什么是量子点？为什么说诺奖颁了个“理综奖”？

10月4日，美籍法国-突尼斯裔化学家蒙吉·巴文迪，美国化学家路易斯·布鲁斯和俄罗斯物理学家阿列克谢·叶基莫夫因“发现和合成量子点”获得2023年诺贝尔化学奖。

这是10月4日在瑞典斯德哥尔摩拍摄的2023年诺贝尔化学奖公布现场。 新华社发

结果一经公布，有网友笑称这是颁了个诺贝尔“理综奖”。为什么这么说？量子点到底是什么，与我们的生活有什么关联？

量子点是什么？

量子点是一种非常小的半导体，又称半导体纳米晶。

有多小？其一般为球形或类球形，直径常在2-20 纳米之间，而人的头发的直径约是10万纳米。5000个量子点排成一列，还不如一根头发粗。

当物质缩小到纳米尺度时，很多时候就不再遵循经典物理的定律，而开始出现量子效应。牛顿和爱因斯坦在这个尺度上都“说了不算”，目前只有量子理论能解释原子和分子现象中的细节。

换句话说，物体缩小到一定的尺度，其性质就会由量子现象决定。量子点就是如此微小的结构，它们具有独特的光学和电学性质，在许多领域具有广泛的应用前景。

广纳珈源（广州）科技有限公司（下称“广纳珈源”）总经理、博士刘文勇介绍，以目前研究最广泛的硒化镉(cdse)量子点为例，其本体硒化镉为黑色粉末，通常并没有荧光效应；而溶液合成的硒化镉量子点，可以通过改变尺寸，实现由蓝光到红光的多种颜色发光。

今年的诺贝尔化学奖得主们，作为先驱者成功地发现并制造出了量子点——

在20世纪80年代早期，阿列克谢·叶基莫夫成功地在有色玻璃中发现了纳米尺寸的量子效应，证明了可以通过粒子大小影响玻璃的颜色。

几年后，路易斯·布鲁斯成为世界上第一位证明在流体中自由漂浮的纳米粒子存在大小依赖的这一量子效应的科学家。

1993年，蒙吉·巴文迪彻底改变了量子点的化学合成方式，产生了几乎完美的粒子。

量子点有什么用？

听起来难懂的量子点，实际上早已出现在我们身边。在电视行业，量子点显示（qled）已经实现产业化。

量子点具有窄缝宽、高荧光效率、峰位可调、稳定性好、便于溶液法加工等优势，是目前最优的光学荧光材料之一。

刘文勇介绍，量子点通过水氧保护技术，以扩散板或薄膜的形式附着在led背板上，在吸收led发出的蓝光后，转换成红光和绿光，组合成标准的rgb三基色。

这样的转换过程，与以往的led白光转换相比，效率更高，且转化的红、绿光也比以往led转化的纯度要高，表现出来就是色彩更丰富艳丽。

除此之外，在能源领域，量子点被应用于太阳能电池，能带来更高的能量转换效率；在生物医学领域，由于量子点具有可调控的发光性能和较长的寿命，它们成为了高分辨率生物成像的理想工具，科学家们可以利用量子点的特性标记和追踪细胞、分子和组织，从而深入研究生物体内部的结构和功能。

今年8月3日，工业和信息化部、国务院国资委发布《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》，列明“量子点材料”是国家15项产业化重点发展前沿材料之一。

中国科学院院士、国家纳米科学中心主任、广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院（下称“广纳院”）创始院长赵宇亮认为，量子点技术发展已经有50年的历史，但在发展过程中，目前最需要解决的是产业化问题。

近日，广纳珈源增资签约仪式在广纳院本部园区举行。广纳珈源董事长朱小波介绍，广纳珈源是广纳院孵化的量子点材料创新企业。2021年广纳院引进“新型显示用半导体荧光量子点的研发及产业化”项目，经过技术攻关，开发出全球首款兼具创新性和实用性达到商业应用标准的量子点光学扩散板。

目前，广纳院已完成对量子点项目团队科技成果的赋权，以知识产权出资的方式支持广纳珈源公司利用创新科技成果实施产业化，公司在广州开发区建有4000平方米的研发和生产基地。

10月4日，在瑞典斯德哥尔摩的2023年诺贝尔化学奖公布现场，评委会专家解读今年诺贝尔化学奖得主的研究成果。新华社发

为什么说这是“理综奖”？

今年的诺贝尔化学奖，让一些化学爱好者和化学领域科研工作者大呼“看不懂”，有人更笑称这是颁了个“理综奖”。

为什么这么说？实际上，与量子点相关或相近的领域，近年来也曾获得过诺贝尔奖，但都是物理学奖。

就在去年，诺贝尔物理学奖被授予阿斯派科特、克劳瑟和蔡林格，以表彰他们对于量子光学和原子物理方面的实验研究工作，尤其是在验证贝尔不等式方面先驱性的工作。这是量子理论的研究。

2014年，诺贝尔物理学奖被授予赤崎勇、天野浩以及中村修二，以表彰他们发明了蓝色发光二极管（led）｡led发光层与量子点显示技术的核心原理，实际上都是量子局限效应。

不过，诺贝尔化学奖似乎一直有“理综”传统。

近十余年间，该奖项多次被颁发给生命科学研究，还曾发给超分辨率荧光显微镜（2014年）和冷冻电镜（2017年）这两项主要用于生物学研究的技术设备。

在学科交叉相融愈发普遍的今天，诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖、化学奖之间的差异似乎在缩小——就在前天，诺贝尔生理学或医学奖颁给了3位mrna研究者，而他们也是去年诺贝尔化学奖的热门人选之一。