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

Удивительные шишки Удивительные шишки

У каких деревьев бывают шишки? И какие они?

Наука и жизнь
Дешево и сердито Дешево и сердито

Дискаунтеры захватывают российский рынок

Агроинвестор
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
Йоргос Лантимос Йоргос Лантимос

Режиссер Йоргос Лантимос о своей музе Эмме Стоун

Grazia
Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Литературные жанры подчиняются правилам, которые формируют их границы

Наука и жизнь
Плюсы минуса Плюсы минуса

Варианты отдыха для тех, кто не хочет сидеть на месте

Men Today
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Самый странный мотив убийства: история Даны Сью Грей, помешанной на шоппинге Самый странный мотив убийства: история Даны Сью Грей, помешанной на шоппинге

Началось всё 16 февраля 1994 года: в этот день было найдено тело Нормы Дэвис

VOICE
Робингудская «почемучка» Робингудская «почемучка»

Отвечаем на наиболее распространённые вопросы о Робин Гуде и Средних веках

Дилетант
Дочь Ра Дочь Ра

Клеопатре суждено было стать последней царицей относительно независимого Египта

Дилетант
Жизнь по 102-й горизонтали Жизнь по 102-й горизонтали

Как живет один из самых необычных заповедников России?

Наука и жизнь
Откат для Троцкого Откат для Троцкого

Это сегодня о Косенко пишут «выдающийся советский разведчик» и ставят его бюсты

Дилетант
Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года Как в российском обществе складывалась историческая память об Отечественной войне 1812 года

Как давно прошедшие события Отечественной войны 1812 года были увековечены и кем

Знание – сила
Еще раз о числе π и о неразрешимой проблеме «квадратуры круга» Еще раз о числе π и о неразрешимой проблеме «квадратуры круга»

Два феномена – число π и египетские пирамиды – связаны невидимыми нитями

Зеркало Мира
Доход, защищенный в грунте Доход, защищенный в грунте

Инвестиционная привлекательность тепличного овощеводства России в 2023 году

Агроинвестор
Слово плохиша Слово плохиша

«Ловкий Плут»: спин-офф Диккенса

Weekend
Изобретая заговоры, или История главного злодея XVII века Изобретая заговоры, или История главного злодея XVII века

Падение Титуса Оутса, выдумавшего католический заговор

Знание – сила
Каким получился «Слово пацана» — сериал о казанских ОПГ 1980-х, поражающий масштабом? Каким получился «Слово пацана» — сериал о казанских ОПГ 1980-х, поражающий масштабом?

«Слово пацана»: почему этот сериал выходит за рамки обычной криминальной драмы

Правила жизни
Zooуборка Zooуборка

Полезные советы для четвероногих чистюль и их хозяев

Лиза
Неслучайный человек Неслучайный человек

Уникальное интервью с Евой Власовой и Машей Шейх

OK!
Как важно быть практичным Как важно быть практичным

Альберто Перроне — об относительно новом явлении на рынке частных яхт

Y Magazine
Спасение внутреннего ребенка. О новом фильме Мишеля Гондри «Книга решений» Спасение внутреннего ребенка. О новом фильме Мишеля Гондри «Книга решений»

Каким получился новый фильм «Книга решений» Мишеля Гондри

СНОБ
Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям Кормление собак сырым мясом может привести к устойчивым к антибиотикам бактериям

Чем опасно кормление сырым мясом для собак?

ТехИнсайдер
Удиви меня: без каких навыков не найти работу за рубежом Удиви меня: без каких навыков не найти работу за рубежом

Основные причины отказа российским кандидатам в международных компаниях

Forbes
Порнозависимость: что это и как с ней бороться Порнозависимость: что это и как с ней бороться

Когда просмотр порно становится зависимостью?

РБК
Когда жизнь преподносит тебе только рвоту, радуйся — возможно, ты уже миллионер Когда жизнь преподносит тебе только рвоту, радуйся — возможно, ты уже миллионер

Что такое амбре, как она связана с рвотой и кому принадлежит?

ТехИнсайдер
Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект Что такое мьюинг — для чего, как делать и есть ли эффект

Разбираемся, влияет ли положение языка на овал лица и положение зубов

РБК
Cупермедведь Cупермедведь

Как Джон Полсон заработал миллиарды на неплатежах по ипотеке

Деньги
Русская красавица Русская красавица

Как выглядела и что носила стереотипная русская красавица

Дилетант
О первой в мире полярной биостанции О первой в мире полярной биостанции

Как в XIX веке ученые придумывали полярную биостанцию

Наука и техника
Открыть в приложении