2023諾貝爾化學獎:量子點改變了從電視顯示到癌症成像的一切

2023年諾貝爾化學獎頒給了三位在量子點研究和開發方面取得重要貢獻的科學家。量子點廣泛應用於LED燈和電視屏幕,還在癌症手術中被外科醫生使用。

Moungi Bawendi、Louis Brus 和 Alexei Ekimov 由於他們在“納米世界”的突出貢獻,被諾貝爾化學委員會稱讚爲先驅。該獎項於週三在瑞典首都斯德哥爾摩公佈。

諾貝爾化學委員會主席 Johan Aqvist 表示:“很多人曾認爲製造如此小的粒子是不可能的,但今年的得獎者做到了。”

委員會成員 Heiner Linke 在頒獎儀式上闡釋了得獎者的研究成果之所以具有革命性的原因:“關於量子點的特別之處在於,通過改變其大小,你就可以改變其性質,例如顏色。這非常罕見。”

他繼續說:“想象一下,你想染T恤——紅色、綠色、黃色、藍色。通常,你會爲每種顏色使用不同的分子。不同的原子配置會產生不同的顏色。但由於這些科學家在納米技術上的研究,量子點使我們能夠使用相同的原子和結構,僅僅通過改變大小和原子的數量就可以獲得新的顏色。”

Bawendi 是麻省理工學院的教授,Brus 是哥倫比亞大學的名譽教授,都是美國人。Ekimov 是俄羅斯人,目前在紐約的 Nanocrystals Technology Inc. 工作。

Bawendi 在接到來自斯德哥爾摩的通知後告訴記者,他對這一消息感到“非常驚訝和榮幸”,並計劃通過在麻省理工學院教授他的課程來慶祝這一成就。

在“納米世界”中,物質的規模可以達到百萬分之一毫米。在這個尺度上,會出現稱爲“量子效應”的奇異現象。

量子點只包含幾千個原子。從大小上說,一個量子點之於足球,就如一個足球之於地球。

當光線穿過量子點時,它們會發出特定的顏色,這取決於點的大小。大點發紅光,小點發綠光或藍光。

粒子大小的微小變化會改變其顏色。

得獎者的研究使得科學家能夠利用納米世界的特性,現在量子點廣泛應用於家用電視和手術室。

它們現在廣泛用於電視,相比傳統的LCD屏幕,它們提供了更鮮豔、更準確的顏色,並且使用的能量更少。

這些量子點在醫學診斷中也有廣泛應用。醫生使用它們來標記能夠與癌症腫瘤結合的分子,從而幫助外科醫生分辨健康組織和病變組織。

在1980年代,Ekimov 在有色玻璃中展示了量子效應與大小的關係。幾年後,Brus 成爲第一個證明液體中懸浮的粒子存在與大小有關的量子效應的科學家。

到了1993年,Bawendi 改變了量子點的化學制造方式,產出了諾貝爾委員會所稱的“幾乎完美的粒子”。這一進步使得量子點得以在各種應用中被利用。

美國化學學會主席 Judith Giordan 對獲獎者的工作表示讚賞。

Giordan 表示:“這是一個非常重要的發現。事實上,它在幾十年的時間裏從一個理論現象發展到在實驗室中製造,然後能夠在受控數量中進行生產……它能產生如此寬範圍的波長和顏色,簡直是非常了不起。”

不幸的是,諾貝爾委員會的討論通常是絕對保密的,提名名單從不公開,獲獎者在正式公告前僅短暫被通知。但在週三的正式公告前,瑞典科學院不慎泄露了三位獲獎者的名字。

瑞典報紙 Aftonbladet 發佈了一份聲稱來自科學院的電子郵件的副本。Aqvist 在公告前告訴公衆,那封電子郵件是一個“錯誤”,並強調最終決定尚未做出。但幾小時後,被泄露的名字被證實是獲獎者。

皇家瑞典科學院祕書長 Hans Ellegren 在公告儀式上表示:“確實,這是非常不幸的。我們非常遺憾這種情況的發生。”

他補充說:“由於某種至今未知的原因,一份新聞稿被髮送出去。我們今天早上努力調查這究竟是怎麼發生的,但目前我們還不清楚。我們非常遺憾這種情況的發生。值得注意的是,這並沒有影響獎項的授予。”

泄露的新聞稿

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