二月前，在阅读量子力学简史中看到量子点的介绍，当时记录下这样的描述。就是量子点材料受到光照后能释放电子，我看到这个介绍后想到，如果使用这个材料，将能利用光激发电子，电子和质子结合可以产生氢原子，氢原子则能结合为氢气。这是否可以作为制造氢气的一种好的思路，或者作为氢气医学产品的理想方法。

当然我不理解量子点，这是《科学》杂志对量子点的解释，似乎比委员会的解释更清楚。

Creators of quantum dots, used in TV displays and cell studies, win chemistry Nobel | Science | AAAS

三位研究人员因研究量子点而获得今年的诺贝尔化学奖 - 量子点是几十个原子直径的微小晶体，具有高度可调的光学和电子特性。

麻省理工学院的Moungi Bawendi，哥伦比亚大学的Louis Brus和Nanocrystals Technology Inc.的Alexei Ekimov将分享大约100万美元的奖金，以发现晶体并展示如何可靠地生产它们。他们“为纳米技术播下了重要的种子”，在瑞典皇家科学院的新闻稿中说。这些点发出绚丽的色彩，已应用于电视和计算机显示器、LED 照明和医学成像。科学家们现在设想使用它们来制造微型激光器，改进的太阳能电池和量子计算机。

该奖项“是基础科学的一个很好的例子，与你已经从工作中看到应用的事物有关，”宾夕法尼亚大学材料工程师Cherie Kagan说，他曾是Bawendi的研究生。“摆在我们面前的还有很多。”

早在1930年代，在量子力学的早期，理论家就推测了这种微小结构的力量。该理论描述了原子世界的行为，暗示百万分之一针头大小的晶体将像一个盒子一样，以改变其性质的方式限制电子。一个较小的盒子会将电子的波状特性压缩到更短的波长。当受到外部光源的刺激时，较小量子点的电子应该发出更蓝、更短波长的光。较大的点应发出波长更长的黄光或红光。

在 1970 年代后期，当时在俄罗斯瓦维洛夫国立光学研究所工作的 Ekimov 首先设法制造了嵌入玻璃的纳米级氯化铜晶体。他证实了40年前的理想推测，不同大小的点以不同的颜色发出荧光。

几年后，当时在贝尔实验室工作并独立于Ekimov工作的布鲁斯正在寻找催化剂来捕获化学反应中的阳光能量。当布鲁斯的团队从溶液中结晶硫化镉颗粒时，他们注意到较大的硫化镉颗粒对光的反应与较小的颗粒不同，并意识到这是相同的量子现象。这项研究还消除了埃基莫夫点的一个主要限制，这些埃基莫夫点智能被“冻结”在玻璃中。Brus的圆点则能悬浮在溶液中，这使它们能够流动，并使它们对显示器等应用更具吸引力。

尽管如此，这些早期量子点的缺陷 - 特别是它们的可变大小 - 使它们无法广泛商业化。1993年，同样在贝尔实验室的Bawendi和他的团队设计了一种制造高质量晶体的方法，这种晶体的尺寸明确，可以产生一种特定颜色的锐利，生动的光。

Bawendi的突破涉及将量子点的化学成分注入热溶剂中，立即形成晶粒，然后通过快速冷却和稀释溶剂来淬灭它们的生长。为了制造所需尺寸的点（现在通常为2到10纳米），可以再次缓慢升温溶剂，以更可控的方式继续晶体生长。“那是一个激动人心的时刻，”苏黎世联邦理工学院的材料工程师、Bawendi的前研究生David Norris说。“这是Moungi在早期创造的一个非常好的环境。

许多公司现在使用该过程的变体，因为他们竞争使用半导体材料（如硒化锌，硒化镉或磷化铟）廉价地生产用于不同技术的量子点。仅在美国，量子点应用市场在 2021 年就达到了40 亿美元，现在全球约 8% 的电视市场依靠量子点来增添绚丽的色彩。

但研究人员正在测试其他应用程序。在医学上，医生希望使用量子点作为组织特异性信标来寻找肿瘤或其他问题。例如，覆盖在有机材料中的量子点使它们在细胞和血液中更具生物相容性，可以绘制血管和淋巴结或监测肿瘤的变化。这些点还可以帮助跟踪药物在全身的运动。

在太阳能电池中，量子点可以被调整以吸收更广泛的光谱，并将其更有效地转化为电能。由于这些点产生如此特定波长的光，它们还可以充当微观激光器，在计算机芯片周围光学地传递信息，减少热量损失并使芯片更节能。

也许最令人兴奋的潜在用途是量子计算机，在某些应用中甚至有可能超过超级计算机。一些研究人员正试图操纵量子点电子的自旋作为量子计算机的门和开关，而另一些研究人员则希望利用量子点产生的单个光子来制造光驱动的量子计算机。“这还不属于商业领域，但这可能是未来，”谢菲尔德大学光学物理学家马克福克斯说。

然而，量子计算需要与电视显示器不同的量子点，伦敦大学学院最近的博士毕业生Sofia Patomäki说。除其他原因外，用于显示器的量子点通常使用针对可见光谱中的光优化的化学元素，而量子计算点需要包含针对较低能量光优化的元素。

三位化学奖得主的名字——通常是一个严密保密的秘密——在诺贝尔委员会正式宣布前4小时被泄露给瑞典报纸。目前尚不清楚发生了什么，慌乱的官员表示他们正在调查违规行为。但这个消息似乎没有传到至少一位获奖者那里。在新闻发布会上，巴文迪在电话中说自己“惊讶、困倦、震惊......并非常荣幸“获奖。

他补充说：“在这个领域还有很多令人兴奋的工作要做，这是肯定的。’’ 

The 2023 Nobel Prize in Chemistry honors quantum dot pioneers Louis Brus, Moungi Bawendi, and Alexei Ekimov (left to right).

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