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

Знай наших Знай наших

Уникальные достижения отечественных ученых

Популярная механика
Парк развлечений Парк развлечений

Александр Борода том, как устроен один из лучших частных музеев столицы

Robb Report
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
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
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Новые отношения Новые отношения

После развода кажется, что новый брак почти невозможен, да и нужен ли?

Новый очаг
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
Рост есть. Рост будет! Рост есть. Рост будет!

Российская промышленность росла и инвестировала в этом году сумасшедшими темпами

Монокль
Вон из России! Вон из России!

Осенью 1922-го от причалов отходили не только корабли с белогвардейцами

Дилетант
«Мода — это язык мира» «Мода — это язык мира»

Карина Нигай о пути в моду, любимых брендах и новых целях

OK!
Кто еще в квартире живёт? Кто еще в квартире живёт?

Насекомые и пауки, которые живут в наших квартирах

Наука и жизнь
Атомно-силовой микроскоп отличил дейтерий от водорода в молекуле пентацена Атомно-силовой микроскоп отличил дейтерий от водорода в молекуле пентацена

Теперь электронный парамагнитный резонанс можно измерять и с одной молекулы

N+1
Гиганты растительного мира Гиганты растительного мира

Эти деревья видели динозавров и смогли пережить ледниковый период

Зеркало Мира
Шимпанзе долины Исса кастрировали и убили детеныша-чужака Шимпанзе долины Исса кастрировали и убили детеныша-чужака

Почему шимпанзе саванн убивают друг друга?

N+1
Евгений Цыганов: «Главная награда — иметь возможность делать то, что хочется» Евгений Цыганов: «Главная награда — иметь возможность делать то, что хочется»

Интервью с Евгением Цыгановым о театре, музыке и нынешнем состоянии нашего кино

СНОБ
Рубен Ениколопов: «В вопросах на миллиарды долларов нельзя консультироваться с ChatGPT» Рубен Ениколопов: «В вопросах на миллиарды долларов нельзя консультироваться с ChatGPT»

Рубен Ениколопов: сможет ли Россия в одиночку совершить технологический рывок

РБК
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
Физики обжали скирмионную струну хопфионным кольцом Физики обжали скирмионную струну хопфионным кольцом

Физики пронаблюдали образование хопфионных колец вокруг скирмионных струн

N+1
Сила любви! Исследование показало, что у людей в браке совпадает кровяное давление! Сила любви! Исследование показало, что у людей в браке совпадает кровяное давление!

Супруги могут иметь "зеркальное" высокое кровяное давление

ТехИнсайдер
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
Зачем нужен дворник-беспилотник Зачем нужен дворник-беспилотник

Алексей Сивидов — о роботах, призванных победить дефицит рабочих рук в сфере ЖКХ

РБК
Ралли-2023 Ралли-2023

Торможение автомобильного рынка после разгона

Деньги
Спорно, но задорно Спорно, но задорно

Гарик Харламов вспомнил и проанализировал историю конфликтов в своей жизни

Men Today
Как правильно сочетать пиво с едой Как правильно сочетать пиво с едой

Открываем новые вкусовые горизонты в сочетаниях алкоголя с едой

Maxim
Политический пейзаж Политический пейзаж

Павел Отдельнов: живопись в расширенном поле

Weekend
Когда искусственный интеллект поработит человечество? Когда искусственный интеллект поработит человечество?

Искусственный интеллект выходит из-под контроля людей. Насколько это правда?

Монокль
Что искали крестоносцы Что искали крестоносцы

Один из сложнейших символов христианской культуры — Святой Грааль

Зеркало Мира
Кто хочет стать триллионером Кто хочет стать триллионером

Почему 100 лет назад рухнула германская марка

Деньги
Сделаю завтра: почему мы нарушаем дедлайны и как с этим покончить Сделаю завтра: почему мы нарушаем дедлайны и как с этим покончить

Почему многие люди — независимо от силы воли — откладывают дела, срывают сроки

РБК
Разум толпы Разум толпы

Усредненный прогноз группы может быть более точным, чем суждения специалистов

ТехИнсайдер
Открыть в приложении