Что, если взглянуть на квантовые точки с новой точки зрения?

Наука и жизньНаука

Точка и шар. Что может быть общего между ними?

Кандидат химических наук Максим Абаев

В 2024 году NASA планирует запустить над Антарктидой на высоту порядка 40 км стратосферный зонд ASTHROS, который поднимет в небо телескоп с 2,5-метровым зеркалом. Летающий на воздушном шаре диаметром 150 метров телескоп сможет регистрировать свет в дальнем инфракрасном диапазоне, недоступном для земных телескопов из-за сильного поглощения атмосферой. Это поможет наблюдать области звездообразования в нашей Галактике. На фото — подготовка к запуску меньшего по размерам зонда с детектором рентгеновского излучения в 2013 году. Фото: NASA Goddard Space Flight Center/Flickr.com/CC BY 2.0

В «обычной» химии свойства вещества зависят от его химического состава. Поменялся состав, атомы одних химических элементов заменились на другие, образовались новые химические связи — поменялись и свойства. И сколько бы мы ни взяли вещества, хоть микрограмм, хоть тонну, — будет одно и то же вещество. А если взять совсем небольшую «горстку» атомов, от нескольких сотен до нескольких тысяч или десятков тысяч, что получится? Получится квантовая точка.

За открытие и синтез квантовых точек присуждена Нобелевская премия по химии 2023 года. Её лауреатами стали Алексей Екимов (Россия, США), Луис Брюс (США) и Мунги Бавенди (Франция, США). О том, как устроены квантовые точки, как исследователи пришли к их открытию и как потом научились применять на практике, подробно написал Алексей Понятов в статье «Квантовые точки прогресса», опубликованной в июньском номере «Науки и жизни» за 2016 год. На этом моменте стоило бы поставить точку, не квантовую, а самую настоящую. Но что если взглянуть на квантовые точки немного с другой точки зрения и даже сравнить их с тем, с чем, на первый взгляд, сравнивать совсем нельзя? Химия, как-никак, наука экспериментальная…

Квантовая точка ведёт себя и не как один отдельный атом, и не так, как это делает большой кусок того же самого вещества, в котором атомов уже миллионы миллиардов. С квантовыми точками это работает иначе. Маленькая точка и точка чуть пожирнее, то есть побольше размером, но состоящая из одних и тех же химических элементов, ведут себя немного по-разному. Например, маленькая точка будет светиться синим цветом, а та, что побольше, в тех же самых условиях — красным. С квантовыми точками исследователи словно получили дополнительное химическое измерение, оставаясь в рамках всё той же таблицы Менделеева.

Понять энтузиазм научного сообщества с открытием реально существующих квантовых точек вполне можно (хотя с точки зрения теории в существовании подобных объектов и не было ничего необычного). Тут можно провести аналогию с изобретением воздушного шара. Надув шар горячим воздухом или водородом до определённого размера (как и с квантовыми точками, размер здесь имеет значение), человек смог наконец-то подняться в воздух. Началась эра воздухоплавания, раз за разом обновлялись рекорды по высоте и дальности полёта. Но мечта «шар в каждый дом» была, да, пожалуй, так и осталась, крайне далека от реальности. Максимум — полёт на воздушном шаре как необычное развлечение в подарок на день рождения или запуск исследовательских стратосферных зондов.

Если посветить ультрафиолетом на раствор квантовых точек, то они начнут светиться, причём цвет испускаемого ими света будет зависеть от их размера: у более крупных точек он ближе к красной части спектра, а у точек поменьше — к зелёной и голубой. Фото: Lab mol (Ilia Litvinov)/Wikimedia Commons/CC BY 4.0

А что же квантовые точки, спросите вы, ведь уже не первый год в самых обычных домах на стенах висят обычные телевизоры с экранами, и в некоторых из них «трудятся» самые настоящие квантовые точки, — это ли не доказательство прогресса, сделавшего технологию доступной каждому?

Нисколько не умаляя действительно больших достижений в области синтеза и поиска практических применений квантовых точек в самых различных сферах, от нейрофизиологических исследований и до производства «зелёного» водорода, хочется отметить одну особенность. Довольно часто самая эффективная с точки зрения технологии квантовая точка оказывается не очень привлекательной для реального применения, если мы посмотрим на её состав. Там встречаются не самые полезные элементы, например кадмий. Свойства этого химического элемента идеально подходят для проявления «квантовости» квантовых точек. Если говорить про точки, испускающие свет или участвующие в химических реакциях, то у тех, что включают кадмий, эффективность высокая, их проще синтезировать, они получаются лучше по качеству, стабильности и так далее. Но кадмий ядовит. Квантовые точки на его основе нельзя без последствий ввести в живой организм, например, чтобы наблюдать за биохимическими процессами, следить за активностью нейронов или чтобы диагностировать различные патологии. Устройства, в которых есть кадмиевые квантовые точки, придётся утилизировать как содержащие

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Самый энергичный свет Самый энергичный свет

История открытия и некоторые факты о гамма-лучах

Наука и жизнь
Регина Тодоренко: «Не нужно бояться менять свою жизнь к лучшему!» Регина Тодоренко: «Не нужно бояться менять свою жизнь к лучшему!»

