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2023年诺贝尔化学奖授予“发现和合成量子点”的三位科学家

时间：2023-10-05 来源：浏览：

2023年诺贝尔化学奖授予“发现和合成量子点”的三位科学家

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10月4日，2023年诺贝尔化学奖揭晓。瑞典皇家科学院决定将今年的诺贝尔化学奖授予在“ 发现和合成量子点 ”中贡献卓著的美国麻省理工学院 Moungi G. Bawendi 教授、美国哥伦比亚大学 Louis E. Brus 教授和美国Nanocrystals Technology公司前首席科学家的 Alexei I. Ekimov 博士。

Moungi G. Bawendi，1961年生于法国巴黎，1988年博士毕业于美国芝加哥大学，现任麻省理工学院教授。Louis E. Brus，1943年生于美国俄亥俄州克利夫兰，1969年博士毕业于哥伦比亚大学，现任哥伦比亚大学教授。Alexei I. Ekimov，1945年生于前苏联，1974年在俄罗斯圣彼得堡Loffe物理技术研究所获得博士学位。曾任美国Nanocrystals Technology公司的首席科学家。

每个学化学的人都知道，一种元素的性质是由它有多少电子决定的。然而，当物质缩小到纳米尺度时，就会出现量子现象。量子点是非常微小的纳米粒子，它们的纳米级尺寸也决定了它们的性质。这些纳米材料在现今世界有着从LED灯到电视机的广泛应用，还可指导外科医生切除肿瘤组织，如此等等。2023年诺贝尔化学奖的得主们成功地制造出了小到其性质由量子现象决定的粒子，这种被称为量子点的粒子在如今的纳米技术中有着非常重要的地位。

物理学家早就知道，理论上纳米粒子中可能出现与尺寸有关的量子效应，但在当时，纳米尺度上的操作几乎不可能实现。因此，很少有人相信这些知识能有机会付诸实践。然而，在20世纪80年代早期，Alexei I. Ekimov成功地在有色玻璃中创造出了依赖于尺寸的量子效应。这种颜色来自氯化铜的纳米粒子，Ekimov证明了粒子大小通过量子效应影响玻璃的颜色。几年后，Louis Brus成为世界上第一位证明流体中自由漂浮的粒子存在尺寸依赖的量子效应的科学家。1993年，Moungi Bawendi彻底改变了量子点的化学制备，得到了几乎完美的粒子，这种纳米粒子所表现出的高质量为它们今后的实际应用铺平了道路。

三十年后的今天，量子点已成为纳米技术中不可或缺的部分，并广泛应用于商业产品中。研究人员主要利用量子点来产生彩色光。如果量子点被蓝光照射，它们会吸收蓝光并发出不同颜色的光。改变粒子的大小可以精确地调控它们发出什么颜色的光。量子点的发光特性被用于基于QLED的计算机和电视机屏幕。在这些屏幕中，蓝光由获得2014年诺贝尔物理学奖表彰的发光二极管（LED）产生，而量子点被用来改变其中一些蓝光的颜色，将其变成红色或绿色，这使得产生屏幕所需的三原色光成为可能。类似地，量子点被用在一些LED灯中来调控二极管产生的冷光，从而产生类似阳光的暖色光。

量子点在生物化学和医学中也有重要的应用。生物化学家将量子点附着在生物分子上，研究该分子在细胞和器官中的分布与变化，进而分析其在生命过程中的作用；医生们已经开始研究量子点在追踪体内肿瘤组织方面的潜在用途；化学家们利用量子点的催化性质来驱动化学反应。可以说，人类在量子点技术的发展中受益颇多，而我们才刚刚开始探索它们的潜力。研究人员认为，未来量子点可以用于柔性电子产品、微型传感器、更薄的太阳能电池，或许还可以用于加密量子通信。有一件事是肯定的——关于神奇的量子现象，还有很多东西需要学习。

注：以上内容编译自诺贝尔奖官方网站，图片等内容版权归属于Nobelprize.org

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