來(lái)源?|?OLEDindustry，果殼 ，科技日?qǐng)?bào)、化學(xué)寶庫(kù)
10月4日下午，2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)公布，獲獎(jiǎng)?wù)呤悄ぐ屯?/span>（Moungi?G.?Bawendi）、路易斯·布魯斯（Louis?E.?Brus）和阿列克謝·?；?/span>（Alexey?I.?Ekimov），獲獎(jiǎng)理由是他們發(fā)現(xiàn)和合成了量子點(diǎn)。
按照慣例，我們會(huì)搜集諾獎(jiǎng)得主的生平八卦。但這次，最大的八卦來(lái)自諾獎(jiǎng)本身——今年的化學(xué)獎(jiǎng)得主名單，疑似提前泄露了。
瑞典公共廣播公司SVT表示，瑞典皇家科學(xué)院誤發(fā)新聞稿，把獲獎(jiǎng)?wù)叩拿侄纪背鋈チ?；瑞典皇家科學(xué)院矢口否認(rèn)，說(shuō)名單還沒(méi)定呢，不能信。結(jié)果幾個(gè)小時(shí)后諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主名單公布，和泄露版本一模一樣。
這種事故在諾獎(jiǎng)歷史上十分少見(jiàn)。正式公布得主名單之后，在場(chǎng)的記者也詢問(wèn)了泄漏名單的問(wèn)題。瑞典皇家科學(xué)院表示，名單泄漏的原因目前還不知曉。
量子點(diǎn)是非常微小的納米粒子，它們的大小決定了其性質(zhì)。對(duì)于這些微小組成部分，我們其實(shí)并不陌生——從電視和LED燈發(fā)出的光線，到指導(dǎo)外科醫(yī)生切除腫瘤組織，以及許許多多其他事情。
![這屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，化學(xué)只考了20分?。?！]( "這屆諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，化學(xué)只考了20分?。。? src=")
量子點(diǎn)是?種通常僅由幾千個(gè)原子組成的晶體。就大小而言，它與足球的關(guān)系就像足球與地球大小的關(guān)系?樣。
每個(gè)研究化學(xué)的人都知道，元素的性質(zhì)取決于它擁有的電子數(shù)量。然而，當(dāng)物質(zhì)縮小到納米尺寸時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)量子現(xiàn)象。2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者們成功地制造出了這些超級(jí)小的粒子，其特性由量子現(xiàn)象決定。這種被稱為量子點(diǎn)的粒子，現(xiàn)在在納米技術(shù)中非常重要。
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電影《綠野仙蹤》中，一場(chǎng)強(qiáng)大的龍卷風(fēng)席卷了多蘿西的房子，她暈倒在床上，但當(dāng)房子再次著陸、她抱著狗狗托托走出門外時(shí)，一切都改變了——她進(jìn)入了一個(gè)神奇的彩色世界。
如果和電影中一樣，一場(chǎng)魔法龍卷風(fēng)也能席卷我們的生活并將一切縮小到納米尺寸，那我們必然也會(huì)像奧茲國(guó)的多蘿西一樣萬(wàn)分驚訝。因?yàn)閮H僅一眼望去，我們的周圍就會(huì)和以往完全不同，一切都會(huì)變得五光十色：一個(gè)小小的金耳環(huán)可能會(huì)突然發(fā)出藍(lán)色的光芒；同樣材料的金戒指則會(huì)發(fā)出紅寶石樣的光芒；如果我們嘗試使用燃?xì)庠罴鍠|西，煎鍋可能會(huì)融化；家里的白色墻壁（其油漆中含有二氧化鈦）則會(huì)不停產(chǎn)生大量活性氧。
量子點(diǎn)為我們創(chuàng)造彩色光提供了新的機(jī)會(huì)。圖片來(lái)源：Johan Jarnestad/瑞典皇家科學(xué)院
幾十年來(lái)，納米世界的量子現(xiàn)象只有預(yù)測(cè)
上面的異想場(chǎng)景告訴我們，在納米世界中，事物的行為確實(shí)有所不同。一旦物質(zhì)的大小開(kāi)始以百萬(wàn)分之一毫米為單位來(lái)測(cè)量，奇怪的現(xiàn)象——量子效應(yīng)，就會(huì)開(kāi)始出現(xiàn)，挑戰(zhàn)我們的直覺(jué)。
2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主們，正是探索納米世界的先驅(qū)。
