当地时间10月4日上午11:45分,瑞典皇家科学院常务秘书汉斯宣布将2023年诺贝尔化学奖授予美国科学家Moungi G.Bawendi、Louis E Brus,俄罗斯科学家Alexei l.Ekimov,以表彰他们对量子点的发现和研究。/北欧时报 图
发布会现场记者会近乎唇枪舌剑,皇家科学院谨慎回答“熄火”。/北欧时报图
(北欧时报斯德哥尔摩皇家科学院讯 特派科技通讯员于东琨、魏士杰、何宗哲报道)今年的诺贝尔化学奖授予美国科学家Moungi G Bawendi、Louis E Brus和俄罗斯科学家Alexei I Ekimov,以表彰他们发现和开发量子点,这些纳米粒子非常小,尺寸控制着它们的性质。
北欧时报记者魏士杰现场连线采访诺奖得主Moungi Bawendi
问:谢谢主席!我是来自北欧时报的记者。请问量子点有哪些应用?目前取得的成果对可持续发展有何影响?
Moungi教授:事实上,目前已经有很多应用。例如,QLED屏幕的手机,以及用于生物检测等图像设备。此外,还有催化等领域。目前关于量子点的发展还处于起步阶段,我相信在不久的将来,各种应用都会实现。
北欧时报何宗哲连线诺奖提问。/北欧时报 图
问:您认为可控量子点的实现对未来量子计算有什么推进作用吗?
Moungi教授:老实说这个领域是我刚刚涉略的,我本人也十分感兴趣。我所从事的量子点合成对于量子计算来说仅仅是一个起点,但毫无疑问的是量子点在将来拥有巨大的潜力。
北欧时报于东琨采访诺贝尔化学奖评委会Heiner Linke教授
问:谢谢教授接受我们的采访。请问量子点的尺寸和一些发光蛋白质的尺寸类似,它们有什么区别?
Heiner教授:确实它们的尺寸是相似的,但是发光原理是不同的。蛋白质本身的结构会影响它们的发光性质,荧光蛋白发光的原理是通过荧光共振能量转移和荧光分子内部的环状色团吸收能量后进行激发,进而发出荧光。量子点发光是由于电子、空穴以及它们周围环境的相互作用而引起的,当激发能级超过带隙时,量子点就会吸收光子使电子从价带跃迁到导带。
北欧时报于东琨采访诺贝尔化学奖评委会Johan Aqvist
问:第一个问题是关于今天早上发生的提前邮件曝光事故的新闻,一个非常戏剧性的消息。请问您怎么看呢?
Johan教授:对此,这是非常不幸的,我们不知道会发生这事,科学院正在调查此事。现在我认为已经是这样了,但我们对发生的事情没有答案。有些新闻稿是提前几个小时发布的。所以我们很不幸,但我们不知道发生了什么。
于东琨:如果有消息先于新闻发布会透露出来,会对获奖有影响吗?
Johan教授:不,这并不影响会议上宣布的奖项。一切获奖的理由都是因为这些发现的美好与奇妙。但这不应该被提前宣布,也许有一天我们会知道发生了什么。
何宗哲:那么你们在这次新闻发布会后能给出一个解释吗?
Johan教授:我不知道,但这确实是(瑞典皇家科学院)领导的事情。他们正在弄清楚发生了什么。也许他们会公开讲述发生的事情,但这与我们化学奖评审委员会无关。这是我唯一能说的。
于东琨:从现在开始,我们将提出一些科学问题,您可能更愿意回答。就量子点而言,尺寸非常重要。我想知道如果两种不同的材料具有相同的尺寸,性能是否有差异?例如,您有一个10nm的铁晶体和一个10nm的铜晶体。
Johan教授:这就是您通常获得不同属性的方式。你有不同的材料,它们的特性非常不同,各种各样的特性。例如,铁等导体,还有硅等半导体。有些是绝缘体,如碳(金刚石)。当你制作材料时,你通常会混合不同的元素来实现目的。
于东琨:还有一个问题是,量子点的合成成本如何?
Johan教授:也恰好说明了它的优势,因为它非常便宜。但是在一些物理法制备材料的例子中,他们需要实现半导体效应而不是制备粒子。这对于制备手段要求很高,你需要非常特殊的超真空设备和非常昂贵的实验。
北欧时报采访诺贝尔化学奖评委会邹晓冬(Xiaodong Zou)
于东琨:邹教授您好,我们想知道同样是10纳米的量子材料,多面体和平面层状粒子在性质上有什么区别?
