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
Стеклянный потолок: какие вызовы стоят перед женщинами в руководстве и бизнесе Стеклянный потолок: какие вызовы стоят перед женщинами в руководстве и бизнесе

С какими трудностями сегодня сталкиваются предпринимательницы и руководительницы

Inc.
Экстремалы в природе, или о пределах выносливости Экстремалы в природе, или о пределах выносливости

Они выбрали себе жизнь, какой не позавидуешь, и везде сумели освоиться

Наука и жизнь
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
Защита и опора Защита и опора

Инженерный гений природы развернулся во всю свою мощь

Наука и жизнь
Чужд нам берег заморский Чужд нам берег заморский

В этом году россияне остались без иностранных ценных бумаг

Деньги
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Мужчина, это биохак! Мужчина, это биохак!

Как современные мужчины и женщины поддерживают молодость, красоту и здоровье

Men Today
Разделённые Разделённые

Сегодня разделённые страны составляют значительную часть современной карты мира

Дилетант
Шуба, золото, икра: почему тренд Slavic Girl захватил соцсети и как сделать его модным Шуба, золото, икра: почему тренд Slavic Girl захватил соцсети и как сделать его модным

Почему западные блогеры переодеваются в пушистые шубы и меховые шапки?

Правила жизни
Ненужная, но вездесущая ртуть Ненужная, но вездесущая ртуть

Употреблять щуку в пищу, оказывается, может быть небезопасно

Наука и жизнь
Как получить оргазм: 5 рекомендаций гинеколога Как получить оргазм: 5 рекомендаций гинеколога

Простые и действенные рекомендации врача о том, как испытать оргазм

Psychologies
Вина из США – яркие, шумные, солидные Вина из США – яркие, шумные, солидные

Знакомимся с американским виноделием

Зеркало Мира
Змеи, лютичи и диадемы Змеи, лютичи и диадемы

Культуролог и фольклорист Александра Баркова про разные новогодние традиции

Seasons of life
Пореволюционная судьба чеховских типажей в повести «Степь» Пореволюционная судьба чеховских типажей в повести «Степь»

Срез русской жизни и движение судеб в повести-путешествии «Степь» А. П. Чехова

Знание – сила
«Черные лебеди»–2024 «Черные лебеди»–2024

Основные опасения за будущее респондентов связаны с вооруженными конфликтами

Деньги
Как правильно сочетать пиво с едой Как правильно сочетать пиво с едой

Открываем новые вкусовые горизонты в сочетаниях алкоголя с едой

Maxim
«Мода — это язык мира» «Мода — это язык мира»

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

OK!
Почему новые партнеры так похожи на бывших: 2 причины Почему новые партнеры так похожи на бывших: 2 причины

Почему мы склонны завязывать отношения с партнерами одного и того же типа

Psychologies
Зачем нужна «пауза в отношениях» и вдруг это манипуляция? Зачем нужна «пауза в отношениях» и вдруг это манипуляция?

Как «пауза в отношениях» может оказаться попыткой надавить на вас

Psychologies
Дочь и внук Эльдара Рязанова рассказывают о его первой семье Дочь и внук Эльдара Рязанова рассказывают о его первой семье

Жизнь родителей оказалась длиннее, чем одна любовь

Караван историй
Как почистить духовку, не используя агрессивные химикаты: 7 простых способов Как почистить духовку, не используя агрессивные химикаты: 7 простых способов

Как очистить духовку, если дома не оказалось специальных средств?

VOICE
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
(Не)сладкая история (Не)сладкая история

5 простых советов, которые помогут снизить риск диабета

Лиза
«Мы нравимся другим больше, чем думаем»: 2 причины недооценки симпатии «Мы нравимся другим больше, чем думаем»: 2 причины недооценки симпатии

Почему мы плохо распознаем симпатию к себе?

Psychologies
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
Привидения Дома Кранкенгагена Привидения Дома Кранкенгагена

Дом Кранкенгагена известен в Петербурге всем, чья страсть — привидения

СНОБ
Ой, всё: почему США признали потолок цен на нефть бесполезным Ой, всё: почему США признали потолок цен на нефть бесполезным

Российский нефтегаз показал чудо адаптации к санкциям

Монокль
Как есть больше белка: простые советы, которые помогут сделать питание полноценным, а тело - подтянутым Как есть больше белка: простые советы, которые помогут сделать питание полноценным, а тело - подтянутым

Как повысить потребление белка без резких перемен в меню

VOICE
Новые отношения Новые отношения

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

Новый очаг
Открыть в приложении