赤緯

多彩的量子點(diǎn)

當(dāng)前的材料科學(xué)和納米技術(shù)中，量子點(diǎn)已經(jīng)成為一個(gè)很熱門的研究對象。名字很高大上，但它很好理解。量子點(diǎn)有時(shí)還稱為“人造原子”，是一種人工合成的體積很小的納米材料結(jié)構(gòu)單元，通常的直徑只有幾個(gè)納米。

別看個(gè)頭小，量子點(diǎn)卻有個(gè)神奇的屬性。它們在紫外線（或一些波長較短的可見光）的照射下，能發(fā)出可見光，而且改變量子點(diǎn)的體積和形狀，就能改變它們發(fā)出的可見光的顏色。通常來說，量子點(diǎn)個(gè)頭越小，發(fā)光的波長就會越短，顏色就越偏近于藍(lán)色。反之則是紅色。

量子點(diǎn)主要應(yīng)用到電腦和電視的顯示器中。事實(shí)上，市面上一些最新的LCD顯示器，就使用了量子點(diǎn)這種材料?？茖W(xué)家還認(rèn)為，量子點(diǎn)還可以應(yīng)用于很多其他的領(lǐng)域，比如醫(yī)學(xué)成像、光伏發(fā)電、量子計(jì)算機(jī)等。

便宜無毒的量子點(diǎn)

然而，在量子點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用之前，還有個(gè)制造問題需要解決。技術(shù)人員通常會使用重金屬當(dāng)作制造量子點(diǎn)的原料，比如金屬鎘，但重金屬是有毒的。此外，制造成本仍居高不下?？梢哉f，量子點(diǎn)就是一種昂貴的毒物。

不過在2013年，美國化學(xué)家詹姆斯·圖爾發(fā)現(xiàn)，在一塊煤中，大約25%是石墨烯構(gòu)成的量子點(diǎn)。石墨烯是一種由碳原子形成的蜂窩狀平面薄膜，那么石墨烯構(gòu)成的量子點(diǎn)，其實(shí)就是一塊很小的石墨烯。圖爾的這個(gè)發(fā)現(xiàn)，給量子點(diǎn)的制造指引了一個(gè)新的途徑。

現(xiàn)在，一家叫做Dotz Nano的澳大利亞公司，已經(jīng)成功地用煤制造出了石墨烯量子點(diǎn)，同時(shí)還克服了量子點(diǎn)制造難題。煤很便宜，成本自然很低，而且基本上是無毒的。

當(dāng)石墨烯量子點(diǎn)應(yīng)用到顯示器上時(shí)，除了便宜無毒的優(yōu)勢以外，還有其他優(yōu)勢。因?yàn)橛媒饘倭孔狱c(diǎn)來制造顯示器，有一個(gè)問題：發(fā)藍(lán)光的金屬量子點(diǎn)太小了，無法用在顯示器中。生產(chǎn)商會使用藍(lán)光LED當(dāng)背光，除了可以直接提供藍(lán)光以外，還可以為發(fā)綠光和紅光的量子點(diǎn)提供能量。但這種顯示方法并不很完美，技術(shù)人員得精心地把藍(lán)光LED與量子點(diǎn)協(xié)調(diào)好。如果出現(xiàn)紅綠光的轉(zhuǎn)換不足，就會造成顯示偏藍(lán)的現(xiàn)象。

這個(gè)問題似乎不太嚴(yán)重，但在競爭殘酷的顯示器市場中，這是至關(guān)重要的。而發(fā)藍(lán)光的石墨烯量子點(diǎn)卻足夠大，可以直接用來當(dāng)作發(fā)光元件。這樣，顯示器的三種光都來自量子點(diǎn)，比原來的更完美。更關(guān)鍵的是，石墨烯量子點(diǎn)能在短期內(nèi)大幅度降低顯示器的生產(chǎn)成本。

大顯身手的量子點(diǎn)

量子點(diǎn)變?yōu)闊o毒的材料，這樣許多其他領(lǐng)域也就能使用量子點(diǎn)技術(shù)了。比如在洗滌劑工業(yè)中，一般會使用熒光物質(zhì)當(dāng)作增白劑，因?yàn)闊晒馕镔|(zhì)會吸收紫外線產(chǎn)生紫藍(lán)色，提高衣物等物品在日光下的白度。但是熒光物質(zhì)會變質(zhì)失效，而且它還有一定毒性。而石墨烯量子點(diǎn)不會失效，而且無毒，所以是一種理想的增白劑。

石墨烯量子點(diǎn)還可以應(yīng)用到紫外線防偽標(biāo)簽中。Dotz Nano公司就用了大小不同的量子點(diǎn)，制造了一種復(fù)雜的難以復(fù)制的無毒防偽標(biāo)簽。無毒防偽標(biāo)簽有很大用處，比如可以把它們直接印在藥片上，來保證藥品的真實(shí)性。

然而，從長遠(yuǎn)來看，石墨烯量子點(diǎn)最重要的應(yīng)用是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是能成為治療癌癥的工具。因?yàn)槭┝孔狱c(diǎn)是碳原子構(gòu)成的一小塊單層結(jié)構(gòu)，對外界環(huán)境變化很敏感。而癌細(xì)胞比普通細(xì)胞活躍，其表面所帶的負(fù)電荷密度會更高，這種差別會對石墨烯量子點(diǎn)產(chǎn)生不同的影響，于是石墨烯量子點(diǎn)就能區(qū)分出癌細(xì)胞與普通細(xì)胞。研究人員正在嘗試把藥物分子與石墨烯量子點(diǎn)相結(jié)合，并讓石墨烯量子點(diǎn)檢測到癌細(xì)胞時(shí)，釋放藥物分子殺死細(xì)胞。如果這種技術(shù)能成功的話，那么將來的化療可以只殺死癌細(xì)胞，而不再同時(shí)傷害健康的細(xì)胞。

換句話說，一個(gè)可以產(chǎn)生骯臟的煙塵、引發(fā)癌癥的煤，可以搖身一變，成為治療癌癥的工具。這絕對是煤的最華麗的轉(zhuǎn)型。endprint