科學(xué)家其實(shí)很早就知道，理論上納米粒子中可能會(huì)出現(xiàn)與尺寸相關(guān)的量子效應(yīng)。早在1937 年，物理學(xué)家就已預(yù)測(cè)納米粒子的行為不會(huì)像其他粒子一樣。無(wú)數(shù)科學(xué)家為此著迷，并利用數(shù)學(xué)工具成功地預(yù)測(cè)了許多與尺寸相關(guān)的量子效應(yīng)，他們還努力嘗試在現(xiàn)實(shí)中展示它們，但這說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難，因?yàn)樗麄冃枰暗窨獭币粋€(gè)比針頭小一百萬(wàn)倍的結(jié)構(gòu)。
在當(dāng)時(shí)，幾乎不可能在納米尺寸上完成這一“雕刻”。因此也很少有人相信這些知識(shí)會(huì)被付諸實(shí)踐。
然而，在20世紀(jì)80年代初，阿列克謝·?；?/span>成功地在有色玻璃中創(chuàng)造出依賴于尺寸的量子效應(yīng)，其顏色來(lái)自氯化銅納米顆粒，他的研究證明：顆粒尺寸會(huì)通過(guò)量子效應(yīng)影響玻璃的顏色。
幾年后，路易斯·布魯斯成為世界上第一位證明流體中自由漂浮粒子的尺寸也依賴量子效應(yīng)的科學(xué)家。
到了1993年，蒙吉·巴文迪徹底改變了量子點(diǎn)的化學(xué)生產(chǎn)方式，產(chǎn)生了近乎完美的粒子，而這種高質(zhì)量密切關(guān)系到其實(shí)際應(yīng)用。
“量子點(diǎn)具有許多迷人且不尋常的特性。重要的是，它們根據(jù)尺寸的不同而具有不同的顏色。”諾貝爾化學(xué)委員會(huì)主席約翰·克維斯特說(shuō)。
現(xiàn)在，量子點(diǎn)照亮了基于QLED技術(shù)的計(jì)算機(jī)顯示器和電視屏幕，它們還為一些LED燈的光線增添了細(xì)微差別，生物化學(xué)家和醫(yī)生則可使用它們繪制出生物組織圖。
可以說(shuō)，量子點(diǎn)正在為人類帶來(lái)更多的福祉。研究人員相信，未來(lái)它們可為柔性電子產(chǎn)品、微型傳感器、更薄的太陽(yáng)能電池和加密量子通信作出巨大貢獻(xiàn)。
至于三位諾獎(jiǎng)得主，他們也有頗為勁爆的消息——比如，作為化學(xué)獎(jiǎng)得主，他們其中有一位化學(xué)竟然只考了20分。
莫吉·巴旺迪：第一次大學(xué)化學(xué)考試只考20分
莫吉·巴旺迪出生于法國(guó)，在法國(guó)、突尼斯和美國(guó)長(zhǎng)大。這次一起獲獎(jiǎng)的路易斯·布魯斯曾是他的老板，巴旺迪曾在布魯斯的手下當(dāng)過(guò)博后?，F(xiàn)在，他是麻省理工學(xué)院的教授。
在一次采訪中巴旺迪被問(wèn)到，在朋友、工作、睡眠中選兩個(gè)，他會(huì)選哪個(gè)。巴旺迪說(shuō)，他這一生從沒(méi)睡飽過(guò)。巴旺迪向大家傳授他不睡覺(jué)的經(jīng)驗(yàn)：“要是你喜歡工作，你就去工作”。但在接到得獎(jiǎng)電話之后，巴旺迪的第一句話是：“我很困，很震驚?！?/span>
諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主巴旺迪的第一次大學(xué)化學(xué)考試只考了20分?！澳菚r(shí)候我剛進(jìn)哈佛，我打算用我高中的學(xué)習(xí)方法來(lái)應(yīng)付大學(xué)學(xué)業(yè)，也就是‘完全沒(méi)有方法’”，巴旺迪說(shuō)，“我嚇壞了，很沮喪，打算就此退學(xué)?！边€好他并沒(méi)有退學(xué)。
巴旺迪不喜歡吃午飯，經(jīng)常湊合了事或者干脆不吃，但如果是和自己的學(xué)生一起吃就沒(méi)問(wèn)題，吃完他還喜歡和學(xué)生一起玩。
巴旺迪對(duì)年輕人的建議是：別把失敗太當(dāng)回事，許多看似無(wú)法克服的事情最后都會(huì)有辦法解決，此外，沒(méi)有任何決定能改變?nèi)说囊簧?，我們的選擇總是有很多。
路易斯·布魯斯：沒(méi)寫過(guò)研究計(jì)劃和預(yù)算
路易斯·布魯斯1943年出生于美國(guó)。他高中就發(fā)現(xiàn)自己喜歡化學(xué)和物理，在五金店兼職打工的經(jīng)歷又讓他對(duì)工具和機(jī)器十分感興趣。這讓他未來(lái)做實(shí)驗(yàn)時(shí)頗為受益，但當(dāng)時(shí)他根本沒(méi)意識(shí)到這一點(diǎn)。
他沒(méi)想過(guò)自己會(huì)當(dāng)科學(xué)家，布魯斯一直以為，自己讀完大學(xué)、服完軍役就會(huì)像父親一樣成為一名商人。沒(méi)想到他對(duì)科學(xué)的熱情越發(fā)濃厚，畢業(yè)后他選擇去哥倫比亞大學(xué)讀博。博士畢業(yè)后，他以中尉的身份回到海軍擔(dān)任科學(xué)參謀。他在這里開(kāi)始研究激光及其在固體物理中的應(yīng)用，這為他后來(lái)的研究生涯奠定了方向。
4年后，他離開(kāi)海軍，加入了舉世聞名的貝爾實(shí)驗(yàn)室。后來(lái)發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)的工作，布魯斯正是在貝爾實(shí)驗(yàn)室完成的。
