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

Кунсткамера Кунсткамера

Мосты на суше, облако, предсказывающее бурю, и столица очков

Наука и жизнь
Соль Лондона Соль Лондона

Несколько картинок из жизни безумной лондонской квартирки и ее хозяйки

Seasons of life
Проводник к звездам Проводник к звездам

Когда появятся гиды для космических туристов и где получить эту профессию

РБК
Поправили базу Поправили базу

Экономисты дружно ждут замедления ВВП в 2024 году

Монокль
А был ли княжич? А был ли княжич?

Соломония Сабурова, супруга князя Василия III, героиня таинственной истории

Дилетант
И как это возможно? Прыщи – от бульона, отеки – от молока И как это возможно? Прыщи – от бульона, отеки – от молока

Иногда даже самые полезные на первый взгляд продукты могут оказаться вредными

Лиза
Стратегические инновации: какие разработки меняют облик Москвы Стратегические инновации: какие разработки меняют облик Москвы

15 наиболее перспективных технологических направлений для развития в столице

РБК
Творец Творец

«Копия». Серия рассказов Саши Николаенко

Grazia
Научная фантастика Поднебесной: с каких книг начать читать Лю Цысиня Научная фантастика Поднебесной: с каких книг начать читать Лю Цысиня

С каких произведений начать знакомиться с великим китайским фантастом Лю Цысинем

ТехИнсайдер
Спорно, но задорно Спорно, но задорно

Гарик Харламов вспомнил и проанализировал историю конфликтов в своей жизни

Men Today
Инструкция для скромниц Инструкция для скромниц

О том, как без стеснения обсуждать интимные фантазии с партнером

Лиза
Беспощадный космос Беспощадный космос

Какие смертельные опасности таит в себе космос?

Зеркало Мира
В банде только девушки В банде только девушки

«Контрабандистки»: корейское криминальное ретро с женским характером

Weekend
Приморский терруар, магаданский аппелласьон. Кто и зачем делает вино в тайге Приморский терруар, магаданский аппелласьон. Кто и зачем делает вино в тайге

По прогнозам экспертов, через 10 лет в Приморье появятся аналоги аппелласьонов

СНОБ
Как продлить жизнь букету цветов: простые лайфхаки Как продлить жизнь букету цветов: простые лайфхаки

Что можно сделать, чтобы продлить жизнь срезанным растениям

ТехИнсайдер
Как перестать мастурбировать: можно ли отказаться от мастурбации и зачем это нужно Как перестать мастурбировать: можно ли отказаться от мастурбации и зачем это нужно

Когда естественный способ разрядки становится зависимостью?

Psychologies
Исключение из правил: какая женщина на Руси сама могла выбрать мужа Исключение из правил: какая женщина на Руси сама могла выбрать мужа

Могла ли женщина на Руси выбрать себе мужа, или это не более чем миф?

VOICE
Треугольник печали Треугольник печали

Как устроены любовные треугольники

Men Today
Замена в команде Замена в команде

Какую функцию выполняют бакучиол, NAD+, транексамовая и азелаиновая кислоты

Grazia
Если в твоем доме странно пахнет, обязательно проверь эти 11 проблемных мест Если в твоем доме странно пахнет, обязательно проверь эти 11 проблемных мест

Хочешь, чтобы твой дом всегда благоухал свежестью, но не можешь этого добиться?

VOICE
Камиль Ларин: Правила хорошей дружбы Камиль Ларин: Правила хорошей дружбы

История-посиделка от участника «Квартета И»

Maxim
Будьте как дети Будьте как дети

Как проживать праздники по-настоящему и зачем каждому нужен маленький карнавал

Seasons of life
Хибины. Таинственное чудо Севера Хибины. Таинственное чудо Севера

Красоты и тайны Хибин, расположенных на Кольском полуострове

Зеркало Мира
От авторства до монополии От авторства до монополии

Как лучше защищать свои творческие и инновационные достижения

Наука и техника
Аркадий Ипполитов (26.03.1958 - 5.11.2023) Аркадий Ипполитов (26.03.1958 - 5.11.2023)

Историк искусства Екатерина Андреева об искусствоведе Аркадии Ипполитове

Собака.ru
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
Город дорог: 10 фильмов, действие которых происходит в автомобиле Город дорог: 10 фильмов, действие которых происходит в автомобиле

«Соучастник», «Драйв» и другие картины, в которых важную роль играет автомобиль

Правила жизни
Строить, не ломать Строить, не ломать

Очень надеемся, что облик XXI века определят не конфликты, а проекты городов

Robb Report
Раскрыть себя на почве быта Раскрыть себя на почве быта

Что нравится делать по дому лично тебе?

Лиза
Елки-палки Елки-палки

Как выбрать живую и искусственную елку

Лиза
Открыть в приложении