Открытие и синтез квантовых точек, за которые ученый Алексей Екимов и его американские коллеги получили Нобелевскую премию по химии в этом году, — очень перспективная работа, которая может применяться в различных отраслях, в том числе в квантовых компьютерах, заявляют эксперты.

Лауреатами Нобелевской премии по химии в этот раз стали работающие в США ученые Мунги Бавенди, Луис Брус и Алексей Екимов. Награду ученым вручили за фундаментальные открытия в сфере нанотехнологий. В частности, исследователи занимались «открытием и исследованием квантовых точек — наночастиц, которые настолько малы, что их размер определяет их свойства».

Независимо друг от друга Екимову и Брусу удалось создать квантовые точки, тогда как Бавенди совершил революцию в химическом производстве. В частности, Алексей Екимов первым синтезировал квантовые точки, а Луис Брюс и Мунга Бавенди получили первый раствор с ними и разработали удобный метод их синтеза. Сейчас они используются в том числе в ЖК-мониторах.

Алексей Екимов родился 28 февраля 1945 года. В 1967 году он окончил физический факультет Ленинградского государственного университета. В 1974 году Екимов защитил диссертацию на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Тема кандидатской диссертации — «Оптическая ориентация спинов носителей в полупроводниках». С конца 1990-х годов ученый трудится на Западе. Специалист преподавал во французских, японских и британских университетах. Екимов работал в американской компании Nanocrystals Technology.

Квантовые точки — это наночастицы-полупроводники, электрические характеристики которых зависят от их размера и формы. Квантовую точку можно рассматривать как «искусственный атом», лишенный ядра. Между тем число электронов такого «атома» можно менять, изменяя условия роста квантовых точек или же с помощью внешних электромагнитных полей.

Электроны в свою очередь способны переходить с одной орбиты на другую при условии поглощения или излучения энергии. Во втором случае, когда электрон излучает энергию, он переходит на более низкий энергетический уровень. Энергия излучается в виде света определенной длины волны. Размер квантовой точки же можно регулировать, то есть можно изменять и энергию испускаемого фотона, следовательно, можно менять цвет испускаемого квантовой точкой света. Кроме дисплеев квантовые точки применяются в медицине: они могут проникать в разные типы клеток и окрашивать их в разные цвета. К примеру, так можно маркировать опухоли.

Заведующий лабораторией «Квантовая инженерия света» ЮУрГУ, доктор физико-математических наук Сергей Кулик в интервью  РБК назвал научную работу Екимова «очень перспективной в разных областях науки и техники». «Материал действительно открывает новую эру в квантовых технологиях», — акцентировал ученый.

«Компания Nexxus Lighting в 2009 году выпустила светодиодную лампу с использованием квантовых точек. Также перспективным является их применение в полевых транзисторах, фотоэлементах, LED, лазерных диодах, солнечных батареях», — добавил Дорохов.

Флуоресцентность квантовых точек используется и в медицине. В частности, на поверхности нанокристаллов присутствуют распознающие молекулы, которые адресно могут окрашивать нужный объект, например, опухоль, определенным цветом.

— Ученые решили использовать эту характеристику квантовых точек в медицине: ввели нанокристаллы подопытным мышам в опухоль. Частицы накапливались в сосудах опухоли и светили определенным цветом — благодаря этому за новообразованием было легко следить, оно существенно выделялось на фоне окружающих тканей, — рассказала врач-эксперт лаборатории «Гемотест» Нина Зубова.

Фото: Pexels