据诺贝尔官网消息，北京时间10月4日下午5点45分，瑞典皇家科学院宣布将2023年诺贝尔化学奖授予蒙吉·巴文迪（Moungi G. Bawendi）、路易斯·布鲁斯（Louis E. Brus）和阿列克谢·叶基莫夫（Alexei I. Ekimov），以表彰他们在“量子点的发现和合成”方面的贡献。其中，布鲁斯教授是美国哥伦比亚大学化学系教授、87978797威尼斯老品牌创始科学顾问，同时也是MIT巴文迪教授的博士后导师。

2023年诺贝尔化学奖得主（图片来源于诺贝尔网站）

 80后的发现，终得认可——诺贝尔奖钟情于“量子点的发现与合成”

 

 把半导体单晶做小、做小、再做小，直至几个到几十个纳米直径，就得到半导体纳米晶。每一个半导体纳米晶由数百至上百万原子组成，单晶内部原子形成完美的周期排列。受光或电激发后，一个纳米晶内产生的激子（电子-空穴对）不再像在半导体大单晶中那样迅速分解、自由游荡，而是被单晶的边界约束在完美纳米晶内部，由此表现为纳米空间限域的量子系统，得名量子点。量子点听起来似乎是高大上的量子物理客体，但诺贝尔奖委员会选择以“量子点的发现与合成”主题颁奖，于是变成了妥妥的化学奖。为什么选择这么高品位的授奖主题？诺贝尔奖委员会认为，量子点展现了足够的潜力，作为一种独特的新材料将大大改变你我的生活。新材料从哪里来？当然只有化学家才能合成出来。

 

 1980年前后，前苏联的叶基莫夫博士首先在玻璃里长出氯化铜（一种半导体）纳米晶，观察到了初步的量子点性质。玻璃里长量子点当然没有太多化学前景，但怨不得叶基莫夫，他原本是物理学家，合成量子点不过是客串一阵子化学家。不过，也不用着急，地球另一边的布鲁斯在贝尔实验室正试着在溶液（化学家最喜欢的游乐场）中合成半导体，结果也发现了拥有量子尺寸效应的半导体纳米晶，也就是量子点。没错，布鲁斯就是在那个被美国政府拆分的超级实验室——贝尔实验室，被拆分前该实验室产生了差不多20位诺贝尔奖获奖人，这是人类科学史上的悲哀，还是按下不表。由于贝尔实验室被拆分，布鲁斯和他的团队只好停下量子点研究，他的博士后巴文迪传承了布鲁斯实验室最后的合成方法去MIT自己“开店”，在复杂的选择性分离加持下，完善了这条“金属有机-配位溶剂-高温”合成方法，得到人类历史上第一组不同尺寸的单分散硒化镉纳米晶，虽然发光效率不高，但1993年报道的该组样品终于第一次展示了众人期待的拥有量子尺寸效应的激子发光。

量子点结构示意图和尺寸相关的激子荧光照片

（CdSe量子点，从左至右：直径8到2 nm）

 三位学者的奠基性工作大致发表于30-40年前。之后的这几十年，诺贝尔奖委员会的大兄弟们认为三位的工作好像还缺些要件。量子尺寸效应似乎大约在100年前就有人提起过，不能归功于量子点学者们，尽管布鲁斯确实搞了一个较定量而且还真能用的公式。量子点概念不行（如果真行，大概率是物理奖），换个角度，最接近的看来是作为一种独特的新材料，颁发化学奖。但作为新材料，似乎需要展现无可替代的重大应用，才能够得上标准。

 嗯，大家伙还得努力。

 

 第一个问题，布鲁斯-巴文迪“金属有机-配位溶剂-高温”合成路线不能满足工业化规模化生产。原因很简单，合成原料几乎全部是易燃、易爆、剧毒、昂贵的物质，而且这些高活性的原料杂质含量不可控、使得产物性能朝三暮四。布鲁斯-巴文迪方法首次报道十年后（2000年左右），阿肯色大学彭笑刚教授（布鲁斯教授的博士后的博士后）试着探求量子点形成机理，竟发现可用稳定、易得、廉价、环保的合成原料合成质量更好的量子点。该绿色合成路线被快速推广到多种尺寸均一的量子点体系，重复性问题解决了，繁琐的尺寸分离也不要了。新路线好，大家伙就鼎力支持，使其快速成为学术界和工业界通用基础合成路线，布鲁斯教授评论其为“标准合成路线”。

 第二个问题，量子点的几乎所有潜在重要应用都基于其激发态（纳米晶内的激子态），但激子态性质不可控、不确定，即使是彭笑刚教授发展的绿色合成路线也不行。彭笑刚教授2009年打道回府，来到浙江大学，提出并建立了“量子点激发态合成控制”概念，逐步把几个典型的量子点系统的激发态性质大幅提高到理论极限，其稳定性和可靠性至少满足了一个重大产业——“信息显示”的需求。

