非诺贝特相关物质标准品

北京时间10月5日下午5点45分，2011年诺贝尔化学奖揭晓，以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼Daniel Shechtman获奖，获奖理由是“发现准晶体”。今年诺贝尔化学奖奖金共1000万瑞典克朗(约合146万美元)，由谢赫特曼一人独享。　　2011年诺贝尔生理学或医学奖揭晓 　　2011年诺贝尔物理学奖揭晓 达尼埃尔谢赫特曼(Daniel Shechtman)　　　非凡的原子“镶嵌”　　在准晶体中，我们发现迷人的阿拉伯镶嵌艺术在原子水平的重现：规则但从不重复的模式。然而，准晶体构型的发现曾被认为是不可能的，因而Daniel Shechtman只得对已知的科学发起强烈的挑战。2011年诺贝尔化学奖已经从根本上改变了化学家如何想象固体物质。　　1982年4月8日的早上，一幅违反自然定律的图像出现在Shechtman的电子显微镜中。在所有的固体物质中，原子被认为均匀地分布在晶体中，并周期性地进行重复。对于科学家来说，为了获得晶体，这种重复是必需的。　　然而，Shechtman眼前出现的图像却显示，该晶体中的原子排列模式是无法重复的。这种模式曾被认为是不可能的，就像不可能单纯用六角形制造足球，因为同时需要五角形和六角形。他的发现引起了极大的争议。在为自己的发现辩护期间，他被要求离开了自己的研究小组。不过，他的坚持最终迫使科学家重新考虑他们对于物质属性的概念。　　非周期性“镶嵌”，比如在西班牙阿尔罕布拉宫和伊朗Darb-i Imam神殿中发现的中世纪伊斯兰镶嵌艺术，帮助科学家理解了准晶体在原子水平的特征。在这些镶嵌中，比如准晶体，模式是规则的——它们遵循数学法则——但它们从不重复自己。　　当科学家描述Shechtman的准晶体的时候，他们使用一个来自于数学和艺术的概念：黄金比例。这一数字在古希腊的时候就已经引起了数学家的兴趣，经常出现在几何学中。举个例子来说，在准晶体中，原子间不同距离之比同黄金分割相关。　　跟随Shechtman的发现，科学家已经在实验室中制造了其它种类的准晶体，并从来源于俄罗斯一条河流中的矿石样本中发现了天然准晶体。一家瑞典公司也从某种形态的铁中发现了准晶体。科学家们目前正在实验于不同产品中使用准晶体，比如煎锅和柴油机。　　Daniel Shechtman，以色列公民。1941年出生于以色列特拉维夫。1972年从以色列理工学院获得博士学位。以色列理工学院菲利普托拜厄斯讲席教授。　　■ 人物 谢赫特曼的发现是科学界最伟大的发现之一，勇敢挑战了当时的权威体系　　——美国化学协会主席纳西杰克逊　　当我告诉人们，我发现了准晶体的时候，所有人都取笑我。　　——谢赫特曼　　“那时，所有人都取笑我”　　因为挑战当时的“常识”，谢赫特曼被斥“胡言乱语”、“伪科学家”　　“胡言乱语”、“伪科学家”，当30年前谢赫特曼发现“准晶体”时，他面对的是来自主流科学界、权威人物的质疑和嘲笑，因为当时大多数人都认为，“准晶体”违背科学界常识。　　“当我告诉人们，我发现了准晶体的时候，所有人都取笑我。”谢赫特曼在一份声明中说。1982年，41岁的谢赫特曼正在美国霍普金斯大学从事研究工作。　　“的确，那时候的人们压根不会接受那种晶体的存在。”美国化学协会主席纳西杰克逊说，“因为他们认为这违反自然界‘规则’。”　　因为这些“规则”被视为真理，胆敢“捋虎须”的谢赫特曼自然就备受排挤。　　发现“准晶体”后，谢赫特曼花费了好几个月的时间，试图说服他的同事，但一切均徒劳，没人认同他的观点。