多彩的量子点

当前的材料科学和纳米技术中，量子点已经成为一个很热门的研究对象。名字很高大上，但它很好理解。量子点有时还称为“人造原子”，是一种人工合成的体积很小的纳米材料结构单元，通常的直径只有几个纳米。

别看个头小，量子点却有个神奇的属性。它们在紫外线（或一些波长较短的可见光）的照射下，能发出可见光，而且改变量子点的体积和形状，就能改变它们发出的可见光的颜色。通常来说，量子点个头越小，发光的波长就会越短，颜色就越偏近于蓝色。反之则是红色。

量子点主要应用到电脑和电视的显示器中。事实上，市面上一些最新的LCD显示器，就使用了量子点这种材料。科学家还认为，量子点还可以应用于很多其他的领域，比如医学成像、光伏发电、量子计算机等。

便宜无毒的量子点

然而，在量子点得到广泛应用之前，还有个制造问题需要解决。技术人员通常会使用重金属当作制造量子点的原料，比如金属镉，但重金属是有毒的。此外，制造成本仍居高不下。可以说，量子点就是一种昂贵的毒物。

不过在2013年，美国化学家詹姆斯·图尔发现，在一块煤中，大约25%是石墨烯构成的量子点。石墨烯是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜，那么石墨烯构成的量子点，其实就是一块很小的石墨烯。图尔的这个发现，给量子点的制造指引了一个新的途径。

现在，一家叫做Dotz Nano的澳大利亚公司，已经成功地用煤制造出了石墨烯量子点，同时还克服了量子点制造难题。煤很便宜，成本自然很低，而且基本上是无毒的。

当石墨烯量子点应用到显示器上时，除了便宜无毒的优势以外，还有其他优势。因为用金属量子点来制造显示器，有一个问题：发蓝光的金属量子点太小了，无法用在显示器中。生产商会使用蓝光LED当背光，除了可以直接提供蓝光以外，还可以为发绿光和红光的量子点提供能量。但这种显示方法并不很完美，技术人员得精心地把蓝光LED与量子点协调好。如果出现红绿光的转换不足，就会造成显示偏蓝的现象。

这个问题似乎不太严重，但在竞争残酷的显示器市场中，这是至关重要的。而发蓝光的石墨烯量子点却足够大，可以直接用来当作发光元件。这样，显示器的三种光都来自量子点，比原来的更完美。更关键的是，石墨烯量子点能在短期内大幅度降低显示器的生产成本。

大显身手的量子点

量子点变为无毒的材料，这样许多其他领域也就能使用量子点技术了。比如在洗涤剂工业中，一般会使用荧光物质当作增白剂，因为荧光物质会吸收紫外线产生紫蓝色，提高衣物等物品在日光下的白度。但是荧光物质会变质失效，而且它还有一定毒性。而石墨烯量子点不会失效，而且无毒，所以是一种理想的增白剂。

石墨烯量子点还可以应用到紫外线防伪标签中。Dotz Nano公司就用了大小不同的量子点，制造了一种复杂的难以复制的无毒防伪标签。无毒防伪标签有很大用处，比如可以把它们直接印在药片上，来保证药品的真实性。

然而，从长远来看，石墨烯量子点最重要的应用是在医学领域，特别是能成为治疗癌症的工具。因为石墨烯量子点是碳原子构成的一小块单层结构，对外界环境变化很敏感。而癌细胞比普通细胞活跃，其表面所带的负电荷密度会更高，这种差别会对石墨烯量子点产生不同的影响，于是石墨烯量子点就能区分出癌细胞与普通细胞。研究人员正在尝试把药物分子与石墨烯量子点相结合，并让石墨烯量子点检测到癌细胞时，释放药物分子杀死细胞。如果这种技术能成功的话，那么将来的化疗可以只杀死癌细胞，而不再同时伤害健康的细胞。

换句话说，一个可以产生肮脏的烟尘、引发癌症的煤，可以摇身一变，成为治疗癌症的工具。这绝对是煤的最华丽的转型。