一分钟读懂：量子点是个啥？纳米小颗粒彩虹战队！

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2023年诺贝尔化学奖公布，获奖者是莫吉·巴旺迪（Moungi G. Bawendi）、路易斯·布鲁斯（Louis E. Brus）和阿列克谢·埃基莫夫（Alexey I. Ekimov）。表彰他们发现和合成量子点。

量子点是什么？

简单说，量子点就是一些尺寸非常非常微小的晶体颗粒——小到会产生量子效应的那种。它们通常只有几纳米大，每一个颗粒中可能只包含数千个原子。

量子点指的是一些非常微小的纳米晶体颗粒 | Norah Lynch/slideplayer

虽然化学成分和较大的晶体颗粒相同，但尺寸极小的量子点却有着和较大颗粒截然不同的光学和电学性质。这是因为在极小的尺度之下，这些微小颗粒中的电子状态发生了变化。

量子点最突出的一个光学性质在于，在受到激发之后，它们会发出不同颜色的、高质量的单色光。光的具体颜色并非由化学组成决定，而是和纳米小颗粒的尺寸密切相关：尺寸相对较大时，光的颜色会偏红，而随着尺寸缩小，光的颜色会越来越偏蓝。

发出不同颜色光的量子点丨Wikipedia

量子点有什么用？

如今，量子点技术已经被广泛应用，出现在了各种商业产品当中。

它最常见的用途就是用来产生不同波长的彩色光，利用这一点可以制造出量子点显示器。在这种显示设备中，可以让量子点吸收蓝光、受到激发，然后再发出其他颜色的光。只要调整量子点的尺寸，就可以准确地改变输出光的波长和颜色，从而达到高质量的显示效果。

量子点可以用来做电视 | 图虫创意

此外，量子点也可以应用于生物医学、化学、量子计算等很多其他领域。比如有一种利用量子点制成的生物荧光探针，它可以用来追踪肿瘤组织，协助医生进行早期诊断。

获奖者为量子点做了什么贡献？

获奖者路易斯·布鲁斯（Louis E. Brus）和阿列克谢·埃基莫夫（Alexey I. Ekimov）的贡献在于他们分别发现了量子点独特的光学性质。

布鲁斯通过研究悬浮在溶液中的微小硫化镉颗粒发现了它们特别的光学性质，并证明了这是一种依赖颗粒尺寸的量子效应。而埃基莫夫则通过观察彩色玻璃的制造过程发现了这一点。这两位研究者的工作为量子点的应用奠定了理论基础。

和量子点一样，彩色玻璃也通过其中细小的纳米颗粒来呈现颜色——只不过掌握了制作工艺的古代人对背后的原理并不了解 | 图虫创意

而莫吉·巴旺迪（Moungi G. Bawendi）的成就则在于找到了能够大量、高质量生产量子点的便捷方法。这一点对于量子点最终走向应用也非常重要，因为量子点发光的效果非常依赖准确的颗粒尺寸，尺寸稍有变化或晶体产生缺陷，它的效果就会受到影响。

参考文献

作者：窗敲雨

封面图来源：Wikipedia

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