2023年諾貝爾化學獎得主4日在瑞典首都斯德哥爾摩揭曉，由發現並發展「量子點」（Quantum Dot）的三位科學家：巴文迪（Moungi G. Bawendi）、布魯斯（Louis E. Brus）、艾基莫夫（Alexei I. Ekimov）摘下桂冠。值得注意的是，今年的諾貝爾化學獎得獎名單在瑞典皇家科學院（Royal Swedish Academy of Sciences）提前寄出的新聞稿中不慎洩漏，雖然瑞典皇家科學院一度否認，最後證實得獎者就是這三位學者。
美籍法國與突尼斯裔的巴文迪、還有俄裔美籍的布魯斯、俄籍的艾基莫夫，目前都在美國任教或從事研究。巴文迪是麻省理工學院教授、布魯斯在哥倫比亞大學、艾基莫夫則是奈米晶體科技（Nanocrystals Technology）的首席科學家。瑞典皇家科學院在新聞稿中指出，三位化學獎得主在奈米科技領域播下了重要的種子，他們的貢獻在於發現與合成「量子點」。量子點非常微小，其奈米等級的微觀尺度也決定了它的特性，除了傳播電視與LED燈發出的光，還能指導外科醫生切除腫瘤組織。
BREAKING NEWSThe Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the 2023 #NobelPrize in Chemistry to Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus and Alexei I. Ekimov “for the discovery and synthesis of quantum dots.” pic.twitter.com/qJCXc72Dj8
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2023
量子點是什麼？
「量子點」泛指奈米尺度（長寬高都在100奈米以下）的材料微粒，除了材料性質因其奈米尺寸出現大幅改變，改變量子點的大小與形狀也能夠更進一步控制其量子態特性。由於「量子侷限效應」（quantum confinement effect）特別顯著，導致類似原子的不連續電子能階結構，因此「量子點」又被稱為「人造原子」（artificial atom）。
瑞典皇家科學院表示，2023年諾貝爾化學獎得主成功地製造出如此小的粒子，「量子點具有許多令人著迷且不尋常的特性，它們也根據大小而具有不同顏色」。在上個世紀80年代初，艾基莫夫在有色玻璃中成功創造出依賴尺寸的量子效應，其顏色來自氯化銅的奈米顆粒，艾基莫夫也證明了「量子點」的尺寸透過量子效應影響玻璃的顏色；布魯斯幾年後則成為世界上第一位證明在流體中自由漂浮的粒子尺寸與量子效應相關的科學家。
Today quantum dots are an important part of nanotechnology’s toolbox. The 2023 #NobelPrize laureates in chemistry have all been pioneers in the exploration of the nanoworld. pic.twitter.com/Yjj3FqpM2X
— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 4, 2023
到了1993年，巴文迪的研究更徹底改變了「量子點」的化學生產方式，製造出近乎完美的高品質粒子，這對相關應用至關重要。如今「量子點」照亮了使用QLED技術的螢幕、讓LED燈的光線增添細微差別，生物化學家與醫生則使用它們來製成螢光標籤，成為生物檢測用的「奈米條碼」。瑞典皇家科學院表示，「量子點」未來還可以在柔性電子產品、微型感測器、更薄的太陽能電池、加密量子通訊等領域做出更多貢獻。事實上，對於這些微小顆粒潛力的探索才正要開始。 （相關報導： 諾貝爾獎得主可拿3219萬「錢從哪裡來」？頒了123年「為什麼有無限獎金」？一文看懂設獎由來 ｜ 更多文章 ）
根據台大量子開放學院介紹，「量子點」也能應用在量子電腦的基本單元–量子位元。若想要將「量子點」應用於量子位元，精確的控制「量子點」的大小、形狀，還有讀取細微的「量子點」狀態變化，都是科學家們必須攻克的難關。陽明交通大學李佩雯教授的研究團隊就專注在鍺量子點的成長與定位、探討其量子物理基本性質，而且成功發展出能與大型積體電路技術相容的製程；中研院也與台灣大學的管希聖教授合作，成功解決矽基量子點量子原件中的雜訊以及參數不準等問題，降低了量子邏輯閘的誤差。