不仅如此，他还被要求离开他所在的研究小组。无奈之下，谢赫特曼只有返回以色列，在那里，他的一个朋友愿意帮助他，将“准晶体”的有关研究成果公开发表。　　最开始，这篇论文也没能逃脱被拒绝的命运，但在谢赫特曼和他朋友的艰苦努力下，1984年，论文终于得以发表，也立即在化学界引发轩然大波。一些化学界权威也站出来，公开质疑谢赫特曼的发现，其中包括著名的化学家、两届诺奖得主鲍林。　　“他(鲍林)公开说：达尼埃尔谢赫特曼是在胡言乱语，没有什么准晶体，只有‘准科学家’。”谢赫特曼后来说。　　近30年后，勇敢质疑“常识”的谢赫特曼终于获得全世界最权威的科学认可。“谢赫特曼的发现是科学界最伟大的发现之一，勇敢挑战了当时的权威体系。”纳西杰克逊说。　　■ 背景 固体家族“另类哥”　　20世纪80年代初以前，科学界对固态物质的认识仅限于晶体与非晶体，而随着谢赫特曼的一次偶然发现，固体物质中一种“反常”的原子排列方式跳入科学家的眼界。从此，这种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质闯入了固体家族，并被命名为准晶体。　　根据固态物质构成的原子排列规律，晶体内原子应呈现周期性对称有序排列，非晶体内原子呈无序排列。1982年4月8日，谢赫特曼在铝锰合金冷冻固化实验中首次观察到合金中的原子以一种非周期性的有序排列方式组合，具有这种原子排列方式的固体在当时理论下是不可能存在的。　　由于原子排列不具周期性，准晶体材料硬度很高，同时具有一定弹性，不易损伤，使用寿命长。鉴于其“强化”特性，准晶体材料可应用于制造眼外科手术微细针头、刀刃等硬度较高的工具。此外，准晶体材料无黏着力并且导热性较差，其应用范围还包括制造不粘锅具、柴油发动机等，应用前景广阔。　　附：诺贝尔奖网站官方公告　　5 October 2011　　The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2011 to　　Daniel Shechtman　　Technion - Israel Institute of Technology, Haifa, Israel　　"for the discovery of quasicrystals"　　附录：近10年诺贝尔化学奖得主及其主要成就　　2011年，以色列科学家达尼埃尔谢赫特曼因发现准晶体而获奖。准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体，准晶体的发现不仅改变了人们对固体物质结构的原有认识，由此带来的相关研究成果也广泛应用于材料学、生物学等多种有助于人类生产、生活的领域。　　2010年，美国科学家理查德赫克、日本科学家根岸荣一和铃木章因在有机合成领域中钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究成果而获奖。这一成果广泛应用于制药、电子工业和先进材料等领域，可以使人类造出复杂的有机分子。　　2009年，英国科学家文卡特拉曼拉马克里希南、美国科学家托马斯施泰茨和以色列科学家阿达约纳特因对“核糖体的结构和功能”研究的贡献而获奖。　　2008年，日本科学家下村修、美国科学家马丁沙尔菲和美籍华裔科学家钱永健因在发现和研究绿色荧光蛋白方面作出贡献而获奖。　　2007年，德国科学家格哈德埃特尔因在表面化学研究领域作出开拓性贡献而获奖。　　2006年，美国科学家罗杰科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域作出贡献而获奖。　　