大科技杂志社官方网站

新浪微薄腾讯微薄

最新碎语:想象力比知识更重要

您的位置:大科技杂志社官方网站 >科学之谜> 为什么下一代电视需要煤?

为什么下一代电视需要煤?

多彩的量子点

当前的材料科学和纳米技术中,量子点已经成为一个很热门的研究对象。名字很高大上,但它很好理解。量子点有时还称为“人造原子”,是一种人工合成的体积很小的纳米材料结构单元,通常的直径只有几个纳米。
别看个头小,量子点却有个神奇的属性。它们在紫外线(或一些波长较短的可见光)的照射下,能发出可见光,而且改变量子点的体积和形状,就能改变它们发出的可见光的颜色。通常来说,量子点个头越小,发光的波长就会越短,颜色就越偏近于蓝色。反之则是红色。
量子点主要应用到电脑和电视的显示器中。事实上,市面上一些最新的LCD显示器,就使用了量子点这种材料。科学家还认为,量子点还可以应用于很多其他的领域,比如医学成像、光伏发电、量子计算机等。

煤.jpg

 

便宜无毒的量子点

然而,在量子点得到广泛应用之前,还有个制造问题需要解决。技术人员通常会使用重金属当作制造量子点的原料,比如金属镉,但重金属是有毒的。此外,制造成本仍居高不下。可以说,量子点就是一种昂贵的毒物。
不过在2013年,美国化学家詹姆斯·图尔发现,在一块煤中,大约25%是石墨烯构成的量子点。石墨烯是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜,那么石墨烯构成的量子点,其实就是一块很小的石墨烯。图尔的这个发现,给量子点的制造指引了一个新的途径。
现在,一家叫做Dotz Nano的澳大利亚公司,已经成功地用煤制造出了石墨烯量子点,同时还克服了量子点制造难题。煤很便宜,成本自然很低,而且基本上是无毒的。
当石墨烯量子点应用到显示器上时,除了便宜无毒的优势以外,还有其他优势。因为用金属量子点来制造显示器,有一个问题:发蓝光的金属量子点太小了,无法用在显示器中。生产商会使用蓝光LED当背光,除了可以直接提供蓝光以外,还可以为发绿光和红光的量子点提供能量。但这种显示方法并不很完美,技术人员得精心地把蓝光LED与量子点协调好。如果出现红绿光的转换不足,就会造成显示偏蓝的现象。
这个问题似乎不太严重,但在竞争残酷的显示器市场中,这是至关重要的。而发蓝光的石墨烯量子点却足够大,可以直接用来当作发光元件。这样,显示器的三种光都来自量子点,比原来的更完美。更关键的是,石墨烯量子点能在短期内大幅度降低显示器的生产成本。不同大小的量子点暴露在紫外光下会发出不同颜色的荧光.jpg

大显身手的量子点

 量子点变为无毒的材料,这样许多其他领域也就能使用量子点技术了。比如在洗涤剂工业中,一般会使用荧光物质当作增白剂,因为荧光物质会吸收紫外线产生紫蓝色,提高衣物等物品在日光下的白度。但是荧光物质会变质失效,而且它还有一定毒性。而石墨烯量子点不会失效,而且无毒,所以是一种理想的增白剂。
石墨烯量子点还可以应用到紫外线防伪标签中。Dotz Nano公司就用了大小不同的量子点,制造了一种复杂的难以复制的无毒防伪标签。无毒防伪标签有很大用处,比如可以把它们直接印在药片上,来保证药品的真实性。
然而,从长远来看,石墨烯量子点最重要的应用是在医学领域,特别是能成为治疗癌症的工具。因为石墨烯量子点是碳原子构成的一小块单层结构,对外界环境变化很敏感。而癌细胞比普通细胞活跃,其表面所带的负电荷密度会更高,这种差别会对石墨烯量子点产生不同的影响,于是石墨烯量子点就能区分出癌细胞与普通细胞。研究人员正在尝试把药物分子与石墨烯量子点相结合,并让石墨烯量子点检测到癌细胞时,释放药物分子杀死细胞。如果这种技术能成功的话,那么将来的化疗可以只杀死癌细胞,而不再同时伤害健康的细胞。
换句话说,一个可以产生肮脏的烟尘、引发癌症的煤,可以摇身一变,成为治疗癌症的工具。这绝对是煤的最华丽的转型。

---

转载请注明本文标题和链接:《为什么下一代电视需要煤?

分享到:

发表评论

路人甲 表情
Ctrl+Enter快速提交