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

За водой на лунный южный полюс («Луна-25» и другие) За водой на лунный южный полюс («Луна-25» и другие)

Задачи, которые стояли перед «Луной-25», никуда не делись. Их придётся решать

Наука и жизнь
Елена Скрынник: «Сильному духу все подвластно» Елена Скрынник: «Сильному духу все подвластно»

Елена Скрынник о ее карьере, детях и о настоящем и будущем нашей страны

Караван историй
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Бесконечно биться головой в закрытую дверь: как работают женщины-адвокаты в России Бесконечно биться головой в закрытую дверь: как работают женщины-адвокаты в России

Как не опускать руки, зная, что в России 99% приговоров — обвинительные

Forbes
Защита и опора Защита и опора

Инженерный гений природы развернулся во всю свою мощь

Наука и жизнь
«Курс на Cевер»: особые условия для приезжающих в Мурманскую область специалистов «Курс на Cевер»: особые условия для приезжающих в Мурманскую область специалистов

Как Мурманская область справляется с дефицитом кадров

ФедералПресс
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Мужчина, это биохак! Мужчина, это биохак!

Как современные мужчины и женщины поддерживают молодость, красоту и здоровье

Men Today
Ушёл в историю Ушёл в историю

Почему в России никогда не будет второго Горбачёва и второй перестройки

Дилетант
Когда наши поезда полетят Когда наши поезда полетят

«Росмаглев» разрабатывает транспортные системы на принципе магнитной левитации

Монокль
Кругом тёзки Кругом тёзки

В живом мире плодятся всё новые и новые тёзки

Наука и жизнь
Аутизм у женщин: почему его так трудно выявить Аутизм у женщин: почему его так трудно выявить

Почему женщинам с РАС сложнее получить диагноз?

Psychologies
Попкорн, маринованные огурцы и хлопок: чем украшают новогоднюю елку в разных странах мира. Что только не вешают! Попкорн, маринованные огурцы и хлопок: чем украшают новогоднюю елку в разных странах мира. Что только не вешают!

В каждой стране мира за новогодним декором скрывается своя история

ТехИнсайдер
Выйти из «зловещей долины» Выйти из «зловещей долины»

Что такое ИИ-тревожность и как с ней справляться

РБК
Ничего обнадеживающего: как народные сказки учат нас терпеть абьюз Ничего обнадеживающего: как народные сказки учат нас терпеть абьюз

Отрывок из книги «Архетипы в русских сказках»

Forbes
От древности до петровских времен От древности до петровских времен

История Вологодской области: от войн княжеств до петровских реформ

ФедералПресс
Саранча как двигатель прогресса… Саранча как двигатель прогресса…

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

Знание – сила
Фабрика счастья: как гуру, коучи и предприниматели зарабатывают на наших эмоциях Фабрика счастья: как гуру, коучи и предприниматели зарабатывают на наших эмоциях

Отрывок из книги «Фабрика счастливых граждан» об экономике счастья

Forbes
Свет в твоем окне Свет в твоем окне

Украшаем волшебными огнями весь дом

Лиза
Танец разведчицы Танец разведчицы

Карл фон Фриш — человек, открывший пчелиный язык танцев

Знание – сила
В 1952 году на Лондон опустился «великий смог» и убил 12 000 человек: что это было В 1952 году на Лондон опустился «великий смог» и убил 12 000 человек: что это было

Знаете ли вы, что «великий смог» в Лондоне убил 12 000 человек?

ТехИнсайдер
Можно ли купить рождения и как вернуть многодетность Можно ли купить рождения и как вернуть многодетность

Способны ли ограничение или запрет абортов повысить рождаемость

Монокль
Властелин цифровой реки Властелин цифровой реки

.В чем секрет успеха Джеффа Безоса

Деньги
«Управляя эмоциями, вы сохраните отношения»: как бороться с гневом и страхом «Управляя эмоциями, вы сохраните отношения»: как бороться с гневом и страхом

Глава из книги «Комплексное ПТСР» — как справиться с гневом и страхом?

Forbes
Дружба с Канье Уэстом и сотрудничество с мировыми брендами: чем известен дизайнер Гоша Рубчинский Дружба с Канье Уэстом и сотрудничество с мировыми брендами: чем известен дизайнер Гоша Рубчинский

Чем прославился российский дизайнер Гоша Рубчинский  — в материале «Сноба»

СНОБ
«Задача private banking — создать успешную финансовую историю для клиента и его семьи» «Задача private banking — создать успешную финансовую историю для клиента и его семьи»

Евгений Сафонов: как меняется образ жизни состоятельных клиентов банков

Деньги
Лаконичность в деталях Лаконичность в деталях

Дизайн-микс из дорогой акцентной мебели и предметов, найденных на маркетплейсах

Идеи Вашего Дома
Миссис Харрис едет в Нью-Йорк Миссис Харрис едет в Нью-Йорк

«Миссис Харрис едет в Нью-Йорк»: винтажная комедия, греющая душу

Правила жизни
Дрожжи-снежинки. Искусственно созданные многоклеточные организмы Дрожжи-снежинки. Искусственно созданные многоклеточные организмы

Один из важнейших этапов развития жизни – появление многоклеточных организмов

Наука и техника
Как правильно выбрать пиво к блюду. Советы шеф-повара Beer Pairing Как правильно выбрать пиво к блюду. Советы шеф-повара Beer Pairing

Когда пиво должно служить лишь фоном для блюда?

РБК
Открыть в приложении