除了泄密乌龙，这届诺贝尔化学奖没“出乎意料”

除了泄露秘密外，这种诺贝尔化学奖不是“意外的”

10月4日，2023年诺贝尔化学奖授予麻省理工学院教授Moungi G. Bawendi，哥伦比亚大学教授Louis E. Brus和俄罗斯科学家Alexey I. Ekimov的“发现和合成量子点”，这是在“量子点的发现和综合”

令人惊讶的是，今年的诺贝尔化学奖遇到了一个非常罕见的“泄漏”：在正式宣布皇家瑞典科学和秘书处之前，这三位科学家的名字提前了很多时间。

但是，几位科学家在接受《中国科学》每日采访时说，这三人“不是出乎意料的”赢得了奖项。

记者从采访中得知，三位诺贝尔奖获得者都有许多未知的故事。例如，Bawendi曾经冒着生命危险在300℃的高温下合成单分散的量子点，并最终获得诺贝尔奖。

布鲁斯与许多中国科学家有联系，并且是中国科学院教授爱因斯坦的教授。这次开yun体育官网入口登录app，他与他的前博士博文迪（Bawendi）一起赢得了奖项，该奖项在诺贝尔奖的历史上进行了又一次美丽的演讲：“大师和学徒一起赢得了冠军”。

作为世界上第一个发现“量子点”的人，埃基莫夫的学术影响力似乎已经逐渐消失了，但他并没有错过诺贝尔奖陪审团。

这个诺贝尔化学获奖者奖还有什么其他故事？量子点的应用前景是什么？中国相关研究的趋势是什么？请关注化学领域的几个学者的共享，让我们更接近“量子点”和几个新的诺贝尔奖获得者。

赢得奖项只是时间问题

“中国科学日报”：今年诺贝尔化学奖是否超出了您的期望？

Peng Xiaogang（Zhejiang大学化学系教授和Najing Technology Co.，Ltd。的创始人）：并非出乎意料的是，量子点赢得诺贝尔奖只是时间问题。但是奖项略有出乎意料，“量子点发现和合成”意味着从材料化学的角度评估其科学价值。作为一种新型材料，通常有必要在获得奖励之前达到一定水平的申请。近年来，量子点显示终端已达到100亿美元，因此此时赢得奖项是很正常的。

Pang Daiwen（美国医学与生物工程学会的院士，南凯大学化学学院教授）：这是可以预期的。从几年前开始，我每年都会在教学学生时说：量子点将赢得诺贝尔奖。量子点是具有独特发光特性的新材料和新发现。它们的发光原理也非常新颖，并且具有非常广泛的应用前景。例如，我们的团队首次破产的量子点光扩散板技术已用于超过200万颜色的电视。

中国科学日报：您对三位屡获殊荣的科学家有一些了解吗？

Peng Xiaogang：我认识这三位科学家。 Brus是我的博士后主管，Bawendi是我的博士后主管的初中兄弟。他遇到了许多科学家。他们在科学研究中非常有品味，并且是非常好的学者。科学的所有兴趣旨在解决一些对人类发展具有重要意义的问题，并且他们不太在乎名望和财富。

2012年，布鲁斯被聘为爱因斯坦科学院主席。当时，他以私人人士的身份访问了杭州，并与我呆了两天。那时，我刚从美国回来，创办了一家企业并成立了Najing Technology Company。在此期间，我们处于困难。他非常支持我们的企业家精神。他认为，量子点具有很大的潜力，并且积极同意成为我们的科学顾问，无论薪酬如何，即使有很多困难，我已经支持我们这么多年了。

第三名冠军埃基莫夫（Ekimov）是苏联学者。许多人可能没有想到他这次会赢得这一奖项，因为在过去的几年中，他实际上并没有在美国赢得良好的研究职位，而且他的成绩也没有进入美国学术界。他受到了关注，但他是量子点的最早发现者之一。

