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    看懂諾貝爾化學獎研究 量子點為電子產品技術帶來新突破

    2023-10-04 19:03 / 作者 莊蕙嘉
    諾貝爾化學委員會以淺顯的概念解釋「量子點」:量子點是包含數千個原子的微晶體。一個量子點之於一顆足球的比例,就像足球之於地球。取自諾貝爾獎官網
    今年諾貝爾化學獎頒給3位對「量子點」研究有功的科學家,3人在學術道路上以開展、發現與突破的接力方式,成功發現量子點並更革新化學製程。量子點在我們的生活中隨處可見,從電視到LED燈,都有量子點的技術成果。

    諾貝爾化學委員會主席艾維斯特(Johan Åqvist)簡單地解釋了量子點的特色:「量子點有許多吸引人且不尋常的特性。重要的是,隨著它們的體積不同,顏色也跟著不同。」

    以往的化學研究學者已知的是,一個分子的特性取決於它帶有多少電子。然而,當科學家發現有更小的物質存在、體積小至奈米級後,探究更小物質的「量子現象」(quantum phenomena)研究於焉興起。

    物理學家很早發現量子因體積而有不同效果的特性,但當年幾乎無法製造出奈米材料,因此學界很少人相信它有實用性。

    1980年代初期,艾吉莫夫成功製造出隨體積變化的量子,產生不同顏色的玻璃,這些顏色來自氯化銅的奈米分子。同時艾吉莫夫也演示,因為量子效果,分子的體積會影響玻璃的顏色。

    幾年後,布魯斯以在液體中自由流動的分子實驗,成為全球第一位證明「體變量子效應」(size-dependent quantum effect)的科學家。

    1993年巴汶帝革新量子點的化學製程,製作出近乎完美的奈米分子,高品質的實驗成果開啟產品應用的大門。

    不止是電腦螢幕、電視面板或各種顏色的LED燈,量子點甚至也應用於醫學;外科醫師透過量子點技術,可以在手術中鎖定惡性腫瘤的位置與範圍。

    化學界期待未來量子點技術能有更多應用,例如可彎折的彈性電子產品,迷你感應器,更薄的太陽能板甚至是加密的量子通訊技術。
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