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

Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах Бескишечные морские черви, нефть, газ и жизнь на других планетах

За чей счет существуют классические погонофоры?

Наука и жизнь
Аккуратнее с духовностью! История, как румынский гуру домогался до своих учеников в Париже Аккуратнее с духовностью! История, как румынский гуру домогался до своих учеников в Париже

Этот пожилой гуру йоги занимался сексуальной эксплуатацией своих учеников

ТехИнсайдер
Каждая личинка — индивидуальность Каждая личинка — индивидуальность

Эти небольшие червячки красного цвета — объект пристального внимания биологов

Наука и жизнь
Елена Карпенко: «Самым главным по-прежнему остается контент» Елена Карпенко: «Самым главным по-прежнему остается контент»

О конкуренции традиционного ТВ и онлайн-платформ

РБК
Резерфорд и рождение экспериментальной ядерной физики Резерфорд и рождение экспериментальной ядерной физики

Первое искусственное превращение химических элементов

Наука и жизнь
Жилое и мертвое Жилое и мертвое

Дом в русской литературе: между обыденным адом и потерянным раем

Weekend
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Почему мужчина пропал после удачного свидания: 4 причины гостинга Почему мужчина пропал после удачного свидания: 4 причины гостинга

О том, почему ваши с партнером ожидания могут не совпадать, размышляет психолог

Psychologies
Твой персональный код Твой персональный код

Какими бывают тесты ДНК

Популярная механика
Анализ экспорта вооружений КНР в страны Ближнего Востока Анализ экспорта вооружений КНР в страны Ближнего Востока

Продукция китайского оборонно-промышленного комплекса для ближневосточных стран

Обозрение армии и флота
Можно ли учиться во сне? Можно ли учиться во сне?

А нельзя ли совместить сон с каким-нибудь занятием? Например, с учебой?

Наука и жизнь
Двухэтажные автобусы, сауны и скалолазание: самые необычные коворкинги в мире Двухэтажные автобусы, сауны и скалолазание: самые необычные коворкинги в мире

Какие появляются пространства, когда коворкинги хотят удивить своих посетителей

Forbes
Введение в компьютерную вирусологию Введение в компьютерную вирусологию

Изобретение Фредерика Коэна поставило под угрозу главное достижение цивилизации

Наука
Залечь на дно в Брабанте Залечь на дно в Брабанте

«Ферри»: комедия о становлении бандитского капитала

Weekend
Макробизнес на микросхемах: зачем компания ICL открыла собственный завод материнских плат Макробизнес на микросхемах: зачем компания ICL открыла собственный завод материнских плат

Зачем запускать свое производство, если дешевле закупать аналоги в Китае

СНОБ
the makers the makers

Победители конкурса «Мейкеры» 2023 года

Seasons of life
Маски шоу Маски шоу

XX век прошел под знаком карикатуры – она была мощным идеологическим оружием

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
Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова Водочный король: история Петра Арсеньевича Смирнова

Как крепостной крестьянин стал одним из самых богатых людей Российской империи

Maxim
Конфликт с начальством Конфликт с начальством

Как себя правильно вести и не испортить репутацию

Лиза
Сравнительные жизнеописания Академий наук Сравнительные жизнеописания Академий наук

Обстоятельства возникновения академий наук в Англии, Франции и России

Знание – сила
7 отличных современных детективов, которые нужно прочитать 7 отличных современных детективов, которые нужно прочитать

Сегодня мы обращаемся к детективам не за новым, а за уютным старым

Правила жизни
Духи, шаманы и амулеты: любопытные факты о мифологии северных народов России Духи, шаманы и амулеты: любопытные факты о мифологии северных народов России

Боги-демиурги, злые духи, почитаемые животные: мифология Севера России

ТехИнсайдер
Все хотят Настю Ивлееву — самую горячую девушку декабря Все хотят Настю Ивлееву — самую горячую девушку декабря

Настя Ивлеева всенародно и единогласно избрана верховной фэшн-дивой!

Собака.ru
Что такое RunFlat-шины и чем они отличаются от обычных Что такое RunFlat-шины и чем они отличаются от обычных

RunFlat — шины, на которых можно ездить без воздуха

РБК
Ателье как хобби и не только Ателье как хобби и не только

К чему привел выход китайских фабрик в индустрию индивидуального пошива

Монокль
Никита Мещерский: Инженеры Tesla – гении, воплощающие в жизнь безумные идеи Маска Никита Мещерский: Инженеры Tesla – гении, воплощающие в жизнь безумные идеи Маска

В Cybertruck есть гораздо больше, чем угловатый дизайн и невыполненные обещания

4x4 Club
4 совета, которые помогут вам пережить семейный ужин 4 совета, которые помогут вам пережить семейный ужин

Немного подготовки, и вам будут не страшны даже самые токсичные члены семьи!

Psychologies
Рукокрылые резервуары Рукокрылые резервуары

Почему летучие мыши резко выделяются среди источников инфекционных болезней?

Знание – сила
Лед тронулся: как перестать возводить стену между собой и миром Лед тронулся: как перестать возводить стену между собой и миром

Почему мы стараемся казаться сильнее, чем есть на самом деле?

Psychologies
Открыть в приложении