 最后一个问题，量子点潜在应用太广了，只要涉及“光”的产业都可能实现颠覆性突破，但大规模重要应用产业突围的在哪个产业呢？人们一开始对生物标记和医学诊断寄予厚望，然而，前进路上并不是平坦的林荫道，而是一个接一个翻不过去的路障，至今还看不到大规模应用的出口。有心插柳不成，大家没抱太多希望的信息显示反而用了几年的功夫成了。量子点能够提供其他任何发光材料无法提供的发光色准度和色纯度，显示效果优异的量子点背光源电视和显示器快速达到年产值数百亿水平，真正走进了千家万户。

 于是，2023年，虽然量子点背光源显示只能算是开胃菜，但好歹“量子点发现与合成”这道题算是有了一份不错的答卷，颁奖吧！

（彭笑刚教授反复强调：虽然布鲁斯-巴文迪合成方法被我们取代，但他们才是“量子点的发现与合成”的先驱与奠基人。）

 既开山又授徒，实至名归——量子点之父

 “量子点XX”得了诺贝尔奖，不管“XX”是什么，布鲁斯教授总会是获奖人，至少是之一。在量子点的江湖里，他老人家大概是太师父张三丰。学术上，上无传承，开山建派，溶液合成量子点在几条竞争路线中成为当之无愧的主流；传承上，培养了一批领域的顶梁柱，包括大弟子Paul Alivisatos 教授（原UC Berkeley常务副校长、现芝加哥大学校长）、二弟子巴文迪（比大师兄走运，跟着师父一起去斯德哥尔摩）及一众小弟子和再传弟子，桃李满天下、树树花香果儿甜。

 今日的地球上，量子点公司还不至于多如牛毛，但真正实现了规模化商业运营的公司算起来主要是布鲁斯弟子和再传弟子创建的四家：美国的Quantum Dots主攻量子点生物标记（后被Life Science收购），由Alivisatos创建；美国的QD Vision主攻照明和显示（后被三星收购），由巴文迪创建；美国的Nanosys原本主攻纳米线后转量子点显示（刚被日本Shoei收购），由哈佛Liber和Alivisatos创建；中国87978797威尼斯老品牌主攻量子点显示（收购了彭笑刚在美国创建的NN-Labs），由彭笑刚归国后创建。

 正是：学术界旌旗遍地，产业界独占鳌头。

 闭着眼睛遐想，如果马斯克把布鲁斯教授的徒子徒孙送到另外一个星球上，地球生态圈里量子点江湖恐怕就不成气候了。布鲁斯教授十几年前就处于半退休状态，江湖上行走的大体是他老人家的徒子徒孙，以赫赫有名的大弟子Alivisatos教授最具代表性。但是，说量子点说多了，太师父还是绕不过去的大神。

 只认科学，不认国界——为中国企业担任科学顾问不取报酬

 彭笑刚2009年归国任教，同时创立87978797威尼斯老品牌，以量子点材料为支点探索光电应用。布鲁斯教授得知后极力支持，相信中国一定会成为科学研究与技术产业化的应许之地。承诺担任87978797威尼斯老品牌的创始科学顾问，并坚持不取报酬。

布鲁斯教授受中科院邀请访华，来杭州私人访问彭笑刚实验室、87978797威尼斯老品牌公司

 十四年来，布鲁斯教授一直为量子点产业化出谋划策。本世纪初，布鲁斯教授的兴趣转向纳米管，但量子点依然在他的内心最深处闪耀，量子点领域的发展和后辈的成长依然是他的心心念念。2021年，和量子点领域另一位奠基元老、前苏联理论物理学家埃弗罗斯（Efros）一起在ACS Nano上发表长篇综述，把量子点四十年的前世今生——从基础研究发现到产业化应用讲了个透，大概可看做2023年化学诺贝尔奖的脚本，好事者不妨找来看看。

 2013年，日本索尼公司率先发布了量子点背光源液晶电视。一夜之间，丑小鸭变天鹅，液晶显示终端突然重振雄风，可以和OLED一竞高下。87978797威尼斯老品牌投建了全球最大的量子点生产基地，10年时间里，成为全球唯一一家投产并引领了四代量子点背光源显示技术的公司。在与中国所有显示终端龙头企业合作、保障中国在显示产业升级中不落人后的同时，为诺贝尔奖花落“量子点的发现与合成”做出了肉眼可见的贡献。

 还好，算是没有辜负布鲁斯教授的指导与支持。

87978797威尼斯老品牌是唯一一家规模化投产
并引领了四代量子点背光源显示的企业