邹教授:是有区别的。从理论上来说,形状不同,电子从导带到价带需要的能量是不一样的。所以如果是二维材料,需要有基底来支撑。今年获奖的量子点的优势是它们可以分散到溶剂里,所以可以对其进行掺杂。然后通过改变不同的尺度,性质也会有巨大差异。而它们都是基于同样的理论,那就是量子效应。
获奖者简介
Moungi G.Bawendi,1961年生于法国巴黎。1988年博士毕业于美国芝加哥大学。现为麻省理工学院教授。
Louis E.Brus,1943年生于美国俄亥俄州克利夫兰。1969年博士毕业于美国纽约哥伦比亚大学。现为纽约哥伦比亚大学教授。
Alexei I.Ekimov,1945年出生于前苏联。1974年博士毕业于俄罗斯圣彼得堡Ioffe物理技术学院。曾任美国纽约纳米晶体技术公司首席科学家。
他们为纳米技术埋下了重要的种子
2023年诺贝尔化学奖奖励量子点的发现和合成,量子点是非常微小的纳米粒子,它们的大小决定了它们的性质。这些纳米技术的最小组成部分可以在电视和LED灯中传播光线,还可以指导外科医生切除肿瘤组织,以及在其他许多方面发挥作用。
每个学化学的人都知道,一种元素的性质是由它有多少电子决定的。然而,当物质缩小到纳米尺度时,就会出现量子现象:这些都是由事物的大小决定的。2023年诺贝尔化学奖得主成功地制造出了小到其性质由量子现象决定的粒子。这种被称为量子点的粒子在纳米技术中非常重要。
“量子点有许多迷人而不寻常的特性。重要的是,它们的颜色取决于它们的大小,”诺贝尔化学委员会主席Johan?qvist说。
物理学家早就知道,理论上,纳米粒子中可能出现与尺寸有关的量子效应,但当时几乎不可能在纳米尺度上进行雕刻。因此,很少有人相信这些知识会付诸实践。
然而,在20世纪80年代早期,Alexei l.Ekimov成功地在有色玻璃中创造出了依赖于尺寸的量子效应。这种颜色来自氯化铜的纳米颗粒,Ekimov证明了由于量子效应的存在,仅仅粒子的大小就能影响玻璃的颜色。
几年后,Louis Brus在世界上首次证明了在流体中自由漂浮的粒子存在大小依赖的量子效应。
1993年,Moungi Bawendi彻底改变了量子点的化学生产,产生了几乎完美的粒子。这种高质量对于它们在应用中使用是必要的。
量子点现在照亮了基于QLED技术的电脑显示器和电视屏幕。它们还为一些LED灯的光线增添了细微差别,生物化学家和医生用它们来绘制生物组织图。
因此,量子点给人类带来了最大的好处。研究人员相信,在未来,它们可以为柔性电子产品、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信做出贡献——所以我们才刚刚开始探索这些微小粒子的潜力。
瑞典式解读
如果你家里有一台QLED屏幕的电视,你已经获得了今年的诺贝尔化学奖技术。QLED屏幕由量子点覆盖的LED灯组成。这使得图像的色彩渲染和艺术中断都比屏幕仅由LED灯组成的更好。
但量子点的用途远不止这些。它们可用于在太阳能电池中捕获太阳光,但也可用于医疗诊断,预计将改进X射线等成像技术。
量子点是一种非常小的晶体半导体,只有几纳米大小,也就是十亿分之一米。在这个微小的世界里,物质获得了今年诺贝尔奖得主发现的量子特性可以被利用。
量子点吸收光。然后,当光被重新发射时,颜色被设置,量子点的大小决定了它将是什么颜色。如果一个量子点大为2纳米,它就会发射短波蓝光,而同一材料中的一个量子点大为6纳米,它就会发射更多的长波红光。
2023年的诺贝尔奖单项奖金为1100万瑞典克朗(约合人民币722.58万元),相比去年增加了100万瑞典克朗。
发布会现场。/北欧时报 图
早在20世纪80年代初,阿列克谢·埃基莫夫是当时苏联第一个在彩色玻璃中创造尺寸依赖性量子效应的人。路易斯·布鲁斯随后证明,同样的效果也可以在漂浮在液体中的粒子中找到。1993年,Moungi Bawendi彻底改变了量子点的生产,生产出完美质量的量子点。
三位获奖者都活跃在美国。
得奖者被曝光得太早了。
获奖者与早间发出的新闻稿中公布的完全相同,诺委会提前曝光的邮件不经意地从早上皇家科学院邮件系统发出。据瑞典电视台网SVT称,皇家科学院KVA以前从未预先披露诺贝尔奖得主,这是破天荒的事,正如粒子纳米信息一样不攻自破!
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