作者:冯丽妃 梅进 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/10/4 19:30:08
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2023年诺贝尔化学奖揭晓

 

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京时间10月4日下午5点45分许,瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔化学奖授予美国科学家Moungi G. Bawendi、Louis E. Brus,俄罗斯科学家Alexei I. Ekimov ,以表彰他们对量子点的发现和合成。

2023年的诺贝尔奖单项奖金为1100万瑞典克朗(约合人民币722.58万元),相比去年增加了100万瑞典克朗。

 

Moungi G. Bawendi,1961年生于法国巴黎。1988年博士毕业于美国芝加哥大学。现为麻省理工学院教授。

Louis E. Brus,1943年生于美国俄亥俄州克利夫兰。1969年博士毕业于美国纽约哥伦比亚大学。现为纽约哥伦比亚大学教授。

Alexei I. Ekimov,1945年出生于前苏联。1974年博士毕业于俄罗斯圣彼得堡Ioffe物理技术学院。曾任美国纽约纳米晶体技术公司首席科学家。

他们为纳米技术埋下了重要的种子

2023年诺贝尔化学奖奖励量子点的发现和合成,量子点是非常微小的纳米粒子,它们的大小决定了它们的性质。这些纳米技术的最小组成部分可以在电视和LED灯中传播光线,还可以指导外科医生切除肿瘤组织,以及在其他许多方面发挥作用。

 

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量子点是一种晶体,通常由几千个原子组成。就大小而言,它与足球的关系就像足球与地球大小的关系一样。

每个学化学的人都知道,一种元素的性质是由它有多少电子决定的。然而,当物质缩小到纳米尺度时,就会出现量子现象:这些都是由事物的大小决定的。2023年诺贝尔化学奖得主成功地制造出了小到其性质由量子现象决定的粒子。这种被称为量子点的粒子在纳米技术中非常重要。

“量子点有许多迷人而不寻常的特性。重要的是,它们的颜色取决于它们的大小,”诺贝尔化学委员会主席Johan ?qvist说。

物理学家早就知道,理论上,纳米粒子中可能出现与尺寸有关的量子效应,但当时几乎不可能在纳米尺度上进行雕刻。因此,很少有人相信这些知识会付诸实践。

 

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粒子收缩时产生量子效应。当粒子直径只有几纳米时,电子可用的空间就会缩小。这会影响粒子的光学特性。纳米粒子越大,电子波的空间就越大。纳米颗粒越小,电子波的空间也越小。量子点可以吸收光,然后以另一波长发射。其颜色取决于粒子的大小。
 

然而,在20世纪80年代早期,Alexei l.Ekimov成功地在有色玻璃中创造出了依赖于尺寸的量子效应。这种颜色来自氯化铜的纳米颗粒,Ekimov证明了由于量子效应的存在,仅仅粒子的大小就能影响玻璃的颜色。

几年后,Louis Brus在世界上首次证明了在流体中自由漂浮的粒子存在大小依赖的量子效应。

1993年,Moungi Bawendi彻底改变了量子点的化学生产,产生了几乎完美的粒子。这种高质量对于它们在应用中使用是必要的。

 

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Moungi Bawendi这样制造量子点。1. Bawendi将能形成硒化镉的物质注入热溶剂中,体积足以使针头周围的溶剂饱和。2. 小的硒化镉晶体立即形成,但由于注射冷却了溶剂,晶体停止形成。3. 当Bawendi提高溶剂的温度时,晶体再次开始生长。这个过程持续的时间越长,晶体就越大。
 

量子点现在照亮了基于QLED技术的电脑显示器和电视屏幕。它们还为一些LED灯的光线增添了细微差别,生物化学家和医生用它们来绘制生物组织图。

因此,量子点给人类带来了最大的好处。研究人员相信,在未来,它们可以为柔性电子产品、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信做出贡献——所以我们才刚刚开始探索这些微小粒子的潜力。

过去8年诺贝尔化学奖得主名单

2022年——美国和丹麦3位科学家Carolyn R. Bertozzi、Morten Meldal和K. Barry Sharpless获奖,获奖理由是“在点击化学和生物正交化学方面的发展”。

 

2021年——德国和美国科学家Benjamin List和David W.C. MacMillan获奖,获奖理由是“在不对称有机催化方面的发展”。

 

2020年——法国和美国科学家Emmanuelle Charpentier、Jennifer A. Doudna获奖,获奖理由是“开发出一种基因组编辑方法”。

 

2019年——美国和日本3位科学家John B Goodenough、M. Stanley Whittlingham和Akira Yoshino获奖,获奖理由是“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”。

 

2018年——美国科学家Frances H. Arnoid获奖,获奖理由是“研究酶的定向进化”;另外两位获奖者是美国的George P. Smith和英国的Sir Gregory P. Winter,获奖理由是“研究缩氨酸和抗体的噬菌体展示技术”。

 

2017年——瑞士、美国和英国3位科学家Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson获奖,获奖理由是“研发出冷冻电镜,用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。

 

2016年——法国、美国、荷兰3位科学家Jean-Pierre Sauvage、J. Fraser Stoddart和Bernard L. Feringa获奖,获奖理由是“分子机器的设计与合成”。

 

2015年——瑞典、美国、土耳其3位科学家Tomas Lindahl、Paul Modrich和Aziz Sancar获奖,获奖理由是“DNA修复的机制研究”。

诺贝尔化学奖小知识

 

——截至2022年,诺贝尔化学奖共颁发了114次,没有颁发的8年分别是1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942年。

 

——1901年至2022年,共191人次获奖,实际获奖个人为189人,因为英国科学家Frederick Sanger于1958年和1980年两次获奖,美国科学家Barry Sharpless于2001年和2022年两次获奖。

 

——114次颁奖中,63次为单独获奖者,25次为2人共享,26次为3人共享。

 

——最年轻的获奖者是法国科学家Frédéric Joliot,1935年因“合成新的放射性元素”与妻子Irène Joliot-Curie一起获奖,时年35岁。

 

——最年长的获奖者是美国科学家John B. Goodenough,2019年因“在锂离子电池的发展方面作出的贡献”获奖,时年97岁。他也是迄今为止所有诺奖得主中获奖时最年长的一位。

 

——189位诺贝尔化学奖得主中,有8位女性。分别是1911年的居里夫人(居里夫人另外还获得1903年的物理学奖)、1935年的Irène Joliot-Curie、1964年的Dorothy Crowfoot Hodgkin、2009年的Ada Yonath、2018年的Frances H. Arnold、2020年的Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna,以及2022年的Carolyn R. Bertozzi。其中,Marie Curie和Dorothy Crowfoot Hodgkin独享当年的化学奖。

 

——诺奖史上的“家庭”诺奖。

 

居里夫人家庭是历史上最成功的“诺奖家庭”。居里夫妇1903年共同获得诺贝尔物理学奖;居里夫人自己1911年又获得诺贝尔化学奖;居里夫妇的大女儿Irène Joliot-Curie,与丈夫Frédéric Joliot一起获得1935年的诺贝尔化学奖;居里夫妇的小女儿ève Curie,嫁给了Henry R. Labouisse,他在1965年代表联合国儿童基金会接受了当年的诺贝尔和平奖。

 
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