Pang Daiwen：1980年，苏联科学家Ekimov正在研究彩色玻璃时，他首先发现了隐藏在其中的量子点。在不同的处理过程之后，在彩色玻璃中形成了不同尺寸的纳米晶体，显示尺寸依赖性光学特性。随后，苏联的亚历山大·埃夫罗斯（Alexander Efros）提出了大小依赖性特性的量子力学原理，进一步加深对量子点发光原理的理解。

1983年，美国的路易斯·布鲁斯（Louis Brus）意外地发现，在研究硫化镉溶胶纳米颗粒时，半导体纳米颗粒的激子吸收随大小而变化。在此基础上，提出了对量子点的第一个激发态能量的著名描述，并提出了量子限制域的著名描述，其量子限制域的能量与其块带隙和大小相关，并且电子孔库仑相互作用活力。关系的理论公式发表在1983年的化学物理学杂志上（J.Chem。Phys。）。

在早期制备的量子点由于其粒径不稳定，结晶度差和许多晶格缺陷而限制了其进一步的研究和应用。 Bawendi曾在BRUS研究团队的博士后研究工作，他提出了时期制作的“热注射方法”。通过控制温度，成核和生长阶段分开，从而制备具有均匀大小和良好结晶度的高质量量子点，从而使它们的应用成为可能。

今年3月，布鲁斯还给我发了一封电子邮件，说他对我们所做的工作印象深刻。今天，我给他发了电子邮件祝贺他。 J. Chem。物理。今年发表了一本特刊，以纪念BRUS发表的第一个研究论文40周年，内容涉及硫化镉胶体的量子尺寸效应。我们还被邀请报告一项工作。

Zhang Yi（中央南大学化学与化学工程学院教授）：值得一提的是，许多学者对Ekimov不熟悉，主要是因为他的工作已经完成了40年以上，很难做到这一点现在在相关的国际会议上。我见过他，但我只能在文学中“认识”他。我不知道他现在是否正在退休。从这个角度来看，这也反映了诺贝尔奖令人鼓舞的独创性的特征。埃基莫夫（Ekimov）可能不是这一领域最好的，他甚至可能不会发表许多一流的文章。他在学术界的影响力今天可能已经逐渐消失，但他是该领域的先驱和基础。一个人。很高兴看到诺贝尔奖总是鼓励那些默默无闻的原始结果的人。

中国科学日报：您如何看待三个获奖者的排名顺序？

郑海明（北京理工学院材料学院教授）：我想，尽管排名没有反映时间的独创性，但应考虑它们对化学领域的贡献。

Bawendi研究团队的重要贡献是冒着生命危险，使用二甲基镉和Bis（三甲基甲硅烷基）硒作为物理真空方法的反应来源，以实现在300℃的高温下单分散量子点的合成。 （尺寸分布小于5％），这表明了纳米材料化学合成的精确控制，从而达到了非常狭窄的发射光谱。这也是他首先排名的原因 - Bawendi报道的方法已经打开了量子点合成化学的研究方向。

关于胶体量子点的研究始于布鲁斯教授。 1982年，当他在贝尔实验室工作时，他意外地发现了水溶液中纳米颗粒的颜色变化，解释了胶体量子点的概念，并发现了纳米颗粒的量子效应。

埃基莫夫（Ekimov）早些时候发现，具有不同颜色的掺杂玻璃会由不同的晶体尺寸带来，这促进了量子点的概念的诞生，并开发了量子点的理论研究。

我从事量子点研究已有20年了，并与这些学者有了一些密切的联系。该奖项还使我能够更深入地体验原始科学的出生和发展。我希望中国未来的科学家也可以理解这些故事并发展。对该领域诺贝尔奖水平的原始贡献，促进了人类社会的发展。