2005年，法国科学家伊夫肖万、美国科学家罗伯特格拉布和理查德施罗克因在烯烃复分解反应研究领域作出贡献而获奖。　　2004年，以色列科学家阿龙切哈诺沃、阿夫拉姆赫什科和美国科学家欧文罗斯因发现泛素调节的蛋白质降解而获奖。　　2003年，美国科学家彼得阿格雷和罗德里克麦金农因在细胞膜通道领域作出了开创性贡献而获奖。　　2002年，美国科学家约翰芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特维特里希因发明了对生物大分子进行识别和结构分析的方法而获奖。

一年一度的诺奖季即将开始，这是全球科学界的盛事。尽管鲜有国人获奖，但我们对这个奖项的重视和关注丝毫没有减少。今天我们大胆预测一下今年的诺贝尔生理或医学奖以及化学奖，同时帮助我们科普一下在国际科学这个大舞台上，有哪些科学家做出了重要贡献？我国科研水平与它们差距多大？2020年诺贝尔医学奖授予HCV发现（属临床领域）、2021年诺贝尔医学奖授予感觉受体（属基础领域），今年的诺贝尔医学奖又会花落谁家？基于诺贝尔医学奖领域分配规律（基础：临床为2：1），因此推测今年高概率仍会在基础领域，综合过去30年内基础领域发展情况，这里给出2022年诺贝尔生理或医学奖的三个组合预测。01生物化学组合自2009年诺贝尔医学奖授予端粒酶发现以来，生物化学领域近期还未获得诺贝尔医学奖，应该予以考虑了。目前，组蛋白修饰和基因表达调控的重要性逐渐得到认可，因此在该方向做出重要贡献的三位科学家：1、加州大学洛杉矶分校格伦斯坦（Michael Grunstein）（1988年证明组蛋白与基因表达调控相关）2、洛克菲勒大学艾莉斯（David Allis）（1996年发现组蛋白乙酰转移酶）3、哈佛大学施瑞伯（Stuart Schreiber)（1996年发现组蛋白去乙酰化酶）他们都是诺奖的热门人选。备选：微小RNA发现者：安布罗斯（Victor Ambros）、鲍尔库姆（David Baulcombe）和鲁弗肯（Gary Ruvkun）。02细胞生物学组合细胞生物学是近十年来诺贝尔医学奖重点青睐领域，从iPS到囊泡运输，从细胞自噬到低氧信号，都是诺贝尔医学奖关注的热点，因此今年再次颁发给这个领域的机率也很高。综合细胞生物学各分支发展，内质网未折叠蛋白应答发现是较为重大的科学突破，而做出重大贡献的两位科学家：京都大学森和俊（Kazutoshi Mori）和加州大学旧金山分校瓦尔特（Peter Walter）（1993年同时筛选到未折叠蛋白应答基因），他们今年获奖机率较大。备选：mTOR发现者瑞士巴塞尔大学霍尔（Michael Hall）和磷脂信号通路发现者威尔康奈尔医学院坎特利（Lewis Cantley）。03情怀组合诺贝尔奖不仅仅是科学贡献比拼，有时候还需要考虑到人情世故，因此对于一些较为年迈的科学家可能会有特别照顾。这一组合的三位科学家为法国斯特拉斯堡大学尚邦（Pierre Chambon）、美国索尔克研究所埃文斯（Ronald Evans）和美国洛克菲勒大学罗德（Robert Roeder），以表彰他们在转录因子领域的先驱性贡献。尚邦出生于1931年，今年已91岁高龄，如能获奖，也将打破劳斯（87岁，1966年获奖者）保持的诺贝尔医学奖获奖年龄最大记录，近几年物理奖和化学家先后都有年龄近百科学家获奖并打破纪录（物理奖是96岁，化学奖是97岁），医学奖则多年未有突破，今年有望改观。