Регина Тодоренко считает, что каждый – творец собственной жизни

Добрые советы
Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
Пить русское вино: выносимая легкость и яркость вкуса Пить русское вино: выносимая легкость и яркость вкуса

Российское виноделие идет в рост, но до появления развитой индустрии пока далеко

Монокль
Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной

Веками учёные настойчиво искали «космическое чудо»

Наука и жизнь
Городская легенда Городская легенда

Tank 300 City. Теперь и в ритме мегаполиса

Автопилот
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
«Тушкино семейство» «Тушкино семейство»

Ту-204 – среднемагистральный пассажирский самолет

Наука и техника
Екатерина Великая в Москве Екатерина Великая в Москве

Екатерина Великая не любила Москву, но так ли всё однозначно?

Знание – сила
Пока живу — эволюционирую Пока живу — эволюционирую

Может ли эволюционировать организм, все гены которого необходимы для жизни?

Знание – сила
Гитлер. Поход во власть Гитлер. Поход во власть

Человек, создавший Третий рейх, был, несомненно, злым гением

Дилетант
Аркадий Райкин Аркадий Райкин

Аркадий Райкин, артист эстрады, сатирик, скончался 17 декабря 1987 года

Правила жизни
Траты и возвраты: 16 историй предпринимателей, меняющих Россию Траты и возвраты: 16 историй предпринимателей, меняющих Россию

16 историй предпринимателей из регионов — в фоторепортаже Forbes

Forbes
5 фильмов о материнской любви 5 фильмов о материнской любви

Нет на свете большей силы, чем сила материнской любви

Psychologies
Сделаю завтра: почему мы нарушаем дедлайны и как с этим покончить Сделаю завтра: почему мы нарушаем дедлайны и как с этим покончить

Почему многие люди — независимо от силы воли — откладывают дела, срывают сроки

РБК
Новогодняя столица Новогодняя столица

Суздаль отмечает тысячелетний юбилей в статусе столицы Нового года

Лиза
Павильонный зал Павильонный зал

Памяти Людмилы Николаевны Воронихиной, чьё имя — история и легенда Эрмитажа

Дилетант
Минздрав Сахалина о привлечении кадров: «Предусмотрены выплаты и компенсация за аренду квартиры» Минздрав Сахалина о привлечении кадров: «Предусмотрены выплаты и компенсация за аренду квартиры»

Как Сахалинская область привлекает врачей из других регионов?

ФедералПресс
Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года

Как давно прошедшие события Отечественной войны 1812 года были увековечены и кем

Знание – сила
Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова

Как крепостной крестьянин стал одним из самых богатых людей Российской империи

Maxim
Замена в команде Замена в команде

Какую функцию выполняют бакучиол, NAD+, транексамовая и азелаиновая кислоты

Grazia
Правила безопасности для сердца Правила безопасности для сердца

Что повышает риск развития хронической сердечной недостаточности

Здоровье
Тонкая работа. Операция по замене сустава или инъекции? Что выбрать при лечении коленей Тонкая работа. Операция по замене сустава или инъекции? Что выбрать при лечении коленей

Одни из самых эффективных способов избавления от болей в коленях

Лиза
Археологи нашли древнейшие в Северной Африке следы человеческих ног Археологи нашли древнейшие в Северной Африке следы человеческих ног

Древнейшие отпечатки ног людей, которые когда-либо находили в Северной Африке

N+1
Жесткое седло из Монголии назвали древнейшим в мире Жесткое седло из Монголии назвали древнейшим в мире

Жесткое седло из Монголии датируется примерно началом V века нашей эры

N+1
Прадедушка современных дронов: как был устроен беспилотный самолет-торпеда времен Первой мировой Прадедушка современных дронов: как был устроен беспилотный самолет-торпеда времен Первой мировой

Почему история воздушной торпеды Чарльза Кеттеринга закончилась плачевно

ТехИнсайдер
Как кибернетические протезы делают общество лучше и справедливее Как кибернетические протезы делают общество лучше и справедливее

Как технологии делают жизнь людей проще и комфортнее

ФедералПресс
Когда искусственный интеллект поработит человечество? Когда искусственный интеллект поработит человечество?

Искусственный интеллект выходит из-под контроля людей. Насколько это правда?

Монокль
Фазовый переход. Как изменился подход к воспитанию детей за последние 30 лет Фазовый переход. Как изменился подход к воспитанию детей за последние 30 лет

Чем дети перестройки отличаются от современных

СНОБ
Саранча как двигатель прогресса… Саранча как двигатель прогресса…

Как работает искусственный интеллект на основе «роевого интеллекта» насекомых?

Знание – сила
Открыть в приложении