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科普:为世界添彩的量子点——2023年诺贝尔化学奖成果解读

时间: 2024-01-17 06:53:20 |   来源: 欧宝体育官方网站

  新华社北京10月4日电 如今许多人在家用QLED(量子点发光二极管)电视观看色彩逼真的影片,其中的量子点就是刚刚公布的诺贝尔化学奖研究成果。量子点这种纳米级材料不但为液晶显示技术带来质的飞跃,它在光学等方面的特性也为研究人员在生物化学、医药等领域“探照”出更多潜在的应用路径。

  瑞典皇家科学院4日宣布,将2023年诺贝尔化学奖授予蒙吉·巴文迪、路易斯·布鲁斯和阿列克谢·叶基莫夫,以表彰他们在发现和合成量子点方面所作出的贡献。

  量子点是一类非常小的纳米尺度颗粒,也被称为半导体纳米晶。一个量子点通常只由数千原子组成,如果要形象描述它的“小”,能想象一个量子点与一个足球的对比,正如足球与地球的对比。

  量子点的特殊结构和尺寸,使其内部电子运动受限,进而影响其光学性质,不一样的尺寸的量子点会发出不一样的颜色的光。科学界早就在理论上认为能够最终靠调整量子点的尺寸来实现相应的量子效应,但如何高效制造出质量稳定的量子点,困扰了科学界相当长一段时间。

  上世纪80年代初,两位科学家在量子点研究上取得重要突破。当时在苏联科研机构工作的阿列克谢·叶基莫夫在玻璃基质中合成了量子点,并于1981年在学术期刊上发表他的成果。美国的路易斯·布鲁斯也在胶体溶液中合成了量子点,并于1983年发表了研究成果。两位科学家基于不同的材料体系,都为量子点相关研究打下坚实基础。

  到了1993年,美国麻省理工学院的蒙吉·巴文迪在高效合成高质量量子点方面取得进一步突破。巴文迪的团队将能够形成纳米晶体的物质注入一种被加热的特殊溶剂中,并精确控制其中的饱和度,从而生成非常微小的晶体胚。团队再通过对溶剂温度的调整,最终生成了尺寸一致的量子点。这一方法相比以往更简单高效,让更多科研人员有机会探索量子点的特性和潜在应用。

  量子点有关技术发展至今,普通人可能最容易感知或接触到的应用莫过于它为液晶显示技术带来的提升。LED(发光二极管)背光光源的色彩经过量子点技术的转化,能够在屏幕上实现更好的红、绿、蓝三基色,带来更广的色域,一些厂家已经在此基础上推出QLED电视。随着元宇宙、虚拟现实、增强现实等技术的发展,未来各类电子设备上大大小小的显示屏也有望在量子点技术的助力下,给人类带来更好体验。

  在更专业的层面,量子点稳定的发光特性使其成为很好的荧光标记材料,在生物监测和医学成像方面有良好应用前景,医生有望借助量子点来高效发现患者体内的肿瘤组织。化学领域的研究人能利用量子点的催化特性来驱动化学反应。随着有关技术进一步成熟,量子点有望在更广阔领域发挥作用,比如在柔性电子科技类产品、微型传感器、更薄的太阳能电池和加密量子通信等领域。

  华南理工大学材料科学与工程学院褚衍辉研究团队通过多尺度结构设计,成功制备了兼具超强力学强度和高隔热性的高熵多孔硼化物陶瓷材料。研究团队制备出的这种高熵多孔硼化物陶瓷材料,其优异性能源于“三宝”,即微观尺度上构筑的超细孔、纳米尺度上强晶间界面结合,以及原子尺度上严重晶格畸变。

  记者日前从北京市农林科学院获悉,国家农业信息化工程技术研究中心、北京市农林科学院信息技术研究中心联合中国科学院西安光学精密机械研究所,成功研发出首款国产化新型视频高光谱与点云“图-谱合一”传感器。

  《自然·化学工程》创刊号1月12日发表一项研究,报道了一个能对蛋白质进行工程改造的、由AI(AI)驱动的全自动机器人。最好的策略是,不在这些重复又费力的工作上和人工智能比高低,而是腾出精力在更富创造性、思想性的工作上,展现人类独特价值。

  从中国计量科学研究院获悉,日前,该院新增的5项基于北斗的远程时间频率校准与测量能力通过国际评审,相关结果在国际计量局关键比对数据库中发布,标志着基于北斗的远程时间频率校准与测量能力首次获得国际互认。

  近日,国家知识产权局公布2023年知识产权有关数据,引发全社会广泛关注。立足新时代新征程,作为国家创新发展战略性资源和国际竞争力核心要素,知识产权的作用更加凸显,其规模、结构、质量必然的联系到高水平科技自立自强目标的实现。

  已是深冬时节,晚上10时半,清冷的月光打在地上,南京农业大学校园一片静寂。树影摇曳间,一位老者沿着小径,打着手电筒缓步前行。他叫盖钧镒,今年88岁,是中国工程院院士、南京农业大学国家大豆改良中心主任,也是目前全国唯一一名研究大豆的院士,学生们都喜欢叫他“大豆院士”。

  大众汽车则展示了首批将AI大语言模型ChatGPT融合到现有IDA语音助手功能的车型。

  根据中国信息通信研究院发布的《中国算力发展指数白皮书(2023年)》,我国智能算力增长迅速,增速为72%,在我国算力中占比达59%,成为算力迅速增加的驱动力。

  人工智能大模型的出现,为通用AI的实现打开了新的想象空间,极大的提升了人工智能处理复杂任务的能力。

  至今,长光卫星已成功实现了“百星飞天”的阶段性目标,并逐步成为全世界重要的航天遥感信息来源。

  据介绍,此项年度评选活动是科技领域历史最悠久的科普评选活动之一,每年通过高校、科研机构、媒体、科技公司等单位推荐重大科学技术进展新闻,经专家评审团初步筛选,再由两院全体院士投票选定评选结果。

  在发展重点方面,多省市将脑机接口产业纳入“十四五规划”,提出开展脑机接口基础研究,推动脑机接口成果转化和广泛应用。

  守护着这片前不久刚插完秧的稻田,中国农业科学院作物科学研究所研究员郑晓明和他的团队,正努力筛选发掘具有高产、优质、抗病等性状的可利用优异种质资源。

  今年要坚持不懈抓好“三农”工作,明白准确地提出“毫不放松抓好粮食等重要农产品稳定安全供给”“改革完善耕地占补平衡制度,提高高标准农田建设投入标准”。

  日前,浙江大学团队通过模仿北极熊毛的结构,制备出一种封装了气凝胶的超保暖人造纤维,这样一种材料同时具备保暖、轻薄和耐用的特点。这项成果相关论文发表于国际期刊《科学》杂志。

  依托大科学装置实施大科学工程、组织大科学计划、打造大科学中心,已成为大科学时代下,科学技术创新范式变革的重要标志。为此,我们应发挥大科学装置原始创新策源作用,努力建设基础研究高水平支撑平台。

  2024年1月1日,我国“夸父一号”卫星成功记录了第25太阳活动周截至目前最大的耀斑,再次刷新了第25太阳活动周最大耀斑的纪录。

  王蓬博认为,一方面运用人工智能等新技术减少相关成本是必经之路,另一方面则需要尽可能地创造场景。

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