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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·埃基莫夫（Alexey I. Ekimov）。表彰他們發現和合成量子點。

【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粒——小到會產生量子效應的那種。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。這是因為在極小的尺度之下，這些微小顆粒中的電子狀態發生了變化。

量子點最突出的一個光學性質在于，在受到激發之后，它們會發出不同顏色的、高質量的單色光。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：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，量子點技術已經被廣泛應用，出現在了各種商業產品當中。

它最常見的用途就是用來產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。在這種顯示設備中，可以讓量子點吸收藍光、受到激發，然后再發出其他顏色的光。只要調整量子點的尺寸，就可以準確地改變輸出光的波長和顏色，從而達到高質量的顯示效果。

量子點可以用來做電視 | 圖蟲創意

此外，量子點也可以應用于生物醫學、化學、量子計算等很多其他領域。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，協助醫生進行早期診斷。

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·埃基莫夫（Alexey I. Ekimov）的貢獻在于他們分別發現了量子點獨特的光學性質。

布魯斯通過研究懸浮在溶液中的微小硫化鎘顆粒發現了它們特別的光學性質，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現了這一點。這兩位研究者的工作為量子點的應用奠定了理論基礎。

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、高質量生產量子點的便捷方法。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??

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