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

Каждая личинка — индивидуальность Каждая личинка — индивидуальность

Эти небольшие червячки красного цвета — объект пристального внимания биологов

Наука и жизнь
Александр Мизёв Александр Мизёв

Харизматичный фрешмен Александр Мизёв намерен серьезно удивить

Собака.ru
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
Орнитология от Гримнира до Талеба Орнитология от Гримнира до Талеба

Мировая экономика — невероятно сложная и комплексная система

Деньги
Защита и опора Защита и опора

Инженерный гений природы развернулся во всю свою мощь

Наука и жизнь
Доходность не ржавеет Доходность не ржавеет

Как правильно инвестировать в коллекционные монеты

Деньги
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Универмаг как кузница новых брендов Универмаг как кузница новых брендов

Николай Константинов о том, как и зачем создавать универмаги русской моды

Монокль
Чудесные миры Чудесные миры

Фрагменты из романа немецкого писателя-фантаста Фридриха Мадера

Наука и жизнь
Пить русское вино: выносимая легкость и яркость вкуса Пить русское вино: выносимая легкость и яркость вкуса

Российское виноделие идет в рост, но до появления развитой индустрии пока далеко

Монокль
Монарх, которому везло Монарх, которому везло

Правитель Саксонии Август II Сильный был главным инициатором войны

Дилетант
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
Большой корабль без большого плавания Большой корабль без большого плавания

«Урал» для «Коралла» или «Коралл» для «Урала»

Наука и техника
Можно ли купить рождения и как вернуть многодетность Можно ли купить рождения и как вернуть многодетность

Способны ли ограничение или запрет абортов повысить рождаемость

Монокль
Сын Макконахи, король Англии, защитник Арракиса: экранная эволюция Тимоти Шаламе Сын Макконахи, король Англии, защитник Арракиса: экранная эволюция Тимоти Шаламе

Кинокритик Елена Зархина проследила экранный путь актера Тимоти Шаламе

Правила жизни
Бесконечно биться головой в закрытую дверь: как работают женщины-адвокаты в России Бесконечно биться головой в закрытую дверь: как работают женщины-адвокаты в России

Как не опускать руки, зная, что в России 99% приговоров — обвинительные

Forbes
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
Как подобрать правильно вклад и не ошибиться? Как подобрать правильно вклад и не ошибиться?

С повышением ключевой ставки Банком России ставки по вкладам поползли вверх

Наука и техника
Лети и смотри Лети и смотри

Кино Михаила Калатозова как история СССР, борьбы идеологий и покорения неба

Weekend
Голова в тумане Голова в тумане

10 продуктов, которые могут нарушить работу мозга

Лиза
Злость, зависть, вина: что с ними делать — глава из новой книги Ольги Примаченко Злость, зависть, вина: что с ними делать — глава из новой книги Ольги Примаченко

Злость, зависть, вина — такие неудобные, «плохие чувства». Стоп! Почему плохие?

Psychologies
Федерико Арнальди: «Я не могу без любви» Федерико Арнальди: «Я не могу без любви»

Федерико Арнальди – о вкусной еде, русских девушках и любви

Добрые советы
Из любви к искусству Из любви к искусству

Как коллекционировать искусство

SALON-Interior
Приходят с холодами Приходят с холодами

9 болезней, которые зимой неожиданно обостряются

Лиза
Половина средневековых скандинавов пострадала от кариеса Половина средневековых скандинавов пострадала от кариеса

Кариес — проблема не только современных людей

N+1
Что такое инулин, чем полезен и в каких продуктах содержится Что такое инулин, чем полезен и в каких продуктах содержится

Инулин — это разновидность пребиотика, который присутствует во многих овощах

РБК
Траты и возвраты: 16 историй предпринимателей, меняющих Россию Траты и возвраты: 16 историй предпринимателей, меняющих Россию

16 историй предпринимателей из регионов — в фоторепортаже Forbes

Forbes
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
10 лучших спортивных российских фильмов XXI века: что смотреть, когда нет трансляций 10 лучших спортивных российских фильмов XXI века: что смотреть, когда нет трансляций

Спортивные фильмы XXI века: от хита середины нулевых до блокбастеров двадцатых

Forbes
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
Открыть в приложении