Рис.1. Лауреаты Нобелевской премии по химии 2023 г. (scientificrussia.ru)
|
|
||
Нобелевскую премию по химии 2023 года присудили троим работающим в США исследователям - Мунги Бавенди, Луису Брюсу и Алексею Екимову "за открытие, синтез и исследование квантовых точек". Популярно объясняется, за что присуждена эта высокая научная награда. | ||
|
Рис.1. Лауреаты Нобелевской премии по химии 2023 г. (scientificrussia.ru) |
В наш век прогресса и тревоги непознанное ждёт открытий: талант идёт иной дорогой, путь гения - от всех сокрытый. Не знаю, красота спасёт ли мир; но знаю я почти наверняка: спасение у гения в руках, кто горизонт раскрыл перед людьми. |
|
Нобелевскую премию по химии 2023 года присудили троим работающим в США исследователям - Мунги Бавенди, Луису Брюсу и Алексею Екимову.
До официального оглашения произошло досадное недоразумение, когда ошибочно отправленное электронное письмо Королевской академией наук Швеции с именами лауреатов случайно попало в прессу. Шведская королевская академия наук обычно тщательно хранит в тайне имена лауреатов, а список номинантов даже держится в секрете полвека после оглашения победителей. К счастью, на этот раз в итоге, после официального голосования имена лауреатов совпали с указанными в непреднамеренно и преждевременно разосланном письме.
В чём же состоит сущность открытия, за которое присуждена самая престижная научная премия и что собой представляют квантовые точки? Это полупроводниковые кристаллы размером в несколько нанометров. Нанометр - одна миллиардная часть метра (т.е. 10^-9 метра). В Нобелевском комитете привели такое сравнение: нанокристалл во столько раз меньше футбольного мяча, во сколько раз мяч меньше размера нашей планеты. В химии считают, что свойства вещества определяются, в первую очередь, его химическим составом, а также некоторыми условиями (например, агрегатным состоянием, температурой), но не зависят от размера образца. Оказалось же, что нанокристаллы настолько малы, что их некоторые физические свойства очень сильно зависят от размеров и формы. Например, имеется разница между энергетическими уровнями валентных электронов и электронов проводимости в полупроводниковом нанокристалле и в таком же объёмном полупроводнике. То есть у них запрещённая зона имеет разную величину (рис.3). В результате отличаются и связанные с этим физические свойства таких полупроводниковых материалов.
Эта Нобелевская премия показала, как совместными усилиями учёных, выходцев из разных стран, удалось открыть важную тайну природы и поставить её на службу всему человечеству, найдя новые области применения. А сколько ещё пользы смогут принести нанокристаллы в будущем? Теперь коротко остановимся на научной деятельности лауреатов, истории открытия и получения нанокристаллических квантовых точек. Первые квантовые точки хлорида меди в стеклянной матрице получил в 1981 году Алексей Екимов из Ленинградского Государственного оптического института имени Вавилова совместно с Александром Эфросом из Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе. Они обнаружили, что в зависимости от размера получившихся частиц, стекло поглощало свет с разной длиной волны, меняя цвет стекла. Опубликованная на основе этих исследований статья в советском журнале на русском языке долго оставалась не прочитанной мировой научной общественностью. Алексей Екимов (Alexei I. Ekimov) в 1999 году переехал в США, сейчас работает в Нью-Йорке в компании Nanocrystals Technology. Через два года после советских учёных и независимо от них Луис Брюс (Louis E. Brus) с коллегами из лабораторий Белла исследовал поведение квантовых нанокристаллов в жидкостях. Они обнаружили, что оптические свойства коллоидного раствора наночастиц сульфида кадмия отличаются от свойств макрокристаллических образцов, но изменяются при стоянии. Это, как выяснили исследователи, связано с тем, что наночастицы со временем агрегируются друг с другом и растут, становясь похожими на обычные макрокристаллы по способности поглощать свет. Луи Брюс работал в частных американских компаниях, с 1990-х годов преподает в Колумбийском университете (США). Третий лауреат, тунисско-французско-американский химик Мунги Бавенди (Moungi G. Bawendi) родился в Париже. В 1988 году получил степень бакалавра химии в Чикагском университете. В настоящее время работает в Массачусетском технологическом институте. Он с коллегами в 1993 году разработал удобный воспроизводимый способ получения коллоидных растворов нанокристаллов с узким распределением по размеру. До того проблема была в том, что существующие методики методом проб и ошибок давали непредсказуемые разноразмерные нанокристаллические образцы. В результате исследований Бавенди произошла настоящая революция в химическом производстве квантовых нанокристаллов. Где же нашли применение нанокристаллические квантовые точки? Их используют в промышленности в качестве новых катализаторов, при производстве светодиодных ламп, экранов компьютеров, телевизоров и в другой электронике. В медицинской практике, особенно в онкологии, нанокристаллы позволяют в организме пациента "подсветить" опухоль для более точного и безопасного проведения операций. |
|||||
|
