橋英

印象中，獲得諾貝爾獎(jiǎng)的研究成果都離我們的生活非常遙遠(yuǎn)，可望而不可即，如2023年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“量子點(diǎn)”，獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的“阿秒光脈沖”。其實(shí)，這些諾貝爾獎(jiǎng)研究成果與我們的生活息息相關(guān)。

納米尺度的“神奇”材料

瑞典皇家科學(xué)院宣布將2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予蒙吉·巴文迪、路易斯·布魯斯和阿列克謝·葉基莫夫，以表彰他們在發(fā)現(xiàn)與合成量子點(diǎn)方面所作的貢獻(xiàn)。

那么，什么是量子點(diǎn)呢？量子點(diǎn)比2022年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的“量子糾纏”更好理解。量子點(diǎn)，又稱半導(dǎo)體納米晶，不同尺寸的量子點(diǎn)會(huì)發(fā)出不同顏色的光，每一個(gè)量子點(diǎn)通常由數(shù)千原子組成，因此它還有個(gè)別稱叫“人造原子”。早在20世紀(jì)90年代，量子點(diǎn)的概念就已經(jīng)被提出。過去十年里，量子點(diǎn)已經(jīng)被應(yīng)用于我們的生活中。在電視機(jī)的顯示屏上，紅、綠、藍(lán)三基色量子點(diǎn)具有優(yōu)異的色純度和色準(zhǔn)度，能讓液晶電視顯示屏呈現(xiàn)最佳色彩。

量子點(diǎn)雖小，但它的應(yīng)用前景十分廣闊。除了能夠提供背景光以照亮電腦顯示器和電視機(jī)顯示屏幕外，化學(xué)家還能用它來繪制生物組織圖，醫(yī)生可以借助量子點(diǎn)精確地切除腫瘤……在不久的將來，我們或許可以在更多的場合看到量子點(diǎn)的身影。

超快速度的微觀“相機(jī)”

做過近視手術(shù)的人或許知道“飛秒”，但很少人聽過“阿秒”。2023年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)就頒發(fā)給了“為研究物質(zhì)中的電子動(dòng)力學(xué)而創(chuàng)造了阿秒激光脈沖的實(shí)驗(yàn)方法”的3個(gè)科學(xué)家。飛秒也叫毫微微秒，是標(biāo)衡時(shí)間長短的一種計(jì)量單位。1飛秒只有1秒的1 000萬億分之一，而1阿秒只有1飛秒的千分之一。在具體的比例上，用人們熟悉的時(shí)間單位進(jìn)行比對1阿秒與1秒的關(guān)系，相當(dāng)于1秒之于 317.1億年。

肯定會(huì)有人好奇，這么短的時(shí)間單位能應(yīng)用在生活的哪些方面呢？其實(shí)，“阿秒”相當(dāng)于攝像機(jī)，用來幫助人們觀測微觀世界中粒子的超快運(yùn)動(dòng)。舉個(gè)例子，2023年的杭州亞運(yùn)會(huì)上，假設(shè)中國乒乓球運(yùn)動(dòng)員擊球的反應(yīng)速度是0.5秒每次，賽場四周的觀眾用肉眼就可以清晰看到運(yùn)動(dòng)員擊球的全過程；觀眾難以用肉眼捕捉中國射擊隊(duì)運(yùn)動(dòng)員射中10環(huán)的瞬間，但賽場導(dǎo)播用高速攝像機(jī)拍攝后，觀眾可以欣賞以慢動(dòng)作呈現(xiàn)的畫面。相比之下，自然界微觀世界的粒子運(yùn)動(dòng)速度更快，甚至無法被高速攝像機(jī)捕捉，而阿秒激光脈沖就是比高速攝像機(jī)更快的“攝像機(jī)”。

當(dāng)擁有阿秒激光脈沖這一超速“攝像機(jī)”后，我們可以通過這臺(tái)“攝像機(jī)”進(jìn)一步認(rèn)識(shí)微觀世界，拍攝到化學(xué)反應(yīng)、分子尺度和原子尺度的運(yùn)動(dòng)，更好地揭示分子與原子之間的相互作用和動(dòng)力學(xué)過程。我們可以想象，在化學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域，阿秒激光脈沖未來可期。

科學(xué)研究是用來造福人類社會(huì)的，弗朗西斯·培根說：“科學(xué)的真正的與合理的目的在于造福于人類生活，用新的發(fā)明和財(cái)富豐富人類生活?！敝Z貝爾獎(jiǎng)通過表彰對人類作出最大貢獻(xiàn)的人士，推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)革新，為人們的美好生活提供助力。