量子点：绘制绚丽纳米世界

瑞典皇家科学院10月4日宣布，将2023年诺贝尔化学奖授予美国麻省理工学院教授蒙吉·巴文迪、美国哥伦比亚大学教授路易斯·布鲁斯和美国纳米晶体科技公司科学家阿列克谢·叶基莫夫，以表彰他们在发现和合成量子点方面所作出的贡献。他们的研究成果为纳米技术“播下了重要的种子”。

一般而言，元素的性质取决于它有多少电子。然而，当半导体收缩到纳米尺寸时，会出现一个奇特的现象：尺寸越小，能带宽度变大，出现“蓝移”，即发光越来越蓝；尺寸越大，能带宽度变小，出现“红移”，即发光越来越红。这种奇特现象也被称为“量子尺寸效应”。

量子点是一种半导体纳米颗粒，其尺寸非常小，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颗粒，光的颜色会不一样。

量子点最突出的应用就是新一代显示屏——QLED，Q是量子点首字母缩写。“由于不同尺寸大小组成的量子点受激发后会呈现出不同的颜色，能覆盖可见光区域，因此可作为新一代显示发光材料。”上海理工大学材料与化学学院铋科学研究中心副教授李钰皓解释，如此呈现出来的色彩更纯、更丰富，因此视觉感受更接近人眼看到的，屏幕画质变得“更好看、更养眼”。

除了量子点电视，它还有什么应用前景？

太陽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廉孜超介绍，现在的太阳能电池大多使用的是单晶硅材料，量子点比硅吸收太阳光的范围更广，而且对光的吸收能力强，再加上在溶液中合成和后续处理量子点比较简易方便，因此量子点在太阳能电池中将有很大的应用潜力。

李钰皓教授介绍，由于量子点的发光谱峰更窄，不易发生串色现象，能同时对细胞内多种特定物质进行持续追踪，可应用在肿瘤标志物的分析检测、荧光手术导航中。目前这一技术在我国已进行小范围的临床使用。

量子点在催化领域也能施展拳脚。比如通过光催化来分解水，产生氢气；通过光催化，把二氧化碳转化成一氧化碳、甲烷，量子点在再利用二氧化碳方面有很多优势。

量子点在量子计算机方面也能应用，如用电场约束法来合成量子点，可调控其量子特性用于制造量子计算机。

（据新华社讯）