尚邦属上世纪古典科学家代表，多个领域都做出卓越贡献，如最终错失也可能是诺贝尔奖一点小遗憾。备选：B细胞和T细胞发现者库珀（Max D. Cooper）（89岁高龄）和米勒（Jacques Miller）（91岁高龄）。上面这些预测主要基于2022年诺贝尔医学奖授予基础医学领域，若颁发给临床领域，则赫赛汀发明者、他汀发现者和fMRI发明者等机会很大。这里一并预测下今年的诺贝尔化学奖，去年按规律原本应颁发给生命科学领域，最终却授予有机合成，这也预示着今年生命科学领域获奖机率会进一步增加以符合生命科学越来越被偏爱的趋势，如这个前提成立，今年最有机会的是两个组合PK。04偏基础的分子运动机制研究团队三位科学家美国斯坦福大学斯普迪赫（James Anthony Spudich）、德克萨斯大学希茨（Michael Patrick Sheetz）和加州大学旧金山分校韦尔（Ronald David Vale）。他们在上世纪八十年代的研究深化和拓展对肌肉收缩和分子内物质运输机制的理解和认识，自2015年化学奖颁发给机制研究以来，一直都是授予应用领域，今年有望改变。05偏应用的mRNA疫苗研究团队两位科学家是宾夕法尼亚大学卡里科（Katalin Karikó）和魏斯曼（Drew Weissman）。两位科学家发现的重要性显而易见，去年就被寄予极高厚望，但最终未能获奖，但也有意外收获，那就是今年继续横扫各项科学大奖（通常获得诺贝尔奖后就很难再获其他“小奖”），鉴于mRNA疫苗的热度和新冠肺炎疫情的现状，今年获奖概率仍然较高。不管谁获奖，我想应该都是对全民的一次很好的科普。这次盛事也让我们看到国内科研水平与他们的差距。不难否认的是，诺奖是奖励过去一段时间做出的重大成果，近些年中国的科研水平增长很快，期待不久的将来也会有诺奖级科研成果出来。

2023 年 10 月 4 日北京时间 17 时 45 分许，美籍法国-突尼斯裔化学家芒吉G. 巴文迪（Moungi G. Bawendi），美国化学家路易斯E. 布鲁斯（Louis E. Brus）和俄罗斯物理学家阿列克谢I. 叶基莫夫（Alexei I. Ekimov）因“发现和合成量子点”获得 2023 年诺贝尔化学奖。芒吉G. 巴文迪（Moungi G. Bawendi），1961年出生于法国巴黎。1988年毕业于美国伊利诺伊州芝加哥大学，获博士学位。美国马萨诸塞州剑桥市麻省理工学院（MIT）教授。 路易斯E. 布鲁斯（Louis E. Brus），1943 年出生于美国俄亥俄州克利夫兰。1969 年获美国纽约哥伦比亚大学（Columbia University）博士学位。美国纽约哥伦比亚大学教授。 阿列克谢I. 叶基莫夫（Alexei I. Ekimov），1945 年出生于苏联。1974 年毕业于俄罗斯圣彼得堡约菲物理技术研究所，获博士学位。1999年起移居美国，就职于私人商业公司，曾任美国纽约纳米晶体技术公司（Nanocrystals Technology Inc）首席科学家。他们令纳米技术拥有了颜色芒吉G. 巴文迪（Moungi G. Bawendi）、路易斯E. 布鲁斯（Louis E. Brus）和阿列克谢I. 叶基莫夫（Alexei I. Ekimov）因发现和开发量子点，共同荣获2023年诺贝尔化学奖。量子点是一类微小颗粒，具有独特的特性，已经应用在多个方面。例如，电视屏幕和LED灯的光线传导都与此相关，它们可以催化化学反应，它们清晰的光线也能为外科医生照亮肿瘤组织。“托托，我有一种感觉，我们已经不在堪萨斯了。”