如果说前天的诺贝尔物理学奖是奖给了一种让我们观察微观世界的工具，那么昨天的诺贝尔化学奖就是奖给了一种将微观现象“放大”并带入现实生活的新材料——量子点。
2023年10月4日，瑞典皇家科学院将2023年度诺贝尔化学奖授予法国科学家蒙吉·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美国科学家路易斯·布鲁斯（Louis E. Brus）和俄罗斯科学家阿列克谢·叶基莫夫（Alexei I. Ekimov），以表彰他们为发现与合成量子点做出的贡献。
近几年，随着量子科学的发展，读者朋友们可能已经见惯了各种“量子产品”，不过量子点可并非浪得虚名。量子力学是微观世界的主宰。最初的量子力学，描述的是原子内部的电子运动。1926年薛定谔方程刚提出的时候，科学家们试图学习这一深奥的新理论，并且开始编写讲解量子力学的教程和课本。
在1937年，英国物理学家赫伯特·弗勒利希在计算盒中粒子问题时发现了一个有趣的点：如果这个盒子的尺寸超过单个原子的大小（例如，10纳米的尺度），那么计算出来的电子运动将得到很奇怪的结果。虽然单个原子不会有10纳米这么大，但一些特殊的“盒子”（例如金属或者半导体材料）理论上是可以做到纳米大小的颗粒的。
弗勒利希的计算预言，10纳米的金属颗粒与大块金属相比，一种称为“电子比热”的性质将发生非常可观的变化。也就是说，纳米尺度下量子力学仍然适用，但在大体积的材料中失效，导致不同尺度下的材料性质发生了变化。
在此之后，很多科学家沿着这个思路进行探索，证明了很多新结果，总结起来就是：除了电子比热之外，颗粒为纳米大小的金属或半导体物质在很多性质上都与宏观材料有着明显区别，例如光学、磁学、热学等。
这其中最引人注目的一个效应，就是这些纳米大小的颗粒在吸收能量后会发出特定颜色的光。诺奖发布会现场，科学家展示了发光的量子点，它们是同一种物质组成的，只不过形成的颗粒大小不同，在受到激发后就会发出不同颜色的光。
虽然早在半个多世纪之前，人们就已经了解到这些纳米尺度的“电子束缚盒”会有很奇妙的性质，但很长一段时间里，并没有人试图研究这些性质的应用，原因很简单：这一结果太“课本习题”了。
上世纪80年代，阿列克谢·叶基莫夫在苏联瓦维洛夫国立光学研究所研究彩色玻璃时，发现彩色玻璃在低温下表现出不同寻常的光谱。他敏锐地意识到，彩色玻璃中可能也存在着纳米尺度的CuCl颗粒，而CuCl作为一种半导体材料，是一种天然的“电子束缚盒”。叶基莫夫通过调整制造玻璃的熔融时长和温度，获得了含有不同CuCl颗粒大小的彩色玻璃。测量它们发出的光的能量，发现这些能量与颗粒的大小完全相关。
1983年，美国贝尔实验室的路易斯·布鲁斯在制作CdS晶粒时，发现新做出来的CdS晶粒与放置几天后的晶粒在受激发射光谱上有些不同。经过进一步研究，布鲁斯确认，作为一种半导体材料，CdS晶粒的尺寸确实会影响它的性质，这与叶基莫夫在彩色玻璃中找到的CuCl颗粒一样，是与宏观尺度的大块材料性质完全不同的新材料——量子点。
1993年，麻省理工学院的蒙吉·巴文迪的课题小组研发的新技术，引领了量子点领域的“工业革命”。只要调节好火候，就可以获得不同颗粒大小的纳米颗粒。量子点成了材料科学中的新星，其性质得到了充分的研究，应用场景也在大大拓宽。
量子点拥有特殊的光学特性，发光的颜色可以随着颗粒的大小而改变。运用量子点发光制造的显示屏叫做QLED，相比于LED或OLED来说，它的色域更广、能耗更低，已经投入商用。此外，量子点技术在生物医药研究领域也有应用，生物学家可以将量子点连接到生物分子上，通过观察它们发出的光来研究这些分子在不同细胞和器官中的分布。
量子点给人类带来非常大的益处，而我们对这一技术潜力的探索才刚刚开始。在未来，量子点可以帮助我们创造更灵活的电子产品、更微小的传感器、更薄的太阳能电池，也许还有加密量子通信。科学很有用，但我们不能只做有用的科学。我们为什么要攀登科学高峰？因为科学就在那儿呀！