量子色彩将令您叹为观止
2021 年 5 月 28 日
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技术先驱杰森-哈特洛夫（Jason Hartlove）计划如何利用微小粒子重塑未来的电视及其他产品
作者：亚当-科瓦茨
插图：阿兰-马蒂亚斯
对于杰森-哈特洛夫（Jason Hartlove）来说，彻底改变科技世界的一部分始于他小时候的一个简单想法。无论是在观看周六早间动画片时，还是在参观博物馆展览时，很多孩子都会有这样的想法。这种想法可能来自孩子对强大事物或神秘宇宙的天真迷恋。
也就是说，我的想法是，激光真的很酷。
Hartlove 是 Nanosys 公司的总裁兼首席执行官，他是在看着自己的哥哥在加州大学洛杉矶分校攻读物理学硕士学位时幡然醒悟的。那是 20 世纪 70 年代，兄弟中的哥哥 Hartlove 正在研究一些非常了不起的技术。他的奉献精神为他赢得了 "光子 "的绰号。哈特洛夫对物理学和科学所能实现的一切的热爱给弟弟留下了深刻的印象。
我只是去看看他在实验室里做的一些事情。我看到了这些激光束的纯正色彩，它们具有近乎神奇的特性。我从未见过这样的东西，没有人见过！"哈特洛夫说。"我只记得看到这些东西时，我对它充满了敬畏。
五十年后的今天，即使哈特洛夫在职业生涯中参与开发了光学领域几项极具影响力的技术进步，这种感觉依然没有消失。在惠普实验室工作期间，他是现在普遍使用的光学鼠标的共同发明人。后来，他又参与了 CMOS 图像传感器技术的开发，而你现在的口袋里很可能就装着这项技术--它是智能手机摄像头的主要部件。
现在，哈特洛夫将这种对尖端科技的热情转向了量子点。量子点这个名字听起来像是一种未来主义的糖果，而量子点本身听起来也确实像是科幻小说里的东西。基本上，量子点是一种小巧的半导体，只有几纳米大小（按比例计算，DNA 分子宽约 2.5 纳米）。用光照射它，量子点就会发光。把它们组合在一起放在屏幕上，人类就能在足球比赛中看到从未见过的色彩，而不用亲临赛场。简而言之，量子点是显示技术的下一步，而 Nanosys 正是实现这一目标的公司。
Hartlove 说："我们确实是唯一一家生产量子点的公司。"有很多公司都处于研究阶段，但世界上超过 98% 的消费类产品中的量子点都来自 Nanosys 或我们的特许生产合作伙伴。
这些点并不是什么新技术，最早的研究可以追溯到 20 世纪 80 年代。本世纪初，哈特洛夫在安捷伦科技公司工作时第一次接触到了它们。当时该公司的一个小组正在研究横向流动检测技术，即利用微空腔拉动液体通过含有试剂的通道。这项技术可以对血液或尿液等液体进行非常精确的测量，但其中一种试剂却吸引了 Hartlove 的想象力。
"当时，量子点对我来说还是新鲜事物，它们基本上被用作荧光标记。因为量子点非常微小且明亮，你可以把它们附着在蛋白质或抗原上"。
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例如，在医疗方面的应用是显而易见的。但哈特洛夫从这些鲜艳的色彩中看到了更大的可能性，而这在当时是没有人知道的。量子点先驱路易斯-布鲁斯博士曾是著名的贝尔实验室的化学家，他曾说过，当他在上世纪 90 年代研究量子点时，根本不知道量子点未来会被应用到显示器中。这就是哈特洛夫的远见卓识所在。在将他的想象推向市场的道路上，并非没有障碍。
"它们极难合成，因此，即使是制造微克级的这些东西，也需要非常、非常昂贵的工艺。它们含有重金属，没有人愿意与之打交道。而且它们完全不稳定，所以在任何实际应用中都不可能有用"。
当我来到 Nanosys 时，我们还处在那个阶段。我们无法让它们在实验室外持久存在。合成一公斤这些东西大约需要 100 万美元。在稳定性方面，我们基本上还没有什么进展"。
在此后的 13 年里，整个技术取得了长足的进步。亚马逊是第一批看到 Nanosys 的潜力的公司之一--正如 Hartlove 所说，人们在看到产品并下单后，收到货物时却发现颜色完全不对。
"他们的动机是改善客户体验。他们在 Kindle Fire 上使用了量子点，这是第一个应用。从那时起，好莱坞的人们就看到了用更大的色域来讲述故事的好处"。
三星在 2015 年紧随其后，现在量子点已进入众多公司的商业产品中--在高级电视市场，量子点屏幕占所有产品的 65%，占整个电视市场的 15%。
这只是这项技术潜力的表面现象。与之前的许多科学家一样，哈特洛夫从小说中寻找灵感。在他看来，真实的未来可能与《少数派报告》中的场景非常相似，超逼真的屏幕将提供实时、互动的触觉体验，成为普通人日常生活的一部分。
例如，想象一下您上次逛街时看到的店面陈列。几年前，那个橱窗里可能只有几个穿着商店商品的人体模型。现在，你会发现顾客可以与屏幕进行实际互动。但除少数例外，这些屏幕分辨率低，价格便宜。这种情况不会持续太久了。
我们正在努力改进这一点，使这些显示器更加逼真、直观和互动。
"无论橱窗里有什么，它都能丰富你的体验。也许它会让你看到橱窗里展示的衣服。你甚至不用走进商店，就能知道这些衣服穿在你身上是什么样子。"
这似乎有些牵强附会，直到你回忆起技术在如此短的时间内取得了如此大的进步。Hartlove 最初加入 Nanosys 时，量子点的任何商业应用都显得昂贵、困难甚至危险，而就在第一代 iPhone 上市的那一年。现在，很难想象没有这些小玩意的生活会是什么样子。
恕我直言，在哈特洛夫看来，未来一片光明。
"对我来说，这真的令人惊叹。2008 年，我走进这家公司，看到这些装在小瓶子里的小化学品，五年后，我们推出了第一款产品，八年后的今天，已经有 5000 万人在家里用上了这种东西。我不知道历史上还有哪一次能看到如此快速的创新发生，然后又如此广泛地扩散"。
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