这是电影《绿野仙踪》中的一句经典台词。当一场强大的龙卷风吹走了主人公多萝西的房子时，十二岁的她晕倒在了床上。当房子再次着陆，多萝西抱着她的狗——托托走出门外时，一切都改变了。突然间，她进入了一个神奇的彩色世界。如果一场魔法龙卷风席卷我们的生活，将一切都缩小到纳米尺度，我们几乎肯定会像奥兹国的多萝西一样感到惊讶。我们的周围将会变得五光十色，一切都会改变。我们的金耳环会突然发出蓝色的光芒，而手指上的金戒指会发出红宝石般的光芒。如果我们尝试在燃气灶上煎东西，煎锅可能会融化。我们的白色墙壁因油漆中含有二氧化钛，还会开始产生大量的活性氧。图 1. 量子点为我们创造彩色光提供了新的机会。纳米尺度在纳米世界中，事物的行为会有所不同。一旦物质的大小开始以百万分之一毫米为单位，奇怪的现象——量子效应——就会出现，这会颠覆我们的直觉。2023年诺贝尔化学奖得主都是探索纳米世界的先驱。20 世纪 80 年代初，路易斯布鲁斯和阿列克谢叶基莫夫各自独立地成功合成了量子点，这种纳米粒子非常微小，量子效应决定了它们的特性。1993 年，芒吉巴文迪彻底改变了制造量子点的方法，使其质量极高——这是它们应用于当今纳米技术的重要先决条件。多亏了这三位获奖者的工作，现在人类能够利用纳米世界的一些奇特特性了。量子点现已出现在商业产品中，并应用于从物理、化学到医学的许多学科。但在展开描述这些内容之前，让我们先来揭开2023年诺贝尔化学奖的背景。图 2. 量子点是一种通常仅由几千个原子组成的晶体。一个量子点相对于足球的大小，就像是足球相对整个地球的大小。几十年来，纳米世界中的量子现象只是一种预测当阿列克谢叶基莫夫和路易斯布鲁斯合成出第一个量子点时，科学家已经知道，它们理论上可能拥有不寻常的特性。1937 年，物理学家赫伯特弗勒利希（Herbert Fröhlich）就已经预测纳米粒子的行为不会像其他粒子一样。他探索了著名的薛定谔方程的理论结果，该方程表明，当粒子变得极小时，材料中电子分布的空间就会减少。因此，电子（既是波又是粒子）会被挤压在一起。弗勒利希意识到这将使材料的特性发生巨大变化。这种可能性吸引了许多研究者，他们利用数学工具成功地预测了许多量子尺寸效应。他们还努力尝试在现实中呈现它们。但这说起来容易做起来难——科学家需要雕刻一个只有针头一百万分之一大小的结构。利用量子效应尽管如此，在 20 世纪 70 年代，研究人员还是成功制出了这种纳米结构。他们利用一种分子束，在块状材料上制造出了一层纳米级厚度的涂层。组装完成后，他们发现该涂层的光学特性可以随其厚度的变化而变化，这一观察结果与量子力学的预测相吻合。这是一项重大的突破，但需要非常先进的技术。研究人员需要超高真空和接近绝对零度的温度，因此很少有人想到量子力学现象能够得到实际应用。然而，科学时不时会带来意想不到的结果，这一次，转折点就出现在对一项古老发明的研究上：彩色玻璃。单一物质可以赋予玻璃不同的颜色对彩色玻璃最古老的考古发现距今已有数千年历史。玻璃制造商已经测试了各种方法，以了解如何制造颜色各样的的玻璃。为此，他们添加了银、金和镉等物质，然后在不同的温度下生产出了色泽美丽的玻璃。在19世纪和20世纪，当物理学家开始研究光的光学特性时，玻璃制造商对光的了解就派上用场了。物理学家可以使用彩色玻璃来滤掉特定波长的光。为了优化实验，他们开始自己生产玻璃，并由此获得了重要的发现。他们了解到的一件事是，一种物质就可以产生具有多种不同颜色的玻璃。例如，硒化镉和硫化镉的混合物可以使玻璃变成黄色或红色——会产生哪一种颜色取决于熔融玻璃的加热程度和冷却方式。