Квантовые точки: что это такое и почему за них дали нобелевскую премию?
Квантовые точки: что это такое и почему за них дали нобелевскую премию?
Нобелевскую премию по химии в 2023 году присудили за открытие и исследование (синтез) квантовых точек. Лауреатами стали Мунги Бавенди (Moungi G. Bawendi), Луис Брюс (Louis E. Brus) и Алексей Екимов (Alexei I. Ekimov).
Квантовая точка — её еще называют искусственным атомом — фрагмент полупроводника, в котором электроны находятся в потенциальной яме — «заперты» и не могут свободно двигаться по всему кристаллу. Свойства квантовых точек зависят от их размеров. Чем они важны, объясняет заместитель директора по научной работе Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин.
«Квантовые точки открыли возможность использовать один и тот же материал для разных оптических приложений: поглощать и излучать свет разной длины волны. Если есть квантовые точки, размером от единиц до десятков нанометров, то, в некоторых случаях, мы можем охватить весь видимый спектральный диапазон или диапазон от ультрафиолетового до инфракрасного. Это значит, что мы можем делать приборы в широком спектральном диапазоне: например, всецветные дисплеи, имея только один материал, допустим селенид кадмия или сульфид кадмия.
Не меняя состав материала, а меняя только размер микрокристаллитов (как их называли Нобелевские лауреаты на заре открытия, сейчас мы понимаем, что это нанокристаллы), можно кардинально изменять физические свойства — оптические, электронные и другие.
Алексей Екимов впервые провёл экспериментальное наблюдение спектров поглощения микрокристаллов и дал очень понятное качественное и количественное объяснение, которое до сих пор используется для описания электронных спектров в квантовых точках.
Двое других нобелиатов — Луи Брюс и Мунги Бавенди разработали технологию создания нанокристаллов одного размера, ученые стремились получить монодисперсные массивы квантовых точек одинакового размера простым методом коллоидного синтеза. Метод — дешёвый, скоростной и позволяет получить качественные структуры, высокого кристаллического совершенства.
Область применения квантовых точек быстро расширяется, сейчас это может быть и сфера биомедицины, диагностики. Поскольку квантовые точки — это сверхмалые объекты, которые могут светиться в ответ на облучение светом определенной длины волны, то при некоторых условиях они позволят, к примеру, визуализировать опухоль, или могут использоваться как диагностические маркеры».
Источник: ИФП СО РАН.
