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

Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Литературные жанры подчиняются правилам, которые формируют их границы

Наука и жизнь
Чем заменить куриные яйца в разных блюдах? Чем заменить куриные яйца в разных блюдах?

Если дома нет куриных яиц — это не повод отказываться от выпечки или сырников

Maxim
Защита и опора Защита и опора

Инженерный гений природы развернулся во всю свою мощь

Наука и жизнь
Поправили базу Поправили базу

Экономисты дружно ждут замедления ВВП в 2024 году

Монокль
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Блиц-интервью с Антоном Чижом Блиц-интервью с Антоном Чижом

Писатель детективов Антон Чиж рассказал нам о своих источниках вдохновения

Лиза
Ветроэнергетика: освоение новых территорий Ветроэнергетика: освоение новых территорий

Что произошло с ветроэнергетикой за последнее десятилетие?

Наука и жизнь
Наука о моржевании: действительно ли купание в ледяной воде укрепляет иммунитет Наука о моржевании: действительно ли купание в ледяной воде укрепляет иммунитет

К моржеванию и даже окунанию в прорубь необходимо готовиться сильно заранее

ТехИнсайдер
Куда пропали воробьи? Куда пропали воробьи?

Что и кто угрожает воробьям?

Наука и жизнь
Уи, шеф! Уи, шеф!

Сверхпопулярный светский спот — морское бистро Crevette

Собака.ru
Часы вместо компаса Часы вместо компаса

Показываемое часами время связано с положением Солнца

Наука и жизнь
А мы тебя ждали А мы тебя ждали

Как впустить в жизнь новое – разбираемся с психологом Еленой Голяковской

Новый очаг
Дочь Ра Дочь Ра

Клеопатре суждено было стать последней царицей относительно независимого Египта

Дилетант
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
История потерянной надежды История потерянной надежды

«Время "Спартака"»: документальный сериал о футболе и стране

Weekend
Предприниматели среди нас Предприниматели среди нас

Кто каждый день делает нашу жизнь ярче и проще? И как им это удается?

Men Today
Авиаторг уместен Авиаторг уместен

Росавиация забрала все рейсы на зарубежных направлениях у «Уральских авиалиний»

Монокль
Татьяна Столяр — о коллекционировании, терапии и умении говорить «нет» Татьяна Столяр — о коллекционировании, терапии и умении говорить «нет»

Коллекционер Татьяна Столяр — о ее взаимоотношения с современным искусством

РБК
Дом — это другие Дом — это другие

Как Михаэль Ханеке разрушил буржуазный миф о «доме-милом-доме»

Weekend
Хибины. Таинственное чудо Севера Хибины. Таинственное чудо Севера

Красоты и тайны Хибин, расположенных на Кольском полуострове

Зеркало Мира
Широкими мазками по холсту алмазной истории Широкими мазками по холсту алмазной истории

Его величество бриллиант. Об истории алмазов и алмазного дела

Зеркало Мира
«Большая дубинка» дяди Сэма «Большая дубинка» дяди Сэма

Современные авианосцы – это крупные корабли в составе военно-морского флота

Наука и техника
Правильный подарок Правильный подарок

Нумерология поможет не ошибиться с выбором подарка и найти идеальный презент

Лиза
Директор «Нужна помощь» Елизавета Васина — Forbes: «Люди не стали жертвовать меньше» Директор «Нужна помощь» Елизавета Васина — Forbes: «Люди не стали жертвовать меньше»

Как развивать благотворительность на фоне снижения пожертвований и доверия

Forbes
Как общаться с манипулятором: 5 готовых сценариев разговора Как общаться с манипулятором: 5 готовых сценариев разговора

Как сориентироваться и поступить, столкнувшись с манипулятором

Psychologies
От Первой Логистической войны до «цепочек» XXI века От Первой Логистической войны до «цепочек» XXI века

Роль путей сообщения в истории страны требует существенной дооценки

Знание – сила
Александр Крайнов: «Нейросеть не заменит людей в общении, размышлении и умении договариваться» Александр Крайнов: «Нейросеть не заменит людей в общении, размышлении и умении договариваться»

Как нейросети повлияют на профессии и когда они станут привычным инструментом

РБК
Растениеводы вновь теряют маржу Растениеводы вновь теряют маржу

Зарегулированность отрасли, низкие цены на продукцию и активный рост затрат

Агроинвестор
Игра в имитацию Игра в имитацию

Македонский писатель Венко Андоновский об имитации жизни

Grazia
Это вам не лыжи! Это другое… Это вам не лыжи! Это другое…

Сноубординг – один из самых популярных видов зимнего спорта

Зеркало Мира
Открыть в приложении