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

Как молния выбирает цель Как молния выбирает цель

Как молния находит молниеотвод среди множества других привлекательных целей?

Наука и жизнь
Как справиться с разрывом дружбы: 6 советов Как справиться с разрывом дружбы: 6 советов

Как отгоревать завершение дружеских отношений

Psychologies
Гелий Гелий

Известно, что каждый элемент имеет свой, только ему одному принадлежащий спектр

Наука и жизнь
Плюсы минуса Плюсы минуса

Варианты отдыха для тех, кто не хочет сидеть на месте

Men Today
Лидер в эпоху перемен Лидер в эпоху перемен

Как стать лидером, за которым пойдут остальные

Men Today
Переводя стрелки: страны с необычными часовыми поясами Переводя стрелки: страны с необычными часовыми поясами

Оказавшись в одной из этих стран, не забудьте внимательно перевести часы

ТехИнсайдер
Без долгов и нервотрепки. Как правильно закрыть ИП в 2023 году – пошаговая инструкция Без долгов и нервотрепки. Как правильно закрыть ИП в 2023 году – пошаговая инструкция

Решила прикрыть свой малый бизнес? Приготовься потрудиться

Лиза
Создать нельзя заимствовать Создать нельзя заимствовать

Что такое для современной моды заимствования: зло или просто рабочий инструмент?

Grazia
Кодекс постороннего Кодекс постороннего

Как Альбер Камю обнаружил, что жизнь не имеет смысла — и нашел, зачем стоит жить

Weekend
Как снять с сардельки кожуру, чтобы от нее не осталась половина? А зачем ее вообще чистить? Ведь оболочка натуральная Как снять с сардельки кожуру, чтобы от нее не осталась половина? А зачем ее вообще чистить? Ведь оболочка натуральная

Нужно ли чистить сардельки в натуральной оболочке?

ТехИнсайдер
Функциональная красота Функциональная красота

Квартира, в которой внутренний интерьер и вид из окон дополняют друг друга

Идеи Вашего Дома
Сам себе психолог: как найти внутреннюю опору Сам себе психолог: как найти внутреннюю опору

Как взрастить внутренний стержень?

Правила жизни
Блиц-интервью с Антоном Чижом Блиц-интервью с Антоном Чижом

Писатель детективов Антон Чиж рассказал нам о своих источниках вдохновения

Лиза
Зооразвод. Как не попасть в ловушку из-за любви к животным? Зооразвод. Как не попасть в ловушку из-за любви к животным?

4 уловки зоомошенников, которые угрожают не только кошельку владельца

Лиза
Что искали крестоносцы Что искали крестоносцы

Один из сложнейших символов христианской культуры — Святой Грааль

Зеркало Мира
Изучают детскую анимацию, картины и тренды в TikTok: как институт Pantone выбирает «цвет года» и зачем Изучают детскую анимацию, картины и тренды в TikTok: как институт Pantone выбирает «цвет года» и зачем

«Тот, кто управляет цветом, управляет миром»

VC.RU
Правую или заднюю? Какую лапу сосет медведь в своей берлоге? Спойлер: никакую! Да и берлоги у него нет Правую или заднюю? Какую лапу сосет медведь в своей берлоге? Спойлер: никакую! Да и берлоги у него нет

Задумывались ли вы когда-нибудь, почему медведь сосет лапу?

ТехИнсайдер
Магия кино Магия кино

Актриса Юлия Снигирь — о мистике и булгаковщине, спорах в творческой семье

VOICE
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Итоги-2023 Итоги-2023

Уходящий год был насыщен событиями, и вот некоторые из них

Агроинвестор
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
Опередивший время Опередивший время

Посадка «Бурана» — наивысший триумф советского космического проекта

Монокль
Разум толпы Разум толпы

Усредненный прогноз группы может быть более точным, чем суждения специалистов

ТехИнсайдер
Жилое и мертвое Жилое и мертвое

Дом в русской литературе: между обыденным адом и потерянным раем

Weekend
Соль Лондона Соль Лондона

Несколько картинок из жизни безумной лондонской квартирки и ее хозяйки

Seasons of life
«Коты полезны для здоровья?»: как работает фелинотерапия «Коты полезны для здоровья?»: как работает фелинотерапия

Как повседневное общение с кошками приводит к исцелению тела и души?

Psychologies
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
Мы из будущего Мы из будущего

Кто же такие эти промт-дизайнеры или AI-тренеры?

ТехИнсайдер
От жертвоприношений до подарков: как появились традиции празднования Нового года От жертвоприношений до подарков: как появились традиции празднования Нового года

Как складывались праздничные традиции и почему Новый год такой популярный

Forbes
Банковская «цифра» для экспортера Банковская «цифра» для экспортера

Что сегодня позволяет получать господдержка российского экспорта

РБК
Открыть в приложении