布魯斯在貝爾實(shí)驗(yàn)室工作了23年，他很喜歡這里：“這是進(jìn)行物理科學(xué)研究的最佳場(chǎng)所。”布魯斯會(huì)有這種想法也很好理解——他在貝爾實(shí)驗(yàn)室的23年里從未寫過(guò)研究計(jì)劃和預(yù)算，新想法只要跟管理層進(jìn)行非正式討論，然后就能進(jìn)行。
工作之余，布魯斯喜歡在自家花園里做園藝。他說(shuō)：我喜歡在地上挖洞，這不僅會(huì)讓你疲憊不堪，而且可以獲得一些成果來(lái)展示你的工作——不像有時(shí)候埋頭搞科研幾個(gè)月卻得不到回報(bào)。
好在，布魯斯的研究獲得了很多回報(bào)。他獲得了很多獎(jiǎng)，比如2008年卡夫利（Kavli）獎(jiǎng)首次頒發(fā)納米科學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，他就是獲獎(jiǎng)?wù)咧?；?dāng)然還有今天的諾貝爾獎(jiǎng)。而他可能也失去了很多，比如搜索布魯斯的照片時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，他每一張照片的頭頂都很光滑……
2008年獲得卡夫利納米科學(xué)獎(jiǎng)，左邊為布魯斯，右邊為另一位得主Sumio Iijima，中間是卡夫利本人｜H?kon Mosvold Larsen / SCANPIX
?；颍?/span>世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)“量子點(diǎn)”的人
雖然拿到的是“化學(xué)獎(jiǎng)”，?；虻某Ｓ妙^銜其實(shí)是“固態(tài)物理學(xué)家”。早在1975年，他就獲得過(guò)“蘇聯(lián)國(guó)家科學(xué)與工程獎(jiǎng)”。他的博士專業(yè)方向本是半導(dǎo)體，期間很多光學(xué)方法被當(dāng)作工具來(lái)評(píng)估半導(dǎo)體材料，當(dāng)他使用同樣的方法來(lái)觀測(cè)彩色玻璃時(shí)，在玻璃被不同程度加熱和冷卻的過(guò)程中，他發(fā)現(xiàn)并制造出了“量子點(diǎn)”。他將這一結(jié)果發(fā)表在1981年的蘇聯(lián)科研期刊上，并成為了世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)“量子點(diǎn)”的人。
第一個(gè)發(fā)現(xiàn)“量子點(diǎn)”的人丨nextdot
剛剛和他一同獲獎(jiǎng)的布魯斯在兩年后，于美國(guó)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了同樣的結(jié)果和發(fā)現(xiàn)。只是當(dāng)時(shí)的“冷戰(zhàn)鐵幕”讓兩人的科研結(jié)果信息幾乎完全隔離。
后來(lái)，?；虻穆殬I(yè)生涯橫跨俄美兩國(guó)，并于1999年移居至美國(guó)，擔(dān)任一家私人公司Nanocrystals Technology Inc.的首席科學(xué)家至今。
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?；?1981 年的論文截圖
參考文獻(xiàn)
[1]https://thetech.com/2008/08/29/bawendi-v128-n35
[2]https://www.chemistryworld.com/news/quantum-dots-and-a-bright-future/3008136.article
[3]https://nexdot.fr/en/history-of-quantum-dots/
[4]https://www.optica.org/History/Biographies/bios/Aleksey_Ekimov#:~:text=Aleksey%20Ekimov%20recieved%20his%20PhD，the%20discovery%20of%20quantum%20dots.
[5]https://phys.org/news/2023-10-scientists-nobel-prize-chemistry-tiny.html
[6]https://www.kavliprize.org/louis-brus-autobiography
[7]https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0409555102#?
原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/24/0da4cb7df8/
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