“中国科学日报”：今年的诺贝尔化学奖是否会更加出色？

智洪（Hong Haizheng）：化学合成的贡献是该奖项的基石。这三个获奖者已经开发了纳米颗粒制备方法，并在纳米技术和应用中发挥了非常重要的作用。他们应该获得诺贝尔化学奖。

前景是广泛的，挑战仍然

“中国科学每日”：请介绍量子点。

中央海洪：量子点，也称为半导体纳米晶体，是一个非常有代表性的纳米材料系统。几乎大多数材料都可以使用纳米晶技术方法（例如最近热的钙钛矿）制备。

Pang Daiwen：根据中国国家标准的科学定义，由于电子状态量子域效应，由于中国国家标准标准的晶体纳米颗粒而表现出尺寸依赖性。用外行的话来说，量子点通常是指小于或接近其激子BOHR半径的准零维半导体荧光纳米晶体。 “四零尺寸”是指空间三个维度的尺寸必须在纳米水平上，也就是说，它们小于头发的一千分之一。在如此小的空间中，电子受到限制，其能级不再是连续的，而是分别“量化”。因此，它们的发光特性也具有量化的特征，因此称为量子点。

“中国科学日报”：目前量子点研究的主要应用是什么？

Peng Xiaogang：每个人都知道半导体对人类生活的重要性。作为一种全新的材料开yun体育app入口登录，量子点实际上是纳米纳米级半导体，即在纳米尺度上的单晶，因此它们不仅可以显示半导体本身的某些特征，而且每个量子点也是另一个量子点具有与传统半导体不同的独特特性的系统，特别适合操纵光子，这可能会影响与发光和光电应用相关的所有行业。例如，基于近年来量子点材料合成的开发，全球量子点显示终端产品已达到数百亿美元的规模，并进入了数千个家庭。

Pang Daiwen：在生物医学科学领域，它是生物医学成像的良好标记材料。它的荧光很明亮，只有一个人就可以“点亮”一种病毒。量子点的多色发光特性也可以用于多色编码，与此同时，它可用于进行多指数的快速临床诊断，也可以用于研究发生和发育疾病等。到目前为止，尚无其他荧光标记材料可以与独特特性的量子点匹配。

另一个重要的应用程序是光电显示方面。与磷酸盐相比，量子点具有出色的特性，例如纯发光，高效率和可调节的颜色。因此，它们可以减少能源消耗，改善颜色范围并促进展示行业的升级。同时，大规模应用量子点在展示行业可以节省珍贵的稀土资源。仅在展示行业中，对高质量量子点的需求每年高达数百吨。

此外，量子点在照明，太阳能电池，光催化合成，环境污染物降解，柔性电子设备制造，微传感器等领域也具有巨大的应用前景。

张Yi：目前，量子点被广泛使用，几乎在整个行业中都可以从能源，感应甚至医疗服务中进行。早期的量子点材料有些有毒，例如硫化物镉和牙也尿酸镉，它们具有强烈的荧光作用。经过多年的研究，科学家发现了许多低毒的量子点材料，使其成为生活领域。有一个非常广泛的应用空间。

例如，石墨烯量子点不仅具有很小的粒径（2纳米或更少），而且具有非常好的生物相容性，并且可以达到人体器官和组织之间的特定膜和障碍。该位置是一种非常理想的靶向药物，不必担心阻力。有些人试图将量子点变成综合的诊断和治疗材料。例如，将量子点与多个荧光通道合成，并使用一个荧光条带（可见光范围）发现癌细胞，然后立即切换到另一个带（红外线）以立即杀死它。这听起来很酷吗？

量子点材料在能源中也具有很高的应用值。例如，量子点材料在提高光电和光热转化的效率方面也非常有用。此外，量子点在显示技术，生物成像，传感器和其他领域中起着重要作用。随着量子点的大规模制备技术继续成熟，成本继续下降，量子点将来几乎在所有领域都有应用前景。

