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

Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре

Происхождение Вселенной всегда волновало людей

Наука и жизнь
Ветроэнергетика: освоение новых территорий Ветроэнергетика: освоение новых территорий

Что произошло с ветроэнергетикой за последнее десятилетие?

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

Писатель детективов Антон Чиж рассказал нам о своих источниках вдохновения

Лиза
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
Слегка несдержанный Слегка несдержанный

Квартира со сдержанным, но при этом эмоциональным интерьером

Идеи Вашего Дома
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Законы взаимного притяжения: 4 вопроса юнгианскому аналитику о выборе партнера Законы взаимного притяжения: 4 вопроса юнгианскому аналитику о выборе партнера

Почему некоторые люди притягивают настолько сильно, что становятся партнерами?

Psychologies
Мат: посмотрим в корень Мат: посмотрим в корень

Доктор филологических наук Максим Кронгауз рассуждает о судьбе русского мата

Наука и жизнь
Увеличения площади листьев не помогло лесам Индии стать продуктивнее Увеличения площади листьев не помогло лесам Индии стать продуктивнее

Потепление снижает эффективность фотосинтеза и увеличивает затраты на дыхание

N+1
Шлумбергеры в доме: долгая и интересная жизнь Шлумбергеры в доме: долгая и интересная жизнь

Домашняя шлумбергера — долголетние и невероятно привлекательное растение

Наука и жизнь
Москва до Юрия Долгорукого. Кто здесь жил прежде? Москва до Юрия Долгорукого. Кто здесь жил прежде?

Попробуем разобраться в том, кто жил на месте Москвы до XII века

Зеркало Мира
... а вместо сердца пламенный... ротор! ... а вместо сердца пламенный... ротор!

Почему роторным двигателям не удалось завоевать мир?

Зеркало Мира
Елена Карпенко: «Самым главным по-прежнему остается контент» Елена Карпенко: «Самым главным по-прежнему остается контент»

О конкуренции традиционного ТВ и онлайн-платформ

РБК
Много шума — и ничего Много шума — и ничего

Антирейтинг — топ-7 наиболее значимых технологических провалов нашего времени

РБК
Минимум танинов и никакой выдержки. Как выбрать вино для глинтвейна Минимум танинов и никакой выдержки. Как выбрать вино для глинтвейна

Из какого вина лучшего всего варить глинтвейн

СНОБ
5 шагов в будущее 5 шагов в будущее

Эти открытия изменят медицину и продлят жизнь

Men Today
Елена Цыплакова: «Моя Зося из «Школьного вальса» стала для некоторых зрительниц примером» Елена Цыплакова: «Моя Зося из «Школьного вальса» стала для некоторых зрительниц примером»

В театре про меня сказали: «Наглая! Все киношники наглые»

Караван историй
Информационная война Информационная война

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

Дилетант
Очень нужный сервис: зачем в СССР звонили по номеру 06 Очень нужный сервис: зачем в СССР звонили по номеру 06

Для чего существовал номер 06 в СССР? Давайте вспоминать!

ТехИнсайдер
«Декабрист» и другие шлумбергеры «Декабрист» и другие шлумбергеры

Первый по распространённости в мире кактус

Наука и жизнь
Властелин цифровой реки Властелин цифровой реки

.В чем секрет успеха Джеффа Безоса

Деньги
Сахар, ты где? Сахар, ты где?

Как производители маскируют сахар в своих продуктах

Лиза
О корт, ты — мир О корт, ты — мир

Андрей Рублев добавил теннису эмоций

Men Today
Ольга Антонова: «Я леплю из пластилина...» Ольга Антонова: «Я леплю из пластилина...»

Вот уже много лет рождение кукол стало моим, пожалуй, самым любимым делом...

Караван историй
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
Геннадий Хазанов: «Ничто так не разъединяет людей, как юмор» Геннадий Хазанов: «Ничто так не разъединяет людей, как юмор»

Геннадий Хазанов — о юмористических жанрах в советский период и сейчас

Монокль
Агенты Дмитрия Самозванца убивают сына Бориса Годунова Агенты Дмитрия Самозванца убивают сына Бориса Годунова

Момент, когда низвергнутый царь, сумевший дать отпор убийцам, лишается сил

Дилетант
Иван Охлобыстин: «Янковский был дедом фанатичным, а я обычный дед» Иван Охлобыстин: «Янковский был дедом фанатичным, а я обычный дед»

В рождении и воспитании детей есть нечто высшее

Караван историй
Уходят в лед Уходят в лед

Российская полярная наука переживает настоящий ренессанс

Men Today
Открыть в приложении