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

«Не очередная биография» Эйнштейна «Не очередная биография» Эйнштейна

В нашем распоряжении оказалась рецензия на книгу, написанная Виталием Мацарским

Наука и жизнь
Дешево и сердито Дешево и сердито

Дискаунтеры захватывают российский рынок

Агроинвестор
По небесным квартирам По небесным квартирам

Эпоха общей орбиты завершается: у каждой страны — своя космическая станция

Монокль
Женя Кривцова: «Там, где страшно, всегда офигенный результат!» Женя Кривцова: «Там, где страшно, всегда офигенный результат!»

Блогер Женя Кривцова о том, как избавиться от всех пагубных привычек

ЖАРА Magazine
Геополитический хомут Геополитический хомут

В сегодняшнем учебнике привычного термина «монголо-татарское иго» не встретить

Дилетант
Требуется производство! Требуется производство!

Интеллектуальные цифровые платформы могут повысить эффективность промышленности

Монокль
Плоды ошибок трудных Плоды ошибок трудных

Государство усиливает регулирование в сфере абортов

Монокль
Спонтанные поездки на зимние каникулы Спонтанные поездки на зимние каникулы

Если планировать ничего не хочется, всегда можно внезапно сорваться в поездку

Лиза
Программа «Антистресс» Программа «Антистресс»

Доступные методики борьбы со стрессом

Добрые советы
От империй Луны к серым пришельцам: развитие представлений о внеземной жизни От империй Луны к серым пришельцам: развитие представлений о внеземной жизни

Ночью люди смотрели на звезды и старались придумать видимому какое-то объяснение

Наука и техника
Все оттенки красного Все оттенки красного

На экраны врывается «Феррари»

Автопилот
«75% гостей — женщины»: ресторатор Ксения Механик о гастроиндустрии и стереотипах «75% гостей — женщины»: ресторатор Ксения Механик о гастроиндустрии и стереотипах

Ресторатор Ксения Механик — почему гендерные предрассудки мешают всем

Forbes
Сны Алины Сны Алины

Актриса Алина Гвасалия — о неисчерпаемых возможностях копирования самого себя

Grazia
Лидеры и мнения Лидеры и мнения

Как за 25 лет изменились телевидение и люди, которые его создают?

Правила жизни
Ора экзакта Ора экзакта

Электричество бьется в наши сердца и в новом китайском электромобиле

Автопилот
Синдром именинника: почему перед днем рождения нам бывает грустно Синдром именинника: почему перед днем рождения нам бывает грустно

Почему перед днем рождения хочется ото всех закрыться в комнате

ТехИнсайдер
Доставить радость Доставить радость

Твой подарок точно понравится, если учесть психотип человека!

Лиза
Завал на работе Завал на работе

Как все успевать и грамотно снизить нагрузку на работе

Лиза
«Задача private banking — создать успешную финансовую историю для клиента и его семьи» «Задача private banking — создать успешную финансовую историю для клиента и его семьи»

Евгений Сафонов: как меняется образ жизни состоятельных клиентов банков

Деньги
Дочь Ра Дочь Ра

Клеопатре суждено было стать последней царицей относительно независимого Египта

Дилетант
Сколько секса нужно для счастья? Сколько секса нужно для счастья?

Сколько секса нам нужно?

Добрые советы
Как правильно позировать, чтобы отлично получаться на фото: мастер-класс от фотографа и модели Как правильно позировать, чтобы отлично получаться на фото: мастер-класс от фотографа и модели

Как сделать снимки стильными и гармоничными?

VOICE
Бывшие единороги Бывшие единороги

Компании шеринговой экономики столкнулись с серьезными трудностями

Монокль
Как общаться с манипулятором: 5 готовых сценариев разговора Как общаться с манипулятором: 5 готовых сценариев разговора

Как сориентироваться и поступить, столкнувшись с манипулятором

Psychologies
Химия и жизнь Химия и жизнь

Есть заболевания, разговоры о которых до сих пор стигматизированны — онкологии

Robb Report
Предприниматели среди нас Предприниматели среди нас

Кто каждый день делает нашу жизнь ярче и проще? И как им это удается?

Men Today
Отчаянный газовый покер Отчаянный газовый покер

На рынке СПГ есть только два игрока, которые имеют достаточные амбиции

Монокль
Фабрика счастья: как гуру, коучи и предприниматели зарабатывают на наших эмоциях Фабрика счастья: как гуру, коучи и предприниматели зарабатывают на наших эмоциях

Отрывок из книги «Фабрика счастливых граждан» об экономике счастья

Forbes
Как почистить клавиатуру от пыли и крошек: инструкция Как почистить клавиатуру от пыли и крошек: инструкция

Как правильно чистить клавиатуру в домашних условиях

ТехИнсайдер
Условно-досрочная пенсия Условно-досрочная пенсия

Как сформировать долгосрочные сбережения и разморозить пенсионные в 2024 году

Деньги
Открыть в приложении