新晉諾貝爾化學獎技術，“量子點”究竟能用來做什么？

你相信光嗎？這句話對大多數人來說或許就是個網絡流行梗，但對電視行業來說卻是真實寫照。

當然，這里的光指的是人類真正能“看見”的光。簡單來說就是人的眼球能感應到的三種光，即紅光、綠光和藍光。人的大腦通過接收這三種光傳遞過來的神經信號，在腦中生成了五顏六色。后來的電視、電腦、手機等屏幕根據這個原理，讓人能看到各種各樣色彩艷麗的畫面。

無論是最早的CRT，還是后來的LCD和LED，亦或是現在的OLED和QLED量子點，人們都在追求更清晰的技術路線，真實還原人類雙眼——從眼球的感知細胞靠“光”看見色彩，到借助大腦傳遞的神經信號描繪出繽紛世界，以智能電視為代表的顯示設備掀起了一場科技風暴。

關于“光”的科技想象在這場風暴中不斷開拓，被譽為“人類有史以來發現的最優秀發光材料”的量子點真正走進大眾視野。

群星閃耀，發光魔法點亮科技樹

去年，諾貝爾化學獎公布了獲獎名單，當瑞典皇家科學院將獎項授予蒙吉?巴文迪、路易斯?布魯斯和阿列克謝?伊基莫夫，以表彰他們在“發現和合成量子點”方面的貢獻時，閃耀人類科學的量子點迎來高光時刻。

什么是量子點？通俗來說，可以理解成納米量級大小的半導體粒子，由數百或數千原子組成。當晶體進入納米尺寸接近電子的德布羅意波長，會受到電子和空間限制，形成類似于原子的不連續能量結構，這種結構就是量子限域效應。

由于量子限域效應，量子點的性質介于大塊半導體和離散原子或分子之間，量子點的能隙和發光波長與其尺寸和形狀有關，因此，可以通過調節尺寸和形狀，從而實現由藍光到紅光多種顏色發光以及更高純度光源的精準控制。

要搞懂量子點，就不得不提量子。自17世紀牛頓經典力學建立以來，能量連續性假設就在物理學中深深扎根。20世紀初，普朗克率先提出的量子概念揭示了能量的離散本質，打破了經典力學長期以來的統治地位，并開啟了一扇通往“量子點”世界的大門。

1937年，赫伯特?弗勒利希經過計算后提出，微小顆粒的材料特性可能與尺寸相關，而顆粒的尺寸會影響顏色等物理特性。幾十年后，研究人員利用一種分子束，在大塊材料上制造了一層納米薄涂層材料，涂層的光學特性會因厚度不同而變化，這一觀察結果與赫伯特?弗勒利希的理論相吻合。

但只有實驗上的突破還遠遠不夠，橫在行業面前難以逾越的還有一座高山：應用。

實驗需要超高真空和接近絕對零度的溫度，很難將現象應用到實際。轉折點出現在 20 世紀 80 年代，前文提到的兩位諾貝爾獎獲得者阿列克謝?伊基莫夫和路易斯?布魯斯各自獨立成功發現并合成了量子點。

阿列克謝?伊基莫夫成功在有色玻璃中創造出依賴于尺寸的量子效應，其顏色來自氯化銅納米顆粒。研究證實了顆粒尺寸會通過量子效應影響玻璃的顏色。幾年后，美國貝爾實驗室工作的路易斯?布魯斯在太陽能化學反應過程中發現了溶液中自由漂浮的量子點，這使他成為首個證實流體中自由漂浮粒子的尺寸也依賴量子效應的科學家。

隨著量子效應接連證實，量子點應用這座大山被鑿開了口子。但與此同時，難解的問題接踵而至：盡管研究人員已經意識到自己正在研究一種全新材料，卻依舊無法生成出尺寸均勻的量子點。

第三位諾貝爾獎獲得者蒙吉·巴文迪解決了量子點生產難點。1993年，蒙吉·巴文迪的研究團隊通過改變量子點結晶條件，成功生產出具有特定尺寸大小的納米晶體。這些晶體具有獨特的量子效應，為后續量子點實現商業化應用提供了堅實的基礎。

值得一提的是，21世紀初，一些“綠色”且成本較低的材料逐漸取代蒙吉·巴文迪合成方式中的高毒高危化學品。安全簡便且低廉的新合成工藝讓量子點逐漸走入資本視野，量子點從學術界主導進入企業主導時代。

從學術到商用，量子點時代正在到來

量子點誕生之初，曾有學者根據其光電特性預測，其主要應用領域將集中在電子與光學方面。事實證明，率先推動量子點技術落地的領域，正是顯示產業。

現在提到量子點電視，首先想到的頭號玩家就剩三星和TCL。但仔細回顧發展史可以發現，科技巨頭索尼其實也曾同臺競技。在這場競技中，三星勝出在情理之中，但為什么后來和三星一起坐上王位的，會是當時剛在國際上嶄露頭角的TCL？

