2023年10月4日北京时间17时45分许,美籍法国-突尼斯裔化学家Moungi Bawendi,美国化学家Louis Brus和俄罗斯物理学家Alexei Ekimov因“发现和合成量子点”获得2023年诺贝尔化学奖。
量子点:闪耀人类科学四十年的星辰
(1)什么是量子点?
提到量子点,映入脑海的无疑是一张标志性的照片。黑暗中,在紫外灯的照射下,一排试管中的溶液,发出从蓝到红、摄人心魄的纯粹光芒。量子点,又称半导体纳米晶,是由数百或数千原子组成、尺寸一般小于20纳米的半导体晶体颗粒。
(2)量子点研究的起源
人类对半导体量子点的研究始于约40年前,由前苏联和美国的两个研究小组分别在玻璃和胶体溶液中独立开展。前苏联科学家Alexey I Ekimov在S. I. Vavilov State光学研究所开展半导体掺杂玻璃的研究,发现:对于掺杂在玻璃中的纳米半导体晶体,在晶体尺寸不同时会导致吸收边的移动,从而带来不同颜色的掺杂玻璃。
(3)量子点合成化学的发展
量子点领域蓬勃发展的基础是量子点合成化学:应用现代化学的合成方法和思想,为整个领域提供了结构多样、性能丰富的高质量材料。量子点合成化学在1990年到1993年之间取得了一次突破,出现了一种“金属有机-配位溶剂-高温”合成路线。
(4)量子点的应用
由于量子点丰富的物理化学性质,吸引了很多学者投身其中。经过基础研究的不懈探索,形成了很多重要的前沿技术。例如,量子点高效稳定的发光特性,使其成为一类经典的荧光标记材料,在生物检测和医学成像领域,被广泛应用于科学研究和体外检测中,推动了成像和检测技术的发展。
(5)量子点研究中的中国力量
国际上80年代开始研究相比,国内在量子点领域的研究起步稍晚。近年来,通过不懈的努力,中国科学人在量子点合成、量子点发光二极管(QLED)、量子点病毒标记、钙钛矿量子点显示应用等研究方向取得了原创的引领性成果。
(6)量子点:持续闪耀的星辰
回首量子点的发展历程,可以说,2023年诺贝尔化学奖颁发给Brus教授和Ekimov教授,是众望所归。由他们开启的量子点领域,犹如璀璨的星辰,四十年来在科学的天空中不断闪耀。