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诺贝尔化学奖授予量子点技术

Fred Schwaller
2023年10月4日

2023年诺贝尔化学奖得主已经揭晓。巴文迪、布鲁斯和埃基莫夫共同被授予诺贝尔化学奖,以表彰他们合成量子点的成果。您现在可能正通过计算机显示器上的像素看到这些量子点。

三位量子点科学家获得了2023年诺贝尔化学奖
三位量子点科学家获得了2023年诺贝尔化学奖图像来源: Claudio Bresciani/TT/IMAGO

(德国之声中文网)今年的诺贝尔化学奖被授予多年致力于提高您的电视观看等体验的科学家们。巴文迪(Moungi Bawendi)、布鲁斯(Louise Brus)和埃基莫夫(Alexei Ekimov)获得了2023年诺贝尔化学奖,因为他们开发了量子点,这些可定制的纳米粒子具有根据其大小而异的属性。

“量子点具有许多引人入胜和不寻常的特性。重要的是,它们的颜色取决于它们的大小”,诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特(Johan Aqvist)说。

您可能现在正看着从量子点发出的光,因为许多使用QLED技术的现代计算机显示器和电视机使用量子点来创建每个像素的RGB(红绿蓝)颜色。

但这还不是事情的全部。量子点技术在生物医学研究中用于显示分子。在未来,量子点可用于量子通信,柔性电子产品,微型传感器等新领域,以及改善太阳能电池技术。

什么是量子点?

量子点是非常微小的半导体,大小约为2-10纳米——数十亿分之一米。量子点与足球的大小比例与足球和地球的大小比例相当。

所有的量子点都具有相同的结构——金属氧化物原子的晶体。简单地改变它们的大小就可以完全改变它们的性质。较小的点发出蓝光,较大的点发红光和黄光。

不仅仅是颜色发生了变化——还有它们们的磁性,电性,热性和催化性质。换句话说,大小很重要。

量子点技术使电视、电脑和显示器能够显示更加鲜艳和逼真的色彩图像来源: Uwe Bauch/PantherMedia/imago

三位诺贝尔奖得主

尽管这三位化学家如今需要分享价值1100万瑞典克朗(约990000美金)的奖金,但他们几年来研究量子点的工作是相互独立的。

他们在化学领域所做的出色贡献反映在他们的引用记录中:巴文迪在Web of Science中有超过100000次的引用,而布鲁斯有超过60000次。”科睿唯安(Clarivate)科学信息研究所的研究分析主任彭德尔伯里(David Pendlebury)告诉DW。

量子点的理论可以追溯到一百多年前,但科学家发现几乎不可能生产这些材料。他们需要能够制造完美的晶体,其结构需要精确到原子级别。

埃基莫夫打破了僵局,他是第一个成功在玻璃中创建大小相关的量子效应的人。他通过生产显示这些量子效应的铜氯纳米微粒来实现了这一点。

布鲁斯观察到了在液体溶液中自由浮动的纳米微粒的相同效应。

为了使量子点有用,它们需要对大小和表面进行极端的控制。但是,在很长一段时间内,没有人认为可以生产这些极其微小的微粒。巴文迪获得诺贝尔奖,正是因为他做到了这一点 。他发明了制造量子点的化学方法,允许科学家完善生产特定大小和质量的纳米微粒。更重要的是,仅通过改变它们的大小,而不是其整个分子结构,这些点就可以完美地表现出不同的性质。

“当时我正在熟睡”

被诺贝尔基金会网站问到是否因为得奖消息而在早晨被惊醒时,巴文迪坦然回应:“绝对是的。”他说:“当时我正在熟睡”。

“我不确定这是否是真的,我正试图醒来。我的妻子问我‘发生了什么,发生了什么?’然后我意识到这是真的,我正试图整理我的思绪。这真是一个很大的荣誉,也是一个很大的惊喜。”

布鲁斯(Louis Brus)是巴文迪的博士后导师。巴文迪称他为“该领域的巨人。”他说:“他是一位了不起的导师。他是一位真正的学者,他致力于科学。我从他那里学到了很多。他塑造了我作为一个科学家的身份。”

分子构建领域再获殊荣

这是诺贝尔化学奖连续第三年将殊荣授予分子合成或构建领域。贝托兹(Carolyn R. Bertozzi)、迈达尔(Morten Meidal)以及夏普利斯(K. Barry Sharpless)和麦克米兰(David MacMillan)去年因开发“点击化学”(click chemistry)赢得了化学奖,这是一个将分子拼接在一起的新型工具。

今年没有女性科学家获得这个奖项。自1901年以来,诺贝尔化学奖已被授予114次。到目前为止,只有8位女性获得过此奖。

在自然科学领域,女性诺贝尔奖得主的数量如此之少,是因为在很长时间l里,女性在许多地方不被允许学习医学、物理学或化学。到诺贝尔奖成立时,这一现象已经有所改变。但是,许多人仍然认为女性不适合科学研究,并且她们对科学研究的贡献比她们的男性同事得到的认可要少——这也是今天许多女性科学家仍然面临的问题。

2023年诺贝尔奖的获奖者们将继续揭晓。文学奖将于周四公布。周五将公布诺贝尔和平奖。2023年10月9日,将公布诺贝尔经济学奖的获得者。

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