物理化的诺贝尔化学奖

2023-10-05 网络

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10月4日,瑞典皇家科学院宣布,2023年诺贝尔化学奖颁发给蒙吉·巴文迪(Moungi Bawendi)、路易斯·布鲁斯(Louis Brus)和阿列克谢·伊基莫夫(Alexey Ekimov),以表彰他们“发现和合成量子点”。


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|量子点的尺寸相比足球,就如同足球的尺寸相较地球



量子点是一种通常仅由几千个原子组成的晶体,就大小而言,它与足球的比例就相当于足球与地球的比例。诺贝尔化学委员会主席约翰·克维斯特说:“量子点具有许多令人着迷且不寻常的特性。重要的是,它们根据大小而具有不同的颜色。”


巴文迪1961年出生于法国,是美国麻省理工学院教授;布鲁斯1943年出生于美国,是美国哥伦比亚大学教授;叶基莫夫1945年出生于苏联,是美国纳米晶体技术公司的前首席科学家。


20世纪70年代末,在苏联圣彼得堡Vavilov国家光学研究所工作的伊基莫夫发现,不同尺寸的玻璃样品吸收光的情况不同:颗粒越小,吸收的光越蓝。他观察到了与尺寸相关的量子效应。1981年,伊基莫夫在苏联的科学期刊上发表了他的研究成果,这是科学家首次成功制造出量子点。


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|当尺寸趋于微小,量子效应随机产生


但当时,布鲁斯并不知道这一发现。1983年,他首次在溶液中发现了自由漂浮的粒子具备尺寸依赖性的量子效应。和伊基莫夫一样,他发现硫化镉的颗粒越小,吸收的光越蓝。然而,研究人员当时还无法制造出尺寸大致相同的量子点。这正是巴文迪要解决的问题。


巴文迪于1988年开始在路易斯·布鲁斯的实验室从事博士后工作,进行了大量改进生产量子点方法的尝试。到1993年,他和研究团队取得了重大突破,制造出了特定尺寸的纳米晶体。这种纳米晶体几乎是完美的,能够产生独特的量子效应。由于生产方法简单,越来越多的化学家开始研究纳米技术和量子点的独特性质。


瑞典皇家科学院常任秘书汉斯·埃勒格伦说,今年获化学奖的研究成果为纳米技术“播下了重要的种子”。今天,量子点不仅已成为纳米技术的重要工具,而且还运用在广泛的商业产品中。量子点的发光特性被用于基于QLED技术的计算机和电视屏幕,其中Q代表量子点。量子点被用于改变部分蓝光的颜色,将其转换为红色或绿色。量子点发出的光也可用于生物化学和医学,生物化学家将量子点与生化分子相连接,以便绘制细胞和器官图谱;化学家利用量子点的催化特性来驱动化学反应。


有趣的是,今年诺贝尔化学奖奖励的科研成果是“量子点”。一听“量子”一词,很多人更熟悉的是量子物理,而不是化学。所以,有人笑称,今年的化学奖是“理综”,是物理化的化学奖。


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