Kvantprickar är små kristaller som forskare kan ställa in på olika färger, vilket ger en extra livlig pop till nästa generations TV-skärmar eller lyser upp tumörer inuti kroppen så att kirurger kan jaga dem.
Tre forskare vann Nobelpriset i kemi i onsdags för sitt arbete med att förvandla en idé som först teoretiserades på 1930-talet till en verklighet som nu har en stor plats i vardagsrum över hela världen.
Kvantprickar är halvledande partiklar som bara är en tusendels bredd av ett människohår.
1937 förutspådde fysikern Herbert Froehlich att när partiklarna var tillräckligt små – så kallade nanopartiklar – skulle de hamna under kvantmekanikens märkliga förtrollning.
För att förklara detta kvantfenomen sa American Chemical Societys ordförande Judith Giordan att "tänk på det som en liten låda".
När en partikel krymps tillräckligt liten kommer elektronen att "slå in i sidorna av lådan", sa hon till AFP.
I en större låda skulle elektronerna slå sidorna mer sällan, vilket betyder att de har mindre energi.
För kvantprickar avger de större rutorna rött ljus, medan de mindre visar blått.
Det betyder att genom att kontrollera storleken på partikeln kan forskare göra sina kristaller röda, blå och allt däremellan.
Leah Frenette, expert på kvantprickar vid Imperial College London, sa till AFP att att arbeta med nanomaterialet var som att "titta på regnbågar hela dagen".
Men det skulle dröja 40 år efter Froehlichs förutsägelse att någon faktiskt kunde observera detta fenomen.
Vem upptäckte vad?
I början av 1980-talet smälte den ryskfödde fysikern Alexei Ekimov – en av onsdagens nya pristagare – färgat glas och röntgade resultaten.
Han märkte att de mindre partiklarna var mer blå, och insåg också att detta var en kvanteffekt.
Men eftersom materialet var glas var det inte lätt att manipulera – och att publiceras i en sovjetisk vetenskaplig tidskrift var det få som lade märke till.
Vid ungefär samma tidpunkt i USA blev en annan ny pristagare Louis Brus – omedveten om Ekimovs arbete – den första att upptäcka denna färgglada kvanteffekt i en flytande lösning.
"Länge var det ingen som trodde att man skulle kunna göra så små partiklar, men ändå lyckades årets pristagare", säger Nobelkommitténs ledamot Johan Aqvist.
"Men för att kvantprickar skulle bli riktigt användbara behövde du kunna göra dem i lösning med utsökt kontroll över deras storlek och yta."
Den tredje nya nobelvinnaren, franskfödde Moungi Bawendi, hittade ett sätt att göra just detta i sitt labb vid Massachusetts Institute of Technology 1993.
Genom att exakt kontrollera temperaturen på en flytande blandning av partiklar som kallas kolloid, kunde Bawendi odla nanokristaller till den exakta storlek han ville ha, vilket banade väg för massproduktion.
Den vanligaste dagliga användningen av kvantprickar är förmodligen i "QLED"-tv-apparater.
Cyril Aymonier, chef för Frankrikes Institute of Condensed Matter Chemistry, sa till AFP att nanokristallerna "förbättrar skärmens upplösning och bevarar kvaliteten på färgen längre".
Läkare använder också sin ljusa fluorescens för att framhäva organ eller tumörer i patienters kroppar.
Frenette sa att hon arbetar med diagnostiska tester som skulle använda prickarna som "små fyrljus" för sjukdomar i medicinska prover.
Ett problem är att de flesta kvantprickar är gjorda av kadmium, en giftig tungmetall.
Både Aymonier och Frenette sa att de arbetar med kvantprickar som inte är giftiga.
I framtiden kan kvantprickar ha potential att fördubbla effektiviteten hos solceller, sa Giordan.
Deras konstiga kvantkrafter skulle kunna producera dubbelt så många elektroner som befintlig teknik, förklarade hon.
"Det är fantastiskt, eftersom vi närmar oss gränsen för nuvarande solmaterial", tillade hon.
Även om kvantprickar anses vara i framkant av vetenskapen, har människor förmodligen använt dem i århundraden utan att veta om det.
De röda och gula färgerna i glasmålningar så långt tillbaka som på 900-talet visar att dåtidens konstnärer omedvetet tog fördelar av tekniker som resulterade i kvantprickar, enligt forskare.
© 2023 AFP
