量子点研究人员荣获诺贝尔化学奖——《华尔街日报》

化学奖授予了量子点研究，这种微小颗粒被广泛应用于从电视屏幕到医学成像的各个领域。图片来源：Claudio Bresciani/TT新闻社/美联社三位科学家因在量子点研究上的贡献获得了诺贝尔化学奖，这些微小颗粒为屏幕和医疗程序增添了色彩。

诺贝尔委员会周三宣布，蒙吉·巴文迪、路易斯·布鲁斯和阿列克谢·叶基莫夫因对量子点的研究获得化学奖，这些半导体颗粒仅有几纳米大小。它们已被整合到电视屏幕中，并在外科医生切除肿瘤组织时提供引导。

研究人员希望量子点最终能帮助开发柔性电子设备、更薄的太阳能电池和加密通信。

叶基莫夫和布鲁斯独立发现了制造量子点的可能性，而巴文迪则彻底革新了它们的生产方式。在他们的工作之前，很少有人认为纳米颗粒理论上可能产生的效应会得到实际应用。

“长期以来，没有人认为你真的能制造出如此微小的颗粒，”诺贝尔化学委员会主席约翰·阿克维斯特说。

量子点现已实现大规模生产，使照明更加节能，并在电子设备上呈现精确色彩。生物化学家利用量子点绘制细胞和器官图谱。

“这项发现的价值不可估量，而我们才刚刚开始探索其潜力，”美国化学学会主席朱迪思·乔尔丹表示。

巴文迪是麻省理工学院的化学家，布鲁斯则隶属于哥伦比亚大学。俄罗斯物理学家叶基莫夫任职于总部位于纽约的纳米晶体技术公司。

获奖者名单在瑞典媒体提前曝光。诺贝尔委员会此类泄密事件实属罕见。瑞典皇家科学院秘书长汉斯·埃勒格伦称新闻稿被提前发送。他表示学院正在调查事件原因。

“我们对这一意外深表遗憾，”埃勒格伦说道。

量子点体积微小，其颜色等特性取决于尺寸而非化学组成。最小尺寸呈现蓝色，较大尺寸则发射黄光与红光。这是因为当粒子缩小时，电子被压缩聚集从而获得更高能量，导致量子点释放不同波长的光。熔点等其他特性也会随之改变。

“这类材料显色度极高，色彩界定极其精准，”田纳西大学与橡树岭国家实验室纳米材料专家里戈韦托·卡斯蒂略·阿德文库拉指出。他坦言虽然成本高于常规材料，但发光效率更胜一筹。

早在20世纪30年代就有学者预言过此类效应，但直到80年代初，研究彩色玻璃的叶基莫夫才首次通过实验证实。叶基莫夫着迷于单一物质能制造不同色泽玻璃的现象，他通过制备染色玻璃并进行X射线分析取得突破。

玻璃中形成了微小的晶体颗粒，其吸收的光线颜色取决于颗粒尺寸。这位物理学家意识到自己观测到了量子效应。委员会表示，叶基莫夫的论文发表在苏联期刊上，铁幕另一侧的研究人员难以获取。

布鲁斯在美国贝尔实验室取得类似发现时，并不知道叶基莫夫的研究成果。当时他正在研究悬浮在液体中的光捕获粒子，注意到这些粒子在实验台上放置后光学性质会改变（可能是因体积增长所致）。当他制备出更小的颗粒时，观察到了与叶基莫夫相同的效应。

布鲁斯表示他因熟睡错过了诺贝尔委员会的电话。被持续铃声吵醒后，他回拨了其中一个未接来电，结果接到迈阿密电视台询问获奖感言的采访请求。

“我当时只想着好好睡一觉，根本没考虑诺贝尔奖的事。“布鲁斯坦言。

即便在这两项发现之后，控制粒子尺寸仍很困难，其质量往往难以预测。曾在布鲁斯实验室受训的巴文迪决心攻克这一难题。

巴文迪周三表示，量子点的制备经历了大量试错。1993年在麻省理工学院，他的团队将形成微小晶体的物质注入加热液体中，通过改变溶液温度调控晶体尺寸，最终取得突破。

“理解物理现象是我们的初衷，但首先必须创造材料。“巴文迪说，“我从未想过能实现规模化生产，更没料到它们会在消费领域产生实际影响。”

写信给布丽安娜·阿博特，邮箱：[email protected]

更正与补充说明朱迪思·乔尔丹是美国化学学会主席。本文早期版本错误地将她称为美国癌症学会主席。（已于10月4日更正）

刊登于2023年10月5日印刷版，标题为《量子点研究者荣获诺贝尔化学奖》。