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諾貝爾化學獎授予量子點技術

Fred Schwaller
2023年10月4日

2023年諾貝爾化學獎得主已經揭曉。巴文迪、布魯斯和埃基莫夫共同被授予諾貝爾化學獎,以表彰他們合成量子點的成果。您現在可能正通過計算機顯示器上的像素看到這些量子點。

三位量子點科學家獲得了2023年諾貝爾化學獎
三位量子點科學家獲得了2023年諾貝爾化學獎圖片來源: Claudio Bresciani/TT/IMAGO

(德國之聲中文網)今年的諾貝爾化學獎被授予多年致力於提高您的電視觀看等體驗的科學家們。巴文迪(Moungi Bawendi)、布魯斯(Louise Brus)和埃基莫夫(Alexei Ekimov)獲得了2023年諾貝爾化學獎,因為他們開發了量子點,這些可定製的納米粒子具有根據其大小而異的屬性。

「量子點具有許多引人入勝和不尋常的特性。重要的是,它們的顏色取決於它們的大小」,諾貝爾化學委員會主席約翰‧奧奎斯特(Johan Aqvist)說。

您可能現在正看著從量子點發出的光,因為許多使用QLED技術的現代計算機顯示器和電視機使用量子點來創建每個像素的RGB(紅綠藍)顏色。

但這還不是事情的全部。量子點技術在生物醫學研究中用於顯示分子。在未來,量子點可用於量子通信,柔性電子產品,微型感測器等新領域,以及改善太陽能電池技術。

什麼是量子點?

量子點是非常微小的半導體,大小約為2-10納米——數十億分之一米。量子點與足球的大小比例與足球和地球的大小比例相當。

所有的量子點都具有相同的結構——金屬氧化物原子的晶體。簡單地改變它們的大小就可以完全改變它們的性質。較小的點發出藍光,較大的點發紅光和黃光。

不僅僅是顏色發生了變化——還有它們們的磁性,電性,熱性和催化性質。換句話說,大小很重要。

量子點技術使電視、電腦和顯示器能夠顯示更加鮮豔和逼真的色彩圖片來源: Uwe Bauch/PantherMedia/imago

三位諾貝爾獎得主

儘管這三位化學家如今需要分享價值1100萬瑞典克朗(約990000美金)的獎金,但他們幾年來研究量子點的工作是相互獨立的。

他們在化學領域所做的出色貢獻反映在他們的引用記錄中:巴文迪在Web of Science中有超過100000次的引用,而布魯斯有超過60000次。」科睿唯安(Clarivate)科學訊息研究所的研究分析主任彭德爾伯裡(David Pendlebury)告訴DW。

量子點的理論可以追溯到一百多年前,但科學家發現幾乎不可能生產這些材料。他們需要能夠製造完美的晶體,其結構需要精確到原子級別。

埃基莫夫打破了僵局,他是第一個成功在玻璃中創建大小相關的量子效應的人。他通過生產顯示這些量子效應的銅氯納米微粒來實現了這一點。

布魯斯觀察到了在液體溶液中自由浮動的納米微粒的相同效應。

為了使量子點有用,它們需要對大小和表面進行極端的控制。但是,在很長一段時間內,沒有人認為可以生產這些極其微小的微粒。巴文迪獲得諾貝爾獎,正是因為他做到了這一點 。他發明了製造量子點的化學方法,允許科學家完善生產特定大小和品質的納米微粒。更重要的是,僅通過改變它們的大小,而不是其整個分子結構,這些點就可以完美地表現出不同的性質。

「當時我正在熟睡」

被諾貝爾基金會網站問到是否因為得獎消息而在早晨被驚醒時,巴文迪坦然回應:「絕對是的。」他說:「當時我正在熟睡」。

「我不確定這是否是真的,我正試圖醒來。我的妻子問我『發生了什麼,發生了什麼?』然後我意識到這是真的,我正試圖整理我的思緒。這真是一個很大的榮譽,也是一個很大的驚喜。」

布魯斯(Louis Brus)是巴文迪的博士後導師。巴文迪稱他為「該領域的巨人。」他說:「他是一位了不起的導師。他是一位真正的學者,他致力於科學。我從他那裡學到了很多。他塑造了我作為一個科學家的身份。」

分子構建領域再獲殊榮

這是諾貝爾化學獎連續第三年將殊榮授予分子合成或構建領域。貝托茲(Carolyn R. Bertozzi)、邁達爾(Morten Meidal)以及夏普利斯(K. Barry Sharpless)和麥克米蘭(David MacMillan)去年因開發「點擊化學」(click chemistry)贏得了化學獎,這是一個將分子拼接在一起的新型工具。

今年沒有女性科學家獲得這個獎項。自1901年以來,諾貝爾化學獎已被授予114次。到目前為止,只有8位女性獲得過此獎。

在自然科學領域,女性諾貝爾獎得主的數量如此之少,是因為在很長時間l裡,女性在許多地方不被允許學習醫學、物理學或化學。到諾貝爾獎成立時,這一現象已經有所改變。但是,許多人仍然認為女性不適合科學研究,並且她們對科學研究的貢獻比她們的男性同事得到的認可要少——這也是今天許多女性科學家仍然面臨的問題。

2023年諾貝爾獎的獲獎者們將繼續揭曉。文學獎將於周四公佈。周五將公佈諾貝爾和平獎。2023年10月9日,將公佈諾貝爾經濟學獎的獲得者。

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