Нобелевскую премию по химии в 2023 году присудили за открытие и исследование (синтез) квантовых точек. Лауреатами стали Мунги Бавенди (Moungi G. Bawendi), Луис Брюс (Louis E. Brus) и Алексей Екимов (Alexei I. Ekimov)

Квантовая точка — ее еще называют искусственным атомом — фрагмент полупроводника, в котором электроны находятся в потенциальной яме —«заперты» и не могут свободно двигаться по всему кристаллу. Свойства квантовых точек зависят от их размеров.

«Квантовые точки открыли возможность использовать один и тот же материал для разных оптических приложений: поглощать и излучать свет разной длины волны. Если есть квантовые точки, размером от единиц до десятков нанометров, то, в некоторых случаях, мы можем охватить весь видимый спектральный диапазон или диапазон от ультрафиолетового до инфракрасного. Это значит, что мы можем делать приборы в широком спектральном диапазоне: например, всецветные дисплеи, имея только один материал, допустим селенид кадмия или сульфид кадмия.

Не меняя состав материала, а меняя только размер микрокристаллитов (как их называли Нобелевские лауреаты на заре открытия, сейчас мы понимаем, что это нанокристаллы), можно кардинально изменять физические свойства – оптические, электронные и другие.

Алексей Екимов впервые провел экспериментальное наблюдение спектров поглощения микрокристаллов и дал очень понятное качественное и количественное объяснение, которое до сих пор используется для описания электронных спектров в квантовых точках.

Двое других нобелиатов — Луи Брюс и Мунги Бавенди разработали технологию создания нанокристаллов одного размера, ученые стремились получить монодисперсные массивы квантовых точек одинакового размера простым методом коллоидного синтеза. Метод — дешевый, скоростной и позволяет получить качественные структуры, высокого кристаллического совершенства.

Область применения квантовых точек быстро расширяется, сейчас это может быть и сфера биомедицины, диагностики. Поскольку квантовые точки – это сверхмалые объекты, которые могут светиться в ответ на облучение светом определенной длины волны, то при некоторых условиях они позволят, к примеру, визуализировать опухоль, или могут использоваться как диагностические маркеры» , — объясняет заместитель директора по научной работе Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН доктор физико-математических наук Александр Германович Милёхин.

Пресс-служба ИФП СО РАН
Иллюстрация: Нобелевская премия по химии-2023. Автор Йохан Ярнестад,
Шведская королевская академия наук