如今許多人在家用QLED（量子點發光二極管）電視觀看色彩逼真的影片，其中的量子點就是剛剛公布的諾貝爾化學獎研究成果。量子點這種納米級材料不但為液晶顯示技術帶來質的飛躍，它在光學等方面的特性也為研究人員在生物化學、醫藥等領域「探照」出更多潛在的應用路徑。
瑞典皇家科學院10月4日宣布，將2023年諾貝爾化學獎授予蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們在發現和合成量子點方面所作出的貢獻。
量子點是一類非常小的納米尺度顆粒，也被稱為半導體納米晶。一個量子點通常只由數千原子組成，如果要形象描述它的「小」，可以想像一個量子點與一個足球的對比，正如足球與地球的對比。
量子點的特殊結構和尺寸，使其內部電子運動受限，從而影響其光學性質，不同尺寸的量子點會發出不同顏色的光。科學界早就在理論上認為可以通過調整量子點的尺寸來實現相應的量子效應，但如何高效製造出質量穩定的量子點，困擾了科學界相當長一段時間。
上世紀80年代初，兩位科學家在量子點研究上取得重要突破。當時在蘇聯科研機構工作的阿列克謝·葉基莫夫在玻璃基質中合成了量子點，並於1981年在學術期刊上發表他的成果。美國的路易斯·布魯斯也在膠體溶液中合成了量子點，並於1983年發表了研究成果。兩位科學家基於不同的材料體系，都為量子點相關研究打下堅實基礎。
到了1993年，美國麻省理工學院的蒙吉·巴文迪在高效合成高質量量子點方面取得進一步突破。巴文迪的團隊將能夠形成納米晶體的物質注入一種被加熱的特殊溶劑中，並精確控制其中的飽和度，從而生成非常微小的晶體胚。團隊再通過對溶劑溫度的調整，最終生成了尺寸一致的量子點。這一方法相比以往更簡單高效，讓更多科研人員有機會探索量子點的特性和潛在應用。
量子點相關技術發展至今，普通人可能最容易感知或接觸到的應用莫過於它為液晶顯示技術帶來的提升。LED（發光二極管）背光光源的色彩經過量子點技術的轉化，能夠在屏幕上實現更好的紅、綠、藍三基色，帶來更廣的色域，一些廠家已經在此基礎上推出QLED電視。隨着元宇宙、虛擬現實、增強現實等技術的發展，未來各類電子設備上大大小小的顯示屏也有望在量子點技術的助力下，給人們帶來更好體驗。
在更專業的層面，量子點穩定的發光特性使其成為很好的熒光標記材料，在生物監測和醫學成像方面有良好應用前景，醫生有望藉助量子點來高效發現患者體內的腫瘤組織。化學領域的研究人員可以利用量子點的催化特性來驅動化學反應。隨着相關技術進一步成熟，量子點有望在更廣闊領域發揮作用，比如在柔性電子產品、微型傳感器、更薄的太陽能電池和加密量子通信等領域。
正如諾貝爾獎官網介紹材料中所說：「我們才剛剛開始探索量子點的潛力。」
來源： 央視新聞
