2023年诺贝尔化学奖得主,偶然发现了一些最早的量子点,这种微小的半导体如今正广泛应用于众多电子产品中。

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发现量子点的化学家路易斯 · 布鲁斯(Louis E. Brus)于2026年1月在纽约州的家中逝世,享年82岁。

1983年,在贝尔实验室任职的布鲁斯发现,半导体材料硫化镉的晶体如果足够小(宽仅几千个原子),就可以吸收不同颜色的光。

实际上,早在20世纪30年代,物理学家就推测,粒子如果被压缩得足够小,其物理性质就会改变。这一想法基于量子力学。然而,由于科学家始终未能掌握制造并分离出如此微小结构的技术,该想法在数十年间一直停留在设想层面。

布鲁斯发现量子点纯属偶然。在20世纪80年代,他试图借助分散在溶液中的硫化镉微小晶体来研究半导体表面发生的化学反应。他将混合物留在实验室的工作台上,第二天意外发现,这种纳米晶体略微变大了一些,并且在此过程中吸收了不同波长的光。于是,他开始研究这一效应,并通过比较不同尺寸的纳米晶体发现:较大的晶体吸收偏红的光,而较小的晶体吸收偏蓝的光。这些纳米晶体后来就被人们称为量子点。量子点是人们最早观测到材料的物理性质可由其尺寸而非元素构成决定的实例之一。2023年,布鲁斯与另外两位科学家——蒙吉 · 巴文迪(Moungi Bawendi)和阿列克谢 · 埃基莫夫(Aleksey Yekimov)——因在“发现和合成量子点”方面的杰出贡献而共同获得诺贝尔化学奖。

“起初,我并未真正意识到它们会被应用得如此广泛。”布鲁斯在获得诺贝尔奖后的一次采访中说道。自他获得初步发现以来的几十年里,量子点已被应用于提升电视和电脑屏幕的色彩鲜艳度,以及呈现人体内器官的影像。有朝一日,它们或可为更高效的太阳能电池和先进的信息加密技术提供关键支持。

巴文迪曾师从布鲁斯。他在一封邮件中写道:“整个纳米科学和纳米技术领域都对布鲁斯深怀感激。”

布鲁斯于1943年8月10日出生在美国克利夫兰,后来全家辗转搬至堪萨斯州约翰逊县的郊区,他在那里读了中学,并培养起对化学的兴趣。1961年,他凭借海军预备役军官训练团奖学金进入莱斯大学就读;1965年毕业后又被批准进入哥伦比亚大学攻读研究生课程;1969年获得博士学位后,他前往位于华盛顿特区的美国海军研究实验室工作。

1973年,布鲁斯加入了贝尔实验室。他最初研究固体中的能量流动,后来转向对半导体纳米晶体的研究,这最终促成了他对量子点的发现。1996年,布鲁斯从贝尔实验室离开,加入了哥伦比亚大学化学系,并持续在纳米科学前沿领域攻克新问题。

他也因在化学领域的突出贡献荣获2008年卡夫利奖,获得该奖被一些人视为拿诺贝尔奖的前兆。他还当选为美国国家科学院院士和美国国家发明家科学院院士。

资料来源 The New York Times