“中国科学日”：关于量子点的研究仍然面临哪些困难？

Peng Xiaogang：仍然有很多问题。

首先开元棋官方正版下载，我想强调的是，化学的诺贝尔奖不是量子点，而是“量子点发现和合成”，这是量子点作为新型材料的开发过程。这实际上是该领域最困难的部分。量子点的名称来自量子大小效应，即相同的化学成分。如果纳米晶体大小不同，则其特性明显不同（例如，可从蓝色到红色调制发光颜色）。因此，必须严格控制合成纳米晶体的大小，同时允许其表现出量子效应，这是一件很难的事情。同时，量子点会影响一个以上的行业，每个行业所需的量子点将具有不同的尺寸，包括大小差异。该行业的实施意味着必须为每个应用程序量身定制量子点，这使每个应用程序字段必须个性化所有所需的量子点。这种类型的材料在人类合成化学史上没有先例，因此它们将在处理化学和设备制造方面遇到一些新的挑战。

Pang Daiwen：全世界都在努力工作，但是量子点的广泛应用仍然面临许多问题。目前，最困难的事情是精确的性能控制和服务的长期稳定性。例如，电视的使用寿命通常大约需要10年，但是很难在非常苛刻且复杂的环境（例如光，热，水和氧气）中稳定量子点的性能。众所周知，稳定纳米颗粒并不容易，需要全面考虑和平衡许多不利因素。此外，如何使量子点之间的量子点没有很大的差异，并且使其表现达到极端也是一个巨大的挑战。

“中国科学家做出了很好的贡献”

中国科学日报：中国量子点研究的发展趋势是什么？

张Yi：近年来，该领域的中国整体水平非常好，尤其是对于领先的大学和学院的一些研究人员而言。他们的成就至少不落后于世界领先的研究团队。特别是刚才提到的量子点的应用，我们的中国科学家做出了很好的贡献。

Zheng（中国科学院物理与化学技术研究所的研究人员）：中国有几位世界一流的量子点研究专家，但是我们的新量子点不是很有用，而且中国的原始量子点材料和应用所需的应用需要被指导。

Pang Daiwen：自2001年以来，我们一直在进行量子点合成及其应用的研究。开发了世界上第一个获得专利的发明技术，可以在已授权的大规模上安全地生产量子点（2004年），并提出了非 - 注入往复式供暖策略，它克服了大规模制造高质量量子点的问题，并且具有年生产能力。超过1吨，可用于超过100万个75英寸量子点电视；它放弃了水氧屏障膜，并创建了一种新的量子点光扩散板（QD-PS）的模型，成本降低了50％以上。它已经意识到世界上第一次对量子点光扩散板的实际应用，并已投入大规模生产并用于超过200万个量子点电视。提高我国在量子点LCD展示领域的国际地位，占据未来展示行业发展的高度以及从根本上改变了从显示材料和背光模式的人们的被动情况，这一点很重要。

Peng Xiaogang：量子点从材料化学的角度赢得了奖项，揭示了学术界达成共识：量子点的关键在于合成化学和加工化学的发展水平。就基础研究而言，国内对量子点研究潜力的理解仍然不足，而且国家一级的支持还不够。但是该行业已经认识到其巨大的潜力，并热衷于支持量子点研究。例如，在过去的十年中，Najing Technology在Venture Capital获得了7亿至8000万元人民币。

我们的实验室开发的量子点绿色合成路线（在美国的前十年和过去14年中的中国）是国际学术和工业界的基本综合途径。近年来，它进一步解决了量子点大小控制和量子域。自然之间的矛盾。从这个意义上讲，我们应该处于世界的最前沿。此外，就量子点背光显示业的实施而言，Najing Technology Company已与领先的国内展示行业公司携手，以确保在该展示行业升级中不会落后。千江大学证明了2014年量子点电致发光展示的可行性（2014年中国科学的十大进步），公司也很快开始开发这种潜在的新一代展示技术，预计这将摆脱追随者的命运在展示行业。