日前，2023年诺贝尔化学奖花落“量子点”。美籍法国–突尼斯裔化学家蒙吉G.巴文迪（MoungiG.Bawendi），美国化学家路易斯E.布鲁斯（LouisE.Brus）和俄罗斯物理学家阿列克谢I.叶基莫夫（AlexeiI.Ekimov）因“发现和合成量子点”获得2023年诺贝尔化学奖。

量子点是一类微小颗粒，已经应用在多个领域。例如，电视屏幕和LED灯的光线传导都与量子点相关，它们可以催化化学反应，发出的光线也能为外科医生照亮肿瘤组织。

据中国科学院半导体研究所研究员杨晓光介绍，我国在《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》中，明确提出发展量子点材料。目前，我国在量子点材料相关科研和产业方面，均处于国际领先水平，可将其打造为我国未来的长板产业。

量子点材料是什么？

量子点材料是一种准零维的纳米材料，由少量的原子构成，具有高发光效率、高色纯度、高色域、可溶液加工等特点。量子点材料具体包括蓝色磷光材料、硅基量子点频梳激光器材料等，可应用于新一代信息技术等领域。

量子点技术是如何发展与推进的？

与诸多改变人类发展进程的重大发现一样，量子点也是被偶然发现的。阿列克谢I.叶基莫夫于1980年在研究彩色玻璃时发现了纳米颗粒的尺寸依赖性质，标志着量子点的发现；1983年，路易斯E.布鲁斯在研究硫化镉胶体溶液后提出了量子点光学性质的量子尺寸效应；蒙吉G.巴文迪于1993年提出了具有划时代意义的“热注射法”，制备出了均匀、尺寸可调的高质量量子点，极大地推动了该研究领域的发展。三位科学家的突破性工作为量子点技术的发展铺平了道路，将其从实验室推向实际应用。

据杨晓光介绍，在半导体领域，1986年，日本东京大学的荒川教授（Arakawa）提出并预测了半导体材料结构从二维量子阱演变到零维量子点后材料性能的变化。此后，将量子点材料应用于光电器件，特别是激光器成为重要的技术发展趋势。一个典型例子是量子点激光器可以在200℃的高温下正常工作，远超传统半导体激光器的工作温度上限。

量子点材料可应用于哪些领域？

　　据厦门大学材料学院教授解荣军介绍，量子点材料最具商业价值的应用是在高清显示领域，包括电视、电脑、平板电脑、手机等，具有万亿级市场规模。在精确控制下不同尺寸的量子点，在受到外来能量激发后，可发出对应波长的光，这是量子点材料用于显示应用的第一个关键优势。量子点材料的第二个关键优势是它们的发光光谱非常窄，使得其发光颜色异常纯净，使显示屏幕可以呈现更鲜艳、更真实的颜色。溶液可加工性是量子点材料的第三个关键优势，这意味着材料加工成本低且与多种化学溶剂有兼容性。

事实上，量子点显示只是一道“开胃菜”。量子点材料并未止步于显示，生物成像、传感器、太阳能电池等都将成为它的应用落地场景。

“今天，量子点材料已成为纳米技术中不可或缺的部分，在生物化学、医学等领域，量子点材料都具有广泛的应用。”解荣军表示，量子点材料抗退化，亮度是有机染料的10—20倍，该特性可以使量子点荧光探针对细胞生命过程进行更长时间的跟踪；量子点材料具有化学惰性且具有较大的比表面积，保证了较高的载药能力，因此可以在生物系统中标记纳米载体，适用于治疗性药物输送；量子点材料还具有表面修饰的可行性，可以通过相互作用与肽、碳水化合物、DNA片段、病毒和天然产物进行生物偶联。这些应用不仅显示了量子点材料在生物医学研究中的潜力，也为我们提供了探索生命过程和疾病治疗的新途径。

杨晓光表示，目前我国在量子点材料研究及其产业应用方面，均处于国际先进水平。量子点材料很有希望成为我国在光电、信息、显示等领域的“强手棋”。“诺贝尔奖的颁布带动了量子点材料的关注度，有望进一步推动其产业化发展，使其在更多领域发挥价值。”解荣军表示。

图片来源|我图网

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