北京时间10月4日17点45分,年诺贝尔化学奖评选结果揭晓,今年的诺贝尔化学奖授予MoungiG.Bawendi、LouisE.Brus、AlexeiI.Ekimov,以表彰他们“发现和合成了量子点,为纳米技术埋下了重要种子”。
量子点是一种尺寸极小的纳米颗粒,它的尺寸决定了它的性质。这些小的纳米组分现在可以用于电视显示和LED照明,还可以用于外科手术切除肿瘤组织等。每个研究化学的人都知道,一种元素的性质取决于它有多少电子。
然而,当物质收缩到纳米尺度时,就会出现量子效应;这些都是由物质的尺寸决定的。年诺贝尔化学奖获得者成功地产生了如此小的颗粒,以至于它们的性质需要由量子现象决定。这种颗粒被称为量子点,在纳米技术中具有重要意义。
量子点为调控和改变材料的性能提供了一种全新的思路。此前,为了获得诸如不同颜色的材料,我们需要合成全新的分子,这些分子有着不同的原子和不同的组合方式。例如,为了拥有五种不同的颜色,我们需要合成五种不同的分子。但量子点改变了这一切。同样的原子、同样的结构,只需要控制五种不同的大小,就可以获得五种不同的颜色。早在年代,科学家们就意识到了这一现象可能出现,但很多人不认为人类最终能掌握合成纳米级别的量子点的方法。但是,这次获奖的三位科学家让量子点成为了现实。他们在实验中发现了这一现象、证明了颜色的改变与量子点大小的关系、并研究出了合成近乎完美的量子点的方法。
诺贝尔化学委员会主席Johan?qvist说:“量子点有许多迷人而不寻常的特性。重要的是,它们根据大小有不同的颜色。”物理学家早就知道,在理论上,纳米颗粒中可能会出现依赖尺寸的量子效应,但当时几乎不可能在纳米尺度上进行雕刻。因此,的确很少有人相信这些知识将会被付诸实践。然而,在20世纪80年代初,AlexeiEkimov成功地在彩色玻璃中创造了与尺寸有关的量子效应。几年后,LouisBrus成为世界上第一位证明在流体中自由漂浮的粒子具有尺寸依赖性量子效应的科学家。
年,MoungiBawendi彻底改变了量子点的化学生产,产生了几乎完美的粒子。这种高质量对于它们的应用是非常必要的。量子点现在可以照亮基于QLED技术的电脑显示器和电视屏幕。它们还为一些LED灯的光线添加了细微差别,生物化学家和医生也能用它们来绘制生物组织图。量子点的这些用途给人类带来了许多益处。研究人员相信,在未来它们可以为柔性电子器件、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信做出贡献。因此,我们才刚刚开始探索这些微小粒子的潜力。
(来源:诺奖