新民晚报消息，“你家中的电视屏幕有可能就是靠量子点来照亮哦！”接受记者采访时，上海科技大学物质学院研究员宁志军兴奋地表示，“三位教授斩获的诺贝尔化学奖，可谓是实至名归，量子点如今正在越来越多领域发挥重要作用。”

北京时间10月4日傍晚，2023年诺贝尔化学奖授予了美国麻省理工学院化学教授蒙奇·巴文迪，哥伦比亚大学化学教授路易斯·优根·布鲁斯，俄罗斯物理学家阿列克谢·埃基莫夫，以表彰他们发现和合成量子点。

不是“点”的量子点

宁志军说，量子点可以理解成纳米尺度的晶体，由少量的原子所构成。“一般的晶体都比较大，而量子点长得特别像一个非常非常小的点状物。”他解释。

不过，量子点内部的电子在各方向上的运动都受到限制，所以量子点的限域效应特别明显。由于限域效应会导致量子点的电子能级结构与单个原子类似，是一种不连续的结构，因此量子点又被称为“人造原子”。

“量子点具有许多令人着迷且不寻常的特性。重要的是，它们根据大小而具有不同的颜色。”诺贝尔化学委员会主席约翰·克维斯特表示。

宁志军补充说，量子点发射出来的光的颜色可以通过改变量子点的尺寸大小来控制——通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。此外，通过溶液法合成高质量的晶体，相比传统的高温和高真空生长，可以大幅降低材料的制备成本。

20世纪80年代，埃基莫夫教授在玻璃基体中发现量子点；几年后，路易斯·布鲁斯首次提出胶状量子点，在实验室实现了胶体半导体量子点的控制合成；时间到了1993年，巴文迪教授发展了量子点的化学合成方法，合成了近乎完美的粒子。

都说诺贝尔化学奖是个“理综奖”，但在宁志军看来，今年的化学奖还是“挺化学”的，“埃基莫夫教授是位物理学家，他的贡献更多在于发现量子点及其独特的光学特性上。相比之下，另两位科学家则是‘正宗的’化学家了，两人在利用化学方法合成量子点上作了开创性的贡献”。

令宁志军稍显遗憾的是，或许是由于诺奖获奖者人数的限制，没有在量子点应用领域有贡献的科学家获奖。

量子点“照亮”人类世界

在纳米世界中，事物的行为就会“奇奇怪怪”，毕竟，当物质的大小以百万分之一毫米为单位，量子效应便会出现。要感谢三位探索纳米世界的先驱，正是他们的研究，现在的人们能够利用纳米世界的一些奇特特性了——量子点现已出现在生活相关的产品中，并应用于从物理、化学到医学的许多学科。

这种被誉为“人类有史以来发现的最优秀的发光材料”已经“照亮”了基于QD-LCD技术的计算机和电视屏幕，其中QD就代表量子点——与传统液晶显示器相比，量子点可提供更宽的色域、更高的色彩精度和更高的亮度，已成为业内液晶电视新的发展方向。

此外，一些LED灯也使用了量子点来调节二极管的冷光，这让光线既能像日光一样充满活力，又能使其像暗淡灯泡发出的暖光一样平静。

记者了解到，宁志军领衔的课题组主要开展量子点光电材料和器件研究，发展量子点表面态调控和组装方法，研制量子点红外探测器和太阳能电池。他告诉记者，量子点是目前前沿的红外探测材料，有望大幅降低红外成像技术的成本，实现红外成像技术的普及，“量子点带隙可调节，还可以使激发光谱覆盖太阳光谱，进一步提升太阳能电池的能量转换效率。”

“量子点也具有足够的稳定性、良好的水溶性、同时不损伤细胞或生物体，发出足够强的荧光，可以作为荧光探针，帮助对生物组织进行检测。”宁志军介绍，它们还可以用清晰的光线为医生照亮肿瘤组织。

“我们知道了量子点的种种优点和特性，也看到了量子点的未来和发展方向，这些微小颗粒还有很多潜力值得我们去探索和开发。”宁志军说。

（新民晚报）