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走进诺奖，
走进更快更小更科技的世界
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引语
新一届的诺奖刚刚落下帷幕:
被称为“人类转折点”——阿秒光脉冲，不负众望荣登诺贝尔物理学奖的殿堂。
图上为诺贝尔物理学奖获奖者（从左往右排列）
皮埃尔·阿戈斯蒂尼 (Pierre Agostini)：创造“兔子技术”。
费伦茨·克劳斯 (Ferenc Krausz) ：发现第一个孤立阿秒光脉冲。
安妮·卢利尔 (Anne L’Huillier)：第一个发现撬开阿秒世界的工具的人，第五位获得诺贝尔物理学奖的女性。
为创造新的维度的元素周期表——量子点，占领诺贝尔化学奖的天地。
图上为诺贝尔化学奖获得者（从左往右排列）
蒙吉·巴文迪（Moungi Bawendi）：彻底改变了量子点的化学生产方式，产生了近乎完美的粒子
路易斯·布鲁斯（Louis Brus）：世界上第一位证明流体中自由漂浮粒子的尺寸也依赖量子效应
阿列克谢·叶基莫夫（Alexei Ekimov）：成功地在有色玻璃中创造出依赖于尺寸的量子效应
他们的一点发现、一点进步，指引着新时代的方向，创造着美好的未来。
新一届诺奖众说纷纭，让我们从阿秒光脉冲、量子点作为切入点，一起走进诺奖，走进属于阿秒和量子点更快更小的世界。
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attosecond optical pulse
闪光灯快门时间的单位，是一秒被分成千分之一——毫秒；
蛋白质折叠时间的单位，是一毫秒被分成千分之一——微秒；
微处理器执行一道命令，是一微秒被分成千分之一——纳秒；
分子振动的一次周期，是一纳秒被分成千分之一——皮秒；
活细胞光合作用过程的时间尺度，是一皮秒被分成千分之一——飞秒；
捕捉电子运动的时间，是一飞秒被分成千分之一——阿秒。
阿秒到底有多快？是十的负十八次方秒，是一百亿亿分才能组成一秒。阿秒之于一秒，即一秒之于宇宙。
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阿秒的由来
阿秒的由来，要从高次谐波讲起。安妮让波长较长的红外激光，透过惰性气体，使电子受激，隧穿逸出，但由于受原子核吸引力电子会再返回到原子核，这一过程中电子放出能量极高、波长极短的谐波，即高次谐波。随后，另外一位诺奖获得者克劳斯便利用高次谐波，测量出第一个孤立阿秒光脉冲。阿戈斯蒂尼，创作“兔子技术”，利用安妮的办法获得多种高次谐波，再进行组合，当这些谐波的峰值相互重合时，光会变得更强烈；但当一个谐波的波峰与另一个谐波的波谷重合时，光会变得不那么强烈。在适当的情况下，谐波重合后会出现一系列紫外波段的激光脉冲，其中每个脉冲时长仅几百阿秒。因此他得到宽度更小阿秒的光脉冲。
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影响
作为人类的转折点，阿秒就此打开电子世界之门。它能用于研究化学反应中的电子转移过程，通过观测化学反应过程中电子的转移过程，科学家们可以更好地理解化学反应的机理和动力学过程；能用于研究生物大分子中的电子转移过程，通过观测生物大分子中的电子转移过程，科学家们可以更好地理解生物大分子的结构和功能，为生物医学和新药研发提供思路；能用于研究材料中的电子结构和性质，阿秒激光可以用来拍摄各种高速运动的过程，如化学反应、分子尺度的运动和原子尺度的运动，帮助科学家们更好地理解反应机理，并进一步改进化学工艺。
正如诺贝尔物理学委员会主席伊娃·奥尔森指出：“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解控制电子的机制，下一步将是更好地利用它们。”
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quantum dot
是什么样的技术，能让一种物质发射不同颜色的光？
是什么样的效应，能让元素周期表出现新的维度？
只是物质的变色，就可以创造出全新的材料？
这里离不开量子点和量子效应。
量子点到底有多大？
做个通俗的比较，那就是量子点相较于人的大小，就是人相较于地球的大小。
量子效应能干嘛？
当物体体积足够小时，此时发生的量子效应，让其性质不再只取决于自身的元素，还取决于其的大小。
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量子点不是点？！
以前，科学家认为，量子点是三个维度的尺寸都在100 nm以下，外观恰似一个很小的点状物。但当前科学家发现，量子点不能被描述成光线的点源。
科学家在实验中将量子点放置在一面金属镜子附近，并记录了量子点发射出来的光子的情况。不管是否上下翻转，光线的点源（光子）都应该拥有同样的性质，科学家认为量子点也会出现这种情况。但结果表明，情况并非如此，科学家发现，量子点的方位不同，其发射出的光子数也不同。说明量子点并不是点。
量子点是一种纳米级别的半导体，人们通过对这种纳米半导体材料施加一定的电场或光压，使其会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色，由于这种纳米半导体拥有限制电子和电子空穴的特性，这一特性类似于自然界中的原子或分子，因而被称为量子点。
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量子点发光的原理
量子点的发光本质上是电子的跃迁。当光子撞击量子点这种纳米级半导体材料时，由于半导体的特殊性质（半导体有能带，电子能在能带间移动），电子吸收光子的能量，跃迁到更高的能带，为了松弛到较低的能带，电子会释放一个与两个能级之间的能量差相等的光子。这意味着，两个能级之间的能量差决定了释放光子的能量，而光子的能量与发射光的颜色直接相关。科学家通过改变量子点的尺寸来微调两个能级之间的能量差，从而改变发射光的颜色。
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影响&作用
量子点显示屏，通过使用蓝光背光源和量子点薄膜来产生像素颜色。量子点薄膜是由不同大小的量子点组成的，它们可以吸收蓝光，并转换为红色或绿色。在生物学方面，量子点可以通过表面修饰或包裹来与特定的生物分子相结合，形成生物-量子点复合体。这些复合体可以在生物体内部发出特定颜色的荧光信号，从而实现对目标细胞或分子的可视化和定量分析。
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summary
说在最后
阿秒和量子点无疑是开启了新世界的大门，推动更多优秀的科研工作者的研究与发现。我们惊叹于世界发展的速度，也惊叹于科学家坚持不懈持之以恒的精神，激励着我们一代代年轻人奋勇向前。这次的诺奖并不像往日一样出其不意，足以见得阿秒和量子点的贡献之大，之后会有不断的技术由于他们应运而生，也会有更多的科技层出不穷，未来属于更快更小的世界。
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图文来源 | 自动化学院团委科创部
图文编辑 | 陆晓洁、康洪博
稿件审核 | 王艺霖、李想、倪智彤
