什么是量子点，这一发现值得诺贝尔化学奖吗？
量子点是半导体纳米晶体，由于其尺寸很小，通常在2到10纳米之间，因此表现出量子力学行为。鉴于它们是半导体，它们可以四处移动电力，就像我们在更传统的“块状”材料半导体中看到的那样，但这些点因其量子化能级而脱颖而出，这使得它们能够吸收和发射特定波长的光，这些光可以通过使用单个参数进行微调，即粒子的大小。
例如，可以通过改变其大小来调整镉硒量子点以表示可见光谱上的几乎所有颜色。这种尺寸变化会影响其高能级导带和低能级价带之间的间隙。驱动这些独特的光学和电子特性的是量子限制效应：随着量子点变小，其带隙增加。
因此，量子点体现了这种量子限制在所有三个空间维度上同时发生的组合。这里的症结在于，这些系统被小型化到每个粒子要么与电子通常扩散或离域的典型范围相当，要么更小。
在量子宇宙中，海森堡的不确定性原理是一个基本原则。它说量子粒子的确切位置和能量不能同时确定。对一个方面的了解不可避免地会损害对另一个方面的了解，但是，通过将粒子封装在受限的几何形状或空间中，系统内的能级分离自然会做出反应。实体小型化导致其能量状态的转变，这本质上是限制方面。
但是，获得诺贝尔化学奖的工作是对这样一个事实的认可，即这些纳米粒子可以使用新颖的技巧进行工程设计 – 从某种意义上说，自1950年代和1960年代半导体成立以来所做的大部分工作都表明，这是依靠大型机械的成分变化来完成的。 沉积工具和制造基础设施，而在这里可以通过化学合成来实现。
您与Bawendi的合作对于推进纳米技术领域至关重要，并受到更广泛的科学界的高度评价。您能告诉我们这项工作，以及看到所有这些认可和支持最终获得诺贝尔奖的感觉吗？
我作为研究生参加的项目是开发化学合成量子点的方法，纯化它们，并开发程序来系统地表征它们的结构特性、化学特性和一些基本的光学特征。我的论文是1993年《美国化学学会杂志》论文的主要内容，以及几年后发表的一篇科学论文，该论文表明，驱动组织的自组装自然力可以将这些微小的半导体粒子组织成一大堆其他材料。此外，在Moungi的领导下，我的毕业生David Norris和Manoj Nirmal将这些材料用于许多更先进的光谱学研究，绘制出它们的特性并帮助了解系统的潜力。这项早期的工作确实让我们控制了多个系统，并为制造量子点建立了一条潜在的可扩展路线。这也是我的实验室今天仍然感兴趣的研究领域之一。
你可以想象，我对这个公告感到兴奋。对我们来说，这是一个令人难以置信的激动人心的时刻，我为Moungi感到高兴，并发送了祝贺获奖者并与同事重新联系的信息。我敢肯定，他们的收件箱一定充斥着成千上万的消息，因为Cherie Kagan教授和我也一直在接到电话和访客到我们家门口。当蒙吉刚开始担任教授时，我是他的第一组，而切丽在下一批。
你能谈谈你在整个职业生涯中看到的一些变化吗？你期待并希望做出什么贡献？
过去30年左右的转变是巨大的。早期的研究主要是出于非线性光学和其他领域的电光学的可能应用，但它们主要集中在材料特性的基本发现上：我们如何理解然后利用它们，以及需要什么来突破它们的表征和性能极限。
第一波浪潮催生了更多的人，他们对基本理解和基于量子点的技术的发展做出了巨大贡献。最著名的应用之一是显示技术。量子点目前用于量子点LED显示屏，通过转换电视背光发出的光来增强色彩和亮度。令人兴奋的是，这个不断扩大的市场正在进入其下一代显示器，在那里我们获得同样明亮的色彩和高性能，但能耗更低，并且尺寸很小，通过直接电注入电荷载流子进行颜色发射而不是量子点的光学泵浦。这是一个很大的飞跃。
但除此之外，它们能够高效吸收和重新发射特定波长的光，使它们在生物医学成像中备受追捧。例如，当附着在特定分子上时，量子点可以帮助检测癌细胞或人体内的其他靶标。在太阳能中，量子点可用于提高光伏电池的效率，捕获更广泛的光谱太阳光或通过光催化将太阳光转化为可储存的化学燃料。这些只是几个例子，潜在的应用是巨大的。
我们的工作继续关注一系列应用。我们对量子点或其他纳米级结构相互耦合时出现的情况感到特别兴奋。这个类比是，大多数第一代量子点特性都在利用类似原子的跃迁，其可调特性;现在我们已经转向制造分子、扩展固体和薄膜器件，基本上将它们连接在一起，制造不同类型的杂交材料。这意味着它们的能级重叠并且仍然相互作用，但随着量子力学状态现在扩展到多个粒子，它们的长度尺度更大。当你以创造性的方式耦合量子点时，你就有一个比我们传统上与元素周期表或分子成分相关的原子和离子更大的建筑集，但每个组成部分的长度尺度仍然足够小，可以利用潜在的量子特性。
我们关注的是，您可以通过采用化学衍生的构建块并诱导它们自组装来构建具有控制和精度的新固态架构。所以，当我第一次进入这个纳米世界时，我们试图找到制作许多高质量（均匀）积木的方法，我把它比作一堆乐高积木。现在我们已经有了所有这些部件，我们正在努力寻找有效的方法来预编程所有这些乐高积木，以建造自己印在盒子上的模型飞机或火车。这样，你就可以把所有的碎片都倒在地上，他们就会想出如何以有趣和有用的模式排列自己。
我必须再次强调，对于纳米级材料化学来说，这确实是一个激动人心的时刻，因为我和我的同事期待着我们甚至做梦都想不到的可能性。
