量子點研究人員榮獲諾貝爾化學獎——《華爾街日報》

化學獎授予了量子點研究，這種微小顆粒被廣泛應用於從電視屏幕到醫學成像的各個領域。圖片來源：Claudio Bresciani/TT新聞社/美聯社三位科學家因在量子點研究上的貢獻獲得了諾貝爾化學獎，這些微小顆粒為屏幕和醫療程序增添了色彩。

諾貝爾委員會週三宣佈，蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和阿列克謝·葉基莫夫因對量子點的研究獲得化學獎，這些半導體顆粒僅有幾納米大小。它們已被整合到電視屏幕中，並在外科醫生切除腫瘤組織時提供引導。

研究人員希望量子點最終能幫助開發柔性電子設備、更薄的太陽能電池和加密通信。

葉基莫夫和布魯斯獨立發現了製造量子點的可能性，而巴文迪則徹底革新了它們的生產方式。在他們的工作之前，很少有人認為納米顆粒理論上可能產生的效應會得到實際應用。

“長期以來，沒有人認為你真的能製造出如此微小的顆粒，”諾貝爾化學委員會主席約翰·阿克維斯特説。

量子點現已實現大規模生產，使照明更加節能，並在電子設備上呈現精確色彩。生物化學家利用量子點繪製細胞和器官圖譜。

“這項發現的價值不可估量，而我們才剛剛開始探索其潛力，”美國化學學會主席朱迪思·喬爾丹表示。

巴文迪是麻省理工學院的化學家，布魯斯則隸屬於哥倫比亞大學。俄羅斯物理學家葉基莫夫任職於總部位於紐約的納米晶體技術公司。

獲獎者名單在瑞典媒體提前曝光。諾貝爾委員會此類泄密事件實屬罕見。瑞典皇家科學院秘書長漢斯·埃勒格倫稱新聞稿被提前發送。他表示學院正在調查事件原因。

“我們對這一意外深表遺憾，”埃勒格倫説道。

量子點體積微小，其顏色等特性取決於尺寸而非化學組成。最小尺寸呈現藍色，較大尺寸則發射黃光與紅光。這是因為當粒子縮小時，電子被壓縮聚集從而獲得更高能量，導致量子點釋放不同波長的光。熔點等其他特性也會隨之改變。

“這類材料顯色度極高，色彩界定極其精準，”田納西大學與橡樹嶺國家實驗室納米材料專家裏戈韋託·卡斯蒂略·阿德文庫拉指出。他坦言雖然成本高於常規材料，但發光效率更勝一籌。

早在20世紀30年代就有學者預言過此類效應，但直到80年代初，研究彩色玻璃的葉基莫夫才首次通過實驗證實。葉基莫夫着迷於單一物質能製造不同色澤玻璃的現象，他通過製備染色玻璃並進行X射線分析取得突破。

玻璃中形成了微小的晶體顆粒，其吸收的光線顏色取決於顆粒尺寸。這位物理學家意識到自己觀測到了量子效應。委員會表示，葉基莫夫的論文發表在蘇聯期刊上，鐵幕另一側的研究人員難以獲取。

布魯斯在美國貝爾實驗室取得類似發現時，並不知道葉基莫夫的研究成果。當時他正在研究懸浮在液體中的光捕獲粒子，注意到這些粒子在實驗台上放置後光學性質會改變（可能是因體積增長所致）。當他製備出更小的顆粒時，觀察到了與葉基莫夫相同的效應。

布魯斯表示他因熟睡錯過了諾貝爾委員會的電話。被持續鈴聲吵醒後，他回撥了其中一個未接來電，結果接到邁阿密電視台詢問獲獎感言的採訪請求。

“我當時只想着好好睡一覺，根本沒考慮諾貝爾獎的事。“布魯斯坦言。

即便在這兩項發現之後，控制粒子尺寸仍很困難，其質量往往難以預測。曾在布魯斯實驗室受訓的巴文迪決心攻克這一難題。

巴文迪週三表示，量子點的製備經歷了大量試錯。1993年在麻省理工學院，他的團隊將形成微小晶體的物質注入加熱液體中，通過改變溶液温度調控晶體尺寸，最終取得突破。

“理解物理現象是我們的初衷，但首先必須創造材料。“巴文迪説，“我從未想過能實現規模化生產，更沒料到它們會在消費領域產生實際影響。”

寫信給布麗安娜·阿博特，郵箱：[email protected]

更正與補充説明朱迪思·喬爾丹是美國化學學會主席。本文早期版本錯誤地將她稱為美國癌症學會主席。（已於10月4日更正）

刊登於2023年10月5日印刷版，標題為《量子點研究者榮獲諾貝爾化學獎》。