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瑞典皇家科学院常务秘书汉斯·埃勒格伦当天在皇家科学院会议厅公布了获奖名单和主要成就。 他表示,今年化学奖的研究成果为纳米技术“播下了重要的种子”。
瑞典皇家科学院在当天发布的新闻稿中表示,今年的获奖者发明并改进了20世纪80年代和90年代制造量子点的技术。 如今,量子点“点亮”了基于 QLED(量子点发光二极管)技术的计算机显示器和电视屏幕,它们还为一些 LED(发光二极管)灯的光线增添了细微差别,这些灯也被生物化学家和生物化学家使用。医生用它们来绘制生物组织图。
据报道,巴文迪1961年出生于法国,是美国麻省理工学院教授; 布鲁斯1943年出生于美国,美国哥伦比亚大学教授; 叶基莫夫1945年出生于苏联,是美国纳米晶体技术公司教授、前首席科学家。
10月4日,蒙吉·巴万迪(Mongi )、路易斯·布鲁斯(Louis Bruce)和阿列克谢·叶基莫夫( )因“量子点的发现和合成”而被授予2023年诺贝尔化学奖。
量子点到底是什么? 量子点的色彩表达能力是如何被发现的? 其应用前景如何?
一般来说,元素的性质取决于它有多少电子。 然而,当半导体缩小到纳米尺寸时,会出现一种奇特的现象:尺寸越小,能带宽度变大,出现“蓝移”,即发光变得越来越蓝; 尺寸越大,能带宽度越小,发生“红移”,辉光变得越来越红。 这种奇特的现象也被称为“量子尺寸效应”。
量子点是尺寸非常小的半导体纳米颗粒,范围从几纳米到十几纳米。 硒化镉、磷化铟等是常见的量子点材料。 由于量子尺寸效应,不同尺寸的硒化镉纳米粒子发出的光的颜色也会不同。
诺贝尔化学委员会主席约翰·奥奎斯特表示:“量子点具有许多迷人且不寻常的特性。重要的是,它们根据尺寸的不同而具有不同的颜色。”
量子点是近40年来为数不多的实现产业化的纳米材料之一,具有巨大的发展潜力。
量子点最突出的应用是新一代显示屏——QLED,其中Q是量子点的缩写。 “由于不同尺寸的量子点在激发时会呈现不同的颜色,并且可以覆盖可见光区域,因此可以用作新一代显示发光材料。” 上海理工大学材料与化学学院铋研究中心副教授李宇浩解释道,因此呈现的色彩更加纯净、丰富,因此视觉体验更加接近人眼所看到的,而且屏幕质量变得“更好看、更引人注目”。
索尼在2013年推出了全球首款量子点电视,但迄今为止量子点电视还没有“飞进寻常百姓家”。 “这主要是材料成本的问题,如果成本能够降低,相信会得到更广泛的应用。” 复旦大学化学系教授董鞍钢表示。
除了量子点电视之外,它还有哪些应用前景?
在太阳能电池中使用量子点材料可以提高光电转换效率。 上海理工大学材料与化学学院特聘教授连子超表示,目前太阳能电池大多采用单晶硅材料。 量子点比硅吸收太阳光的范围更广,具有很强的光吸收能力。 此外,量子点在溶液中的合成和后续加工相对简单方便,因此量子点在太阳能电池中将具有巨大的应用潜力。
“由于量子点的发射光谱峰较窄,不易出现串色现象。它们可以同时连续追踪细胞内多种特定物质,可用于肿瘤标志物和荧光的分析检测手术导航。” 李宇豪告诉记者,目前这项技术在我国已经小规模应用于临床。
量子点还可用于催化领域。 李宇浩教授介绍,比如利用光催化分解水制氢; 通过光催化,二氧化碳转化为一氧化碳和甲烷。 量子点在二氧化碳的再利用方面有很多优势。
量子点也可用于量子计算机。 例如,利用电场约束方法合成量子点,可以控制其量子特性来创建量子计算机。 目前,我校铋科学研究中心正在研究铋元素量子点的合成,以拓展量子点在生物医学和光电催化方面的应用。
上海科技大学物理学院研究员宁志军表示,上海科技大学光电转换材料与器件实验室也在开展量子点表面态和自组装的研究,并将其应用于红外探测器件。 未来,量子点还可用于新兴光电器件,如红外探测器、太阳能电池器件等。
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