Buzz
Từng được xem như huyền thoại, chất lượng tử giờ đã trở thành hiện thực, phục vụ sản xuất hàng hóa thương mại. Quantum dot hiện nay phổ biến trên màn hình TV và máy tính, nhờ công trình của Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus và Alexei I. Ekimov, những người được Viện hàn lâm khoa học hoàng gia Thụy Điển vinh danh bằng giải Nobel hóa học.Chất lượng tử, hay còn gọi là quantum dot, là các hạt bán dẫn cực nhỏ, chỉ vài chục nguyên tử đường kính. Với kích thước nhỏ đến vậy, hàng tỷ chấm lượng tử có thể được xếp chồng lên nhau trên đầu cây kim. Hiệu ứng lượng tử kích hoạt tại kích thước này, tạo ra các tính chất điện và quang học xuất sắc. Kích thước của từng chấm lượng tử cũng ảnh hưởng đến màu sắc phát ra. Chấm lượng tử lớn sẽ phát ra ánh sáng đỏ, trong khi chấm nhỏ hơn sẽ có ánh sáng xanh. Điều này cho phép điều chỉnh chất lượng tử để phát sáng theo ý muốn chỉ bằng cách điều chỉnh kích thước.
Từ thập kỷ 1930, các nhà khoa học đã lý giải rằng, các hạt nano phản ứng khác biệt do cơ học lượng tử. Khi hạt nhỏ, không gian cho electron di chuyển giảm, gò ép electron tạo ra vật liệu có tính chất khác thường. Đến thập kỷ 1970, nhà khoa học tạo ra lớp film mỏng độ dày nano mét trên vật liệu, với tính chất quang học đặc biệt theo kích thước từng chấm lượng tử.Một giải pháp đến từ nghệ thuật nhuộm thủy tinh cổ điển. Thêm bạc, vàng và cadmium vào thủy tinh, kiểm soát quá trình thủy tinh nguội tạo ra màu sắc đa dạng. Màu sắc của thủy tinh phụ thuộc vào kích thước của các hạt li ti bên trong.
Vào cuối thập kỷ 1970, tiến sĩ Ekimov nghiên cứu tính chất quang học của thủy tinh màu tại Viện quang học quốc gia S.I. Vavilov, Liên Xô. Sử dụng kỹ thuật chiếu sáng và đo đạc cách vật liệu thu sáng, ông nghiên cứu kết cấu tinh thể.Ekimov bắt đầu thử nghiệm tạo ra kính nhuộm bằng đồng chloride trong phòng thí nghiệm, phát hiện lớp đồng chloride sau khi nung ở nhiệt độ 500-700 độ C và làm nguội trong 96 tiếng tạo ra hạt nano kích thước từ 2 đến 30 nano mét.Dù thời đó là Liên Xô, báo cáo nghiên cứu của tiến sĩ Ekimov đăng trên tờ tạp chí năm 1981 không được công bố ra nước ngoài. Trong nghiên cứu, Louis Brus cũng phát hiện ra những hạt nano trôi lơ lửng với tính chất quang học dựa trên kích thước hạt, tương tự như tiến sĩ Ekimov.
Tại phòng thí nghiệm Bell Lab, Brus thử nghiệm với các hạt nano từ cadmium sulfide và thấy chúng có khả năng thu năng lượng ánh sáng để thực hiện phản ứng hóa học. Ông nhận thấy tính chất quang học của hạt nano thay đổi theo thời gian, có thể do kích thước của chúng. So sánh giữa hạt kích thước 4.5 và 12.5 nano mét, ông thấy hạt càng nhỏ thì hấp thụ càng nhiều ánh sáng xanh.Moungi Bawendi, người đã nhận giải Nobel hóa học năm nay, từng là nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm do Brus đứng đầu vào cuối thập niên 1980. Ông đóng góp vào việc giải quyết vấn đề kiểm soát kích thước và chất lượng của quantum dot.Judith C. Giordan, chủ tịch hiệp hội hóa học Mỹ, nhấn mạnh: “Chấm lượng tử là một ví dụ điển hình về khả năng lý thuyết hóa một hiện tượng, rồi tổng hợp, chế tạo và điều chỉnh chúng một cách chính xác. Khả năng điều chỉnh kích thước của các chấm lượng tử cho phép chúng phát ra những bước sóng cụ thể phục vụ nhiều mục đích sử dụng, từ màn hình cho đến chiếu sáng.”Theo ArsTechnica