最后，他们还证明颜色的形成来源于玻璃内部形成的颗粒，并且可形成的颜色取决于颗粒的大小。这大概是 20 世纪 70 年代末学界所了解的知识。今年的诺贝尔化学奖得主之一、彼时刚刚博士毕业阿列克谢I.叶基莫夫 (Alexei Ekimov) 开始在苏联的圣彼得堡Vavilov国家光学研究所（Vavilov State Optical Institute）工作。阿列克谢叶基莫夫揭示了彩色玻璃的奥秘同一种物质可以制造不同颜色的玻璃，这件事引起了叶基莫夫的兴趣，因为这实际上是不合逻辑的。如果你用镉红画一幅画，它永远都会是镉红色，除非你混合其他颜料。那么同一种物质为何能赋予玻璃不同颜色呢？在攻读博士学位期间，叶基莫夫研究的是半导体，这是微电子学的重要组成部分。在该领域，光学方法被用作评估半导体材料质量的诊断工具。研究人员用光照射材料并测量吸光度，这能表征材料是由什么物质制成的，以及晶体结构的有序程度。叶基莫夫熟悉这些方法，因此他开始用它们来检查彩色玻璃。经过一些初步实验后，他决定系统地生产用氯化铜着色的玻璃。他将熔融玻璃加热到500°C到700°C，加热时间从1小时到96小时不等。玻璃冷却并硬化后，他进行了X射线检查。散射光线显示，玻璃内部形成了微小的氯化铜晶体，而制造的过程会影响这些颗粒的大小。在一些玻璃样品中，它们只有约2纳米大，而在其他玻璃样品中，它们的尺度达到了30纳米。有趣的是，玻璃的光吸收会受到这些颗粒尺寸的影响。最大的颗粒吸收光的方式与氯化铜通常的吸收方式相同，但颗粒越小，它们吸收的光越蓝。作为一名物理学家，叶基莫夫非常熟悉量子力学定律，他很快意识到，他观察到了与尺寸相关的量子效应。这是科学家首次成功地刻意制造了量子点——一种引起尺寸依赖性量子效应的纳米颗粒。1981年，叶基莫夫在苏联科学期刊上发表了他的发现，但这对于铁幕另一边的研究人员来说很难获得。因此，1983年，当同样是今年诺贝尔化学奖的获得者——路易斯布鲁斯首次在溶液中发现了自由漂浮的粒子具备尺寸依赖性的量子效应时，他并不知道叶基莫夫的发现。图 3. 当粒子收缩时会产生量子效应。当粒子直径仅为几纳米时，电子可用的空间就会缩小。这会影响粒子的光学特性。布鲁斯证明粒子的奇怪特性是量子效应路易斯布鲁斯（Louis Brus）当时在美国贝尔实验室工作，他长期的研究目标是利用太阳能实现化学反应。为了实现这一目标，他使用了硫化镉颗粒。这种颗粒可以捕获光，并利用其中的能量来驱动反应。布鲁斯将溶液中的这些颗粒做得非常小，因为这样就有更大的区域可以发生化学反应；材料切得越碎越多，暴露在周围环境中的表面积就越大。在研究这些微小粒子的过程中，布鲁斯注意到一些奇怪的事情——当他将它们放在实验台上一段时间后，它们的光学特性发生了变化。他猜测这可能是因为颗粒变大了。为了证实他的怀疑，他生产了直径约为 4.5 纳米的硫化镉颗粒。随后，布鲁斯比较了这些新制造的颗粒的光学特性和直径约为 12.5 纳米的较大颗粒的光学特性。较大的颗粒和硫化镉吸收相同波长的光，但较小颗粒的吸光度偏向蓝色（图 3）。和叶基莫夫一样，布鲁斯明白他观察到了与尺寸有关的量子效应。他于 1983 年发表了自己的发现，并开始研究一系列其他物质制成的颗粒。这些物质出现的模式是相同的——颗粒越小，它们吸收的光越蓝。元素周期表获得了第三个维度这里，您可能会想问“为什么如果物质的吸光度稍微偏向蓝色会很重要？这真的很神奇吗？”是的，光学性质的变化表明这种物质的特性完全改变了。一种物质的光学特性是由其电子控制的。同样这些电子还会控制物质的其他特性，例如催化化学反应或导电的能力。