓量子點吸收藍光、受到激發(fā)，然后再發(fā)出其他顏色的光。只要調(diào)整量子點的尺寸，就可以準確地改變輸出光的波長和顏色，從而達到高質(zhì)量的顯示效果。

量子點可以用來做電視 | 圖蟲創(chuàng)意

此外，量子點也可以應用于生物醫(yī)學、化學、量子計算等很多其他領(lǐng)域。比如有一種利用量子點制成的生物熒光探針，它可以用來追蹤腫瘤組織，協(xié)助醫(yī)生進行早期診斷。

獲獎者為量子點做了什么貢獻？

獲獎者路易斯·布魯斯（Louis E. Brus）和阿列克謝·?；颍ˋlexey I. Ekimov）的貢獻在于他們分別發(fā)現(xiàn)了量子點獨特的光學性質(zhì)。

布魯斯通過研究懸浮在溶液中的微小硫化鎘顆粒發(fā)現(xiàn)了它們特別的光學性質(zhì)，并證明了這是一種依賴顆粒尺寸的量子效應。而埃基莫夫則通過觀察彩色玻璃的制造過程發(fā)現(xiàn)了這一點。這兩位研究者的工作為量子點的應用奠定了理論基礎(chǔ)。

和量子點一樣，彩色玻璃也通過其中細小的納米顆粒來呈現(xiàn)顏色——只不過掌握了制作工藝的古代人對背后的原理并不了解 | 圖蟲創(chuàng)意

而莫吉·巴旺迪（Moungi G. Bawendi）的成就則在于找到了能夠大量、高質(zhì)量生產(chǎn)量子點的便捷方法。這一點對于量子點最終走向應用也非常重要，因為量子點發(fā)光的效果非常依賴準確的顆粒尺寸，尺寸稍有變化或晶體產(chǎn)生缺陷，它的效果就會受到影響。

參考文獻

[1] https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2023/press-release/

作者：窗敲雨

封面圖來源：Wikipedia

在過去的3天，果殼依次解讀了3個諾貝爾獎獎項。快戳這里復習??

點擊圖片進入歷年諾貝爾獎解讀合集

關(guān)鍵詞：