追根溯源，一切要從2013年開始說起。彼時，索尼和QD vision公司合作推出了量子點背光源液晶電視，采用單色藍光LED燈+量子點微管作背光，微管里邊封裝不同大小顆粒的硒化鎘，直徑小點的顆粒被照射會發綠光，大點的顆粒則會發紅光。這樣一來，電視只需要一種藍光LED燈就能發出純凈的RGB三色光譜。

問題在于早期的量子點技術還不夠成熟，會有藍綠色溢出的毛病。于是，索尼索性砍掉QD vision的量子點技術路線，改用PFS熒光粉實現廣色域。

在量子點應用領域，TCL和三星后來居上。2014年，中國第一臺量子點電視TCL H9700問世。緊隨其后，三星、海信紛紛加入陣營，試圖用量子點技術打開通向未來的視覺盛宴之門。索尼后知后覺，在浪潮涌起后又決心重啟，但此時它的身份已經從領頭羊變成追趕者。

量子點技術狂潮，正式拉開帷幕。

2015年，三星在CES大會上宣布全新量子點曲面電視SUHD TV上市。同年，飛利浦推出量子點電視。

2016年，TCL發布全球首款QUHD TV量子點電視X1。同年，三星收購QD Vision，對，沒錯，就是上面為索尼提供技術的QD Vision。一開始三星以quantum量子點電視作為宣傳方向，到2017年，三星直接將其命名為QLED電視并大肆宣傳，QLED一舉成名。

QLED是“Quantum Dot light Emitting Diode”的簡寫，中文直譯為量子點發光二極管，通常也叫量子點顯示技術。這是一項介于液晶和OLED之間的新技術，通過藍光LED照射量子點來激發紅光及綠光。量子點尺寸介于2~8納米不等，當其受到光或電的刺激便會發出有色光線，光線顏色由大小形狀決定。根據直徑不同，量子點可以發射出藍、綠、黃、橙、紅等不同顏色的光。

利用這種特性將量子點光學材料放在背光源與液晶面板間形成一層量子點薄膜，能夠解決普通LCD電視背光色彩不夠明亮問題。而采用藍光LED通過附有紅色和綠色量子點的光學材料(QDEF膜片)，能得到高純度的白光，同時還原出更加靚麗的色彩。另外，量子點薄膜還可以有效降低產品的制造成本。

回過頭來看，技術開發什么最重要？選對路線并持續加碼。在這場決定智能電視行業未來走向的關鍵競賽中，索尼一步之差從首發者變成追趕者，海信等一眾企業后知后覺步履不停，而持續加碼的TCL和三星則一馬當先，穩坐第一梯隊。

量子點的終極形態——電致發光

億萬用戶構成的龐大市場對終極顯示效果的追求，進一步推動了各大科技廠商不斷探索新技術，尋找更完美的屏幕。要讓量子點滿足這一點并非易事，為了更好的契合需求，以TCL和三星為代表的領頭羊進行了多輪技術迭代。

量子點在顯示領域的應用形式主要有三種，一是直接取代熒光粉，屬芯片封裝型；二是封進玻璃管中放在面板側邊，屬側管封裝型；三是做成薄膜進行覆蓋，屬光學膜集成型。隨著企業對三種方式的不同選擇，圍繞量子點出現技術分野。

以最具代表性的領頭羊TCL為例，自2012年起就開始研究量子點技術。2015年，為了提高量子點器件的發光效率及可靠性，TCL率先推出量子點膜片的技術方案。隨著應用場景不斷增加，以面轉換為基礎的量子點膜片成為市場的主流技術。

2017年，TCL承擔了國家科技部重點研發計劃“量子點背光關鍵技術開發及應用示范”項目，致力推動國內量子點的技術和產業化發展，在國際上率先實現了鈣鈦礦量子點光學膜、量子點擴散板的產業化應用，為行業發展提供了頗具中國特色的量子點技術路線。

值得注意的是，這里的鈣鈦礦量子點來自浙江大學葉志鎮院士核心團隊的研發成果。與傳統的量子點相比，鈣鈦礦量子點作為全球首創的顛覆性材料，在品質和穩定性方面性能更為突出。

2019年，TCL結合量子點和Mini LED技術，創造性首發QD-Mini LED電視，領先全球。2023年，TCL發布全球首款尺寸最大QD-Mini LED巨幕電視，這是TCL長期在量子點技術和MiniLED大屏電視領域深耕的又一力作。

此外，作為行業先驅者之一，TCL正在致力實現量子點的終極形態——電致發光。

2014年，TCL發布搭載了量子點Pro 2024技術的量子點電視，這款代表了顯示領域量子點技術下一步方向的產品，通過升級四元量子晶體Pro，采用更穩定的合金結構，保障量子點晶體有更長的有效發光時間，延長了電視的使用壽命，同時實現了更高的色域值、色純度和色準，讓畫面能夠還原出世界真實的美。

展望未來，近幾年隨著量子點擴散板、QD-OLED、鈣鈦礦量子點等技術不斷研發應用，量子點的進步成為推動顯示行業進步的重要驅動力。與此同時，隨著TCL等一眾企業持續深耕，未來，量子點技術或將為柔性電子器件、微型傳感器、更薄的太陽能電池以及加密量子通信等行業發展做出重要貢獻，照亮人類的生活。