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

Венерианские «грозы» Леонида Ксанфомалити Венерианские «грозы» Леонида Ксанфомалити

Насколько своеобразны инопланетные стихии?

Наука и жизнь
Как уменьшить нагрузку на глаза при работе на компьютере: 7 важных правил Как уменьшить нагрузку на глаза при работе на компьютере: 7 важных правил

Несколько правил, чтобы больше не сталкиваться с компьютерным синдромом

ТехИнсайдер
Сердечные орешки! Сердечные орешки!

Как растут орешки кешью?

Наука и жизнь
Физики обжали скирмионную струну хопфионным кольцом Физики обжали скирмионную струну хопфионным кольцом

Физики пронаблюдали образование хопфионных колец вокруг скирмионных струн

N+1
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
От Байкала до Амура, из Империи в Федерацию От Байкала до Амура, из Империи в Федерацию

Байкало-Амурская магистраль: важная иллюстрация в книге «История СССР, России»

Знание – сила
Австралийский орех макадамия Австралийский орех макадамия

Макадамия: что мы знаем об этом удивительном орехе?

Наука и жизнь
«Плохая девочка», Пугачева под фонк и новый пик Лолиты: как ремейки захватили чарты «Плохая девочка», Пугачева под фонк и новый пик Лолиты: как ремейки захватили чарты

Почему все вдруг пошли делать и слушать ремейки старых песен

Правила жизни
«Вред различия во взглядах и убеждениях» «Вред различия во взглядах и убеждениях»

Проект «О введении единомыслия в России»

Дилетант
Четверть — веха Четверть — веха

Несмотря на возраст, ТНТ продолжает искать новое и не боится экспериментировать

Правила жизни
Зачем обоняние лёгким Зачем обоняние лёгким

Обоняние в лёгких? Это что, шутка? Вовсе нет!

Наука и жизнь
Елена Цыплакова: «Моя Зося из «Школьного вальса» стала для некоторых зрительниц примером» Елена Цыплакова: «Моя Зося из «Школьного вальса» стала для некоторых зрительниц примером»

В театре про меня сказали: «Наглая! Все киношники наглые»

Караван историй
Новый код спешит на помощь Новый код спешит на помощь

Программируем 2024-й: как искусственный разум изменит нашу жизнь

Монокль
А теперь начнем сначала А теперь начнем сначала

Истории людей, прошедших дорогой перемен

Men Today
Интересный факт! Ученые рассказали, почему у вас звенит в ушах Интересный факт! Ученые рассказали, почему у вас звенит в ушах

"Фантомный шум" в ушах генерируется гиперактивными нервами

ТехИнсайдер
Метаморфозы Иракли Метаморфозы Иракли

Ираклий Пирцхалава редкий гость в Москве, но интервью получилось интересным!

OK!
Искусственный интеллект в литературе, живописи, музыке и кино: идеальный подмастерье Искусственный интеллект в литературе, живописи, музыке и кино: идеальный подмастерье

Как технологии могут изменить различные виды искусств

Монокль
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
Авиаторг уместен Авиаторг уместен

Росавиация забрала все рейсы на зарубежных направлениях у «Уральских авиалиний»

Монокль
В поисках альтернативы В поисках альтернативы

Нередко самая вкусная еда, одновременно является самой вредной. Как быть?

Лиза
Геннадий Хазанов Геннадий Хазанов

Геннадий Хазанов, артист эстрады, театра и кино, телеведущий, Москва, 77 лет

Правила жизни
Все на подъеме Все на подъеме

Самые выгодные инвестиции 2023 года

Деньги
Завал на работе Завал на работе

Как все успевать и грамотно снизить нагрузку на работе

Лиза
Боевые измерения Боевые измерения

Строится орбитальная инфракрасная сеть для обнаружения гиперзвуковых целей

Наука
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
Цирк со слонами и коммунистами Цирк со слонами и коммунистами

«Великая магия»: Нанни Моретти переписывает историю

Weekend
Современные «Отцы и дети»: психологический разбор героев нового российского сериала «Цикады» Современные «Отцы и дети»: психологический разбор героев нового российского сериала «Цикады»

На что могут повлиять детско-родительские отношения? Разбираем на «Цикадах»

Psychologies
Большой ресурс для маленькой компании Большой ресурс для маленькой компании

Где предпринимателю взять деньги на развитие бизнеса?

РБК
OpenAI назвал топ-5 мошеннических схем во всем мире. А на основе ChatGPT сделали бота Crafty Emails, который генерирует скам OpenAI назвал топ-5 мошеннических схем во всем мире. А на основе ChatGPT сделали бота Crafty Emails, который генерирует скам

Как мошенники используют ChatGPT

Inc.
10 новогодних фильмов, которые должен посмотреть каждый 10 новогодних фильмов, которые должен посмотреть каждый

Фильмы, которые подарят вам новогоднее настроение

Maxim
Открыть в приложении