因此，当研究人员检测到物质的吸收度变化时，他们明白自己实际上正在研究一种全新的材料。如果你想了解这一发现的重要性，你可以想象元素周期表突然有了第三个维度。元素的性质不仅受到电子层的数量和外层电子数的影响，而且在纳米水平上，尺寸也很重要。一位想要开发新材料的化学家因此有了另一个因素需要考虑——当然，这也激发了研究人员的想象力！只有一个问题。布鲁斯用来制造非粒子的方法通常会导致质量不可预测。量子点是微小的晶体（图 2），当时生产出的量子点通常存在缺陷。它们的大小也各不相同。不过可以通过控制晶体的形成方式，使颗粒具有一个相对固定的平均尺寸，但如果研究人员希望溶液中所有颗粒的尺寸大致相同，就必须在制成后对它们进行分类。这是一个艰难的过程，会阻碍研究的发展。芒吉巴文迪彻底改变了量子点的生产这是今年第三位诺贝尔化学奖获得者决定要解决的问题。芒吉巴文迪（Moungi Bawendi）于 1988 年在路易斯布鲁斯（Louis E. Brus）实验室开始了博士后工作，这所实验室中正在进行大量尝试，以改进用于生产量子点的方法。研究者使用一系列溶剂、温度和技术，对多种物质进行实验，尝试形成组织良好的纳米晶体。他们得到的晶体的确在变得更好，但仍然不够好。然而，巴文迪并没有放弃。他随后开始在美国麻省理工学院 (MIT) 担任研究负责人，并继续努力生产更高质量的纳米粒子。重大突破出现在 1993 年，当时研究小组将形成纳米晶体的物质注入经过加热且精心选择的溶剂中。他们注入了恰好形成饱和溶液所需的物质量，从而导致微小的晶体胚胎开始同时形成（图 4）。然后，通过动态改变溶液的温度，巴文迪和研究团队成功使特定尺寸的纳米晶体生长了出来，在这个过程中，溶剂可以令晶体的表面变得光滑且均匀。巴文迪生产的纳米晶体几乎是完美的，并产生了独特的量子效应。同样，由于生产方法很简单，因此这带来了革命性的突破——越来越多的化学家开始研究纳米技术，并开始研究量子点的独特性质。图 4.1.巴文迪将能形成硒化镉的物质注入加热的溶剂中，加入的量足以使针周围的溶剂饱和。2.硒化镉的小晶体立即形成，但由于注射冷却了溶剂，晶体会停止形成。3.当巴文迪提高溶剂温度时，晶体再次开始生长。这种情况持续的时间越长，晶体就会变得越大。量子点的发光特性有了商业用途三十年后的现在，量子点已成为纳米技术的重要工具，并出现在商业化的产品中。研究人员主要利用量子点来产生彩色光。如果用蓝光照射量子点，它们会吸收光并发出一种不同的颜色。通过改变粒子的大小，我们可以精准确定它们的发光颜色（图 3）。量子点的发光特性被用于基于QLED技术的计算机和电视屏幕，其中Q代表量子点。在这些屏幕中，蓝光是使用获得 2014 年诺贝尔物理学奖的节能二极管产生的。量子点被用来改变部分蓝光的颜色，将其转换为红色或绿色。这让电视屏幕获得了显示图像所需的三基色光。一些LED灯也使用了量子点来调节二极管的冷光。这让光线既能像日光一样充满活力，又能使其像暗淡灯泡发出的暖光一样平静。量子点发出的光也可用于生物化学和医学。生物化学家将用量子点与生化分子相连接，以便绘制细胞和器官图谱。医生已经开始研究用量子点追踪体内肿瘤组织的潜在效用。化学家利用量子点的催化特性来驱动化学反应。量子点正在将其对人类的利益最大化，而我们才刚刚开始探索它的潜力。研究人员相信，未来量子点可以为柔性电子产品、微型传感器、更纤薄的太阳能电池以及加密量子通信做出贡献。有一点是肯定的——关于令人惊奇的量子现象，还有很多未知须要探索。因此，如果 12 岁的多萝西正在寻找冒险，纳米世界可以提供很多东西。