北京时间10月4日17点45分，2023年诺贝尔化学奖评选结果揭晓，今年的诺贝尔化学奖授予Moungi G. Bawendi、Louis E. Brus、Alexei I. Ekimov，以表彰他们“发现和合成了量子点，为纳米技术埋下了重要种子”。
量子点是一种尺寸极小的纳米颗粒，它的尺寸决定了它的性质。这些小的纳米组分现在可以用于电视显示和LED照明，还可以用于外科手术切除肿瘤组织等。每个研究化学的人都知道，一种元素的性质取决于它有多少电子。
然而，当物质收缩到纳米尺度时，就会出现量子效应；这些都是由物质的尺寸决定的。2023年诺贝尔化学奖获得者成功地产生了如此小的颗粒，以至于它们的性质需要由量子现象决定。这种颗粒被称为量子点，在纳米技术中具有重要意义。
量子点为调控和改变材料的性能提供了一种全新的思路。此前，为了获得诸如不同颜色的材料，我们需要合成全新的分子，这些分子有着不同的原子和不同的组合方式。例如，为了拥有五种不同的颜色，我们需要合成五种不同的分子。但量子点改变了这一切。同样的原子、同样的结构，只需要控制五种不同的大小，就可以获得五种不同的颜色。早在1930年代，科学家们就意识到了这一现象可能出现，但很多人不认为人类最终能掌握合成纳米级别的量子点的方法。但是，这次获奖的三位科学家让量子点成为了现实。他们在实验中发现了这一现象、证明了颜色的改变与量子点大小的关系、并研究出了合成近乎完美的量子点的方法。
诺贝尔化学委员会主席Johan Åqvist说：“量子点有许多迷人而不寻常的特性。重要的是，它们根据大小有不同的颜色。”物理学家早就知道，在理论上，纳米颗粒中可能会出现依赖尺寸的量子效应，但当时几乎不可能在纳米尺度上进行雕刻。因此，的确很少有人相信这些知识将会被付诸实践。然而，在20世纪80年代初，Alexei Ekimov成功地在彩色玻璃中创造了与尺寸有关的量子效应。几年后，Louis Brus成为世界上第一位证明在流体中自由漂浮的粒子具有尺寸依赖性量子效应的科学家。
1993年，Moungi Bawendi彻底改变了量子点的化学生产，产生了几乎完美的粒子。这种高质量对于它们的应用是非常必要的。量子点现在可以照亮基于QLED技术的电脑显示器和电视屏幕。它们还为一些LED灯的光线添加了细微差别，生物化学家和医生也能用它们来绘制生物组织图。量子点的这些用途给人类带来了许多益处。研究人员相信，在未来它们可以为柔性电子器件、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信做出贡献。因此，我们才刚刚开始探索这些微小粒子的潜力。
（来源：诺奖官网）
一个有意思的插曲是，这次获奖的情况在颁奖前4个小时就被泄露给了瑞典的媒体。委员会目前尚不清楚是什么原因造成了这次的信息泄露，他们也已经开始展开调查，并对信息的泄露深表歉意。
不过，让我们回到诺奖本身，此次三位得主分别有着怎样的生平事迹？以下为大家一一道来。
Moungi G. Bawendi：一位突尼斯裔美国化学家
Moungi Gabriel Bawendi 于 1961 年生于法国巴黎 ，是一位突尼斯裔美国化学家。Bawendi 是数学家Mohammed Salah Baouendi和Hélène Baouendi的儿子。在法国和突尼斯生活了一段时间后，Bawendi 和他的家人在移民到了美国。他于 1982 年获得哈佛大学学士学位，并于1988年获得芝加哥大学化学博士学位。他目前是麻省理工学院莱斯特·沃尔夫教授以及美国国家科学院院士。
Bawendi 是胶体量子点研究领域的最早参与者之一，也是过去十年被引用最多的化学家之一，并于 2020 年成为科睿唯安引文桂冠获得者。Bawendi 重点专注于胶体半导体量子点的研究，研究领域包括光谱学、合成、生物学、设备。
1993年，其课题组报告了目前量子点合成中应用最广泛的方法，称为“快速注射法”。其后来的研究广泛集中在量子点和激光的光谱研究，而最近的进展解决了合成方面的许多挑战，包括纳米材料的生物应用和太阳能电池研究。
目前，他与团队正在开发在100皮秒到1毫秒时间尺度上探测点电子结构动态特性的方法。他还使用集合时间分辨方法以及单量子点相关光谱，研究各种量子点中多激子的物理学，此外还与合作者一起研究点或点/有机混合物薄膜的电荷传输特性。这些基本传输特性对于设计基于电量子点的驱动光发射器、激光器、光电探测器和光伏器件等设备至关重要。
此次获奖之后，Bawendi教授被从远在波士顿剑桥镇的睡梦中叫醒。他表示自己非常惊喜，没有想到，但非常荣幸。开发这项技术是一个漫长的过程。有很多人都对这项技术做出了杰出的贡献，他并没有想到是自己最后代表量子点拿到诺贝尔奖，毕竟这些工作都是大家一起合作完成的。在他们刚开始进行这个领域的研究的时候，并没有想到量子点会有这么多的应用。这个领域还有许多令人兴奋的工作需要完成。量子点已经在光电等领域被广泛应用了，但其它更多的应用科学家们暂时未知。他相信，量子点未来会有更多有趣的应用。诺奖委员会之后解释，之所以一个与量子有关的研究颁给了化学奖而不是物理学奖，是因为量子点是关于材料合成的技术。合成这些材料用的是化学实验的方法，也更多是被化学家们用于探索量子点在各个领域的应用。
图 | Moungi G. Bawendi（来源：资料图）
