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

Защита и опора Защита и опора

Инженерный гений природы развернулся во всю свою мощь

Наука и жизнь
Владимир Васильев: «Гонка технологических «вооружений» уже началась» Владимир Васильев: «Гонка технологических «вооружений» уже началась»

Владимир Васильев – о влиянии больших языковых моделей на будущее человека

РБК
От мала до велика От мала до велика

Рассматриваем рекордсменов из царства животных

Наука и жизнь
Уходят в лед Уходят в лед

Российская полярная наука переживает настоящий ренессанс

Men Today
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Информационная война Информационная война

В Древнем Риме борьба пропагандистов была не менее напряженной, чем сейчас

Дилетант
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Кто починит ДНК — перевернет мир Кто починит ДНК — перевернет мир

Генетики уже несколько лет умеют редактировать поломки в ДНК

Наука
«Пришёл дать вам волю» «Пришёл дать вам волю»

30 августа 2022 года ушёл из жизни Михаил Сергеевич Горбачёв. Вспоминаем

Дилетант
Дорого внимание Дорого внимание

Ольга Карпуть разбирается, действительно ли юмор продает

Правила жизни
Сценарий, написанный жизнью Сценарий, написанный жизнью

Иной раз жизнь выдаёт такие «коленца», что сценаристам остаётся лишь записывать

Дилетант
Слишком дорого и неоднозначно. Тест-драйв Volkswagen Taos 4 Motion Слишком дорого и неоднозначно. Тест-драйв Volkswagen Taos 4 Motion

Почему маленький кроссовер Volkswagen не может привлечь покупателей

4x4 Club
Загадки Третьего рейха Загадки Третьего рейха

Аненербе – самая таинственная организация в новейшей истории человечества

Зеркало Мира
Миссия — поднять настроение: 10+ лучших новогодних комедий Миссия — поднять настроение: 10+ лучших новогодних комедий

Собрали для тебя восхитительные рождественские юмористические фильмы

VOICE
Маршруты Камчатки: «В приоритете туристы, обладающие экологически осознанным поведением» Маршруты Камчатки: «В приоритете туристы, обладающие экологически осознанным поведением»

Как развивается сфера туризма в одном из самых ярких и удаленных регионов России

ФедералПресс
Япона-рама Япона-рама

Dongfeng водим, Nissan в уме

Автопилот
Светлана Землякова: «Иногда мне важнее, чтобы люди узнали об этом тексте» Светлана Землякова: «Иногда мне важнее, чтобы люди узнали об этом тексте»

Светлана Землякова — о том, как она создает свои спектакли

Монокль
Танец разведчицы Танец разведчицы

Карл фон Фриш — человек, открывший пчелиный язык танцев

Знание – сила
Ты «чушпан», а я пацан. О чем сериал «Слово пацана. Кровь на асфальте» Ты «чушпан», а я пацан. О чем сериал «Слово пацана. Кровь на асфальте»

Почему «Слово пацана. Кровь на асфальте» стал таким популярным

Psychologies
«Лучше пока погодить»: писатель Носов о том, нужно ли называть родителей предками «Лучше пока погодить»: писатель Носов о том, нужно ли называть родителей предками

Отрывок из книги Николая Носова «Иронические юморески. Кванты смеха»

Forbes
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
Чужд нам берег заморский Чужд нам берег заморский

В этом году россияне остались без иностранных ценных бумаг

Деньги
Славянский клад! В Германии нашли сокровищницу с мечами и монетами бронзового века Славянский клад! В Германии нашли сокровищницу с мечами и монетами бронзового века

В Мекленбург-Передняя Померания археологи сделали ряд потрясающих находок

ТехИнсайдер
Игра в молчанку Игра в молчанку

Почему мужчины замыкаются в себе после ссоры и как разрешить конфликт

Лиза
Великая реквизиция Великая реквизиция

Как автомобильные марки не ушли, а остались в Первую мировую

Автопилот
Рынок жилья охлаждают Рынок жилья охлаждают

Правительство ввело ограничения в программы льготной ипотеки

Монокль
Дельфины чувствуют электрические поля Дельфины чувствуют электрические поля

Дельфины используют «электрочувство» при охоте и навигации

ТехИнсайдер
16 фактов о дворовых бандах Казани: что послужило основой для создания сериала «Слово пацана. Кровь на асфальте» 16 фактов о дворовых бандах Казани: что послужило основой для создания сериала «Слово пацана. Кровь на асфальте»

Почему подростковые банды возникли именно в Казани и кто такой Роберт Гараев?

Maxim
Адаптивный интеллект: как нас спасает умение переучиваться Адаптивный интеллект: как нас спасает умение переучиваться

Зачем и как адаптироваться к постоянным изменениям

Psychologies
Серьезная инфекция Серьезная инфекция

Как не допустить заражение ВИЧ: 3 главные меры профилактики

Лиза
Открыть в приложении