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量子点的制备及其在生物分析中的应用

量子点的制备及其在生物分析中的应用
量子点的制备及其在生物分析中的应用

药 物 生 物 技 术

Pharmaceutical Biotechnology 2007,14(5):368~371

?综 述?

量子点的制备及其在生物分析中的应用3

李 丹,严拯宇3

(中国药科大学分析化学教研室,江苏南京210009)

摘 要 文章针对近几年量子点(Quantum Dots,QDs)的发展趋势,综述了几种特征性的量子点制备方法,其中包括沉淀法,溶胶2凝胶法,水热法等,及其在生物医学、材料科学等方面的应用。通过运用比较的方法对量子点的优点及劣势进行了阐述。量子点又可称为半导体纳米微晶体(semiconductor nanocrystal),它是一种由Ⅱ2Ⅵ簇或Ⅲ2Ⅴ簇元素组成的稳定的、溶于水的、尺寸在1~100nm之间的纳米晶粒。近年来,半导体量子点由于其独特性质越来越受到人们重视,其研究内容涉及物理、化学等多个学科,已经成为一门新兴的交叉学科。作为一种最新型的荧光材料,与传统的有机染料分子相比,量子点具有多种优势,其中最大优点在于有丰富的颜色,因此可以作为生物体系的荧光探针。这些优良的光学特性使量子点在生物化学,分子生物学,药品筛选等研究中有极广阔的应用前景。

关键词 量子点;纳米晶粒;制备;荧光探针;应用

中图分类号:TN3 文献标识码:A 文章编号:100528915(2007)0520368204

纳米材料被誉为21世纪的新材料。广义的纳米材料是指3维尺寸中至少有1维处于纳米尺寸,即1~100nm 的范围[1]。由于它的物理尺寸小于激子的波尔半径,从而导致了一种量子限制效应,使量子点具有独特的光学和电学性质。

半导体量子点(或称半导体纳米微晶体)与传统的有机荧光物相比,具有独特的光谱特性和光学稳定性。量子点的引人注瞩目的应用领域之一是在生物体系中作为荧光探针。近年来随着水溶性量子点制备技术,纳米技术和生物技术的飞速发展,基于半导体量子点发展起来的生物亲和性功能化的纳米荧光探针,提供了体内活细胞或活细胞内多种生物分子“编码”标记后同时进行多通道原位实时动态研究的技术平台[3]。

1 量子点的发展历史

最早提出纳米尺度上科学和技术问题的是著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德?费曼。在过去20多年的时间里,人们把注意力主要集中在光电研究方面。后来,人们开始对量子点在生物学中的应用进行了尝试,但是单独的量子点颗粒易受到杂质和晶格缺陷的影响,荧光量子产率很低,如果以其为核心,用另一种半导体材料(如CdSe/ ZnS),包覆形成核2壳结构后,可将量子产率提高到约50%甚至更高,并在消光系数上成倍的增加,因而有很强的荧光发射,可大大提高检测灵敏度,十分有利于信号的检测。

2 量子点的制备方法

量子点的制备方法主要包括化学方法和物理方法,目前人们已经发明了两种完全不同的制备半导体量子点的途径[4]:一种是“自上而下”(top2down)的方法,即利用先进的薄膜生长技术,如化学气相沉积(CVD),分子束外延(MB E)等并结合光刻、腐蚀等超微细加工技术,减小固体维度和尺寸来制备量子点;另一种是“自下而上”(bottom2 up)的方法,即通过化学合成和组装或物理气相沉积,把原子或分子组合成量子点[5],利用晶体生长的S2K(Stranski2 Krastanow)模式进行应变原位自组装生长半导体量子点属于自下而上的方法。前一种途径因受到超微细加工工艺的限制应用得比较少,第二种途径中研究的较为广泛的制备技术主要有胶体化学法、金属有机物化学气相沉积(MOCVD)、分子束外延(MB E)等[6]。

2.1 液相法

液相法制备纳米微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质和溶剂分离,溶质形成一定形状和大小的颗粒,得到所需粉末的前驱体,热解后得到纳米微粒[7]。液相法具有

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3收稿日期:2006212227 修回日期:2007203216

基金项目:国家自然科学基金(30370404)资助项目

作者简介:李丹,男,汉族,1982年7月生,中国药科大学分析化学系硕士研究生,从事药物分析,E2mail:lidan19826688@https://www.sodocs.net/doc/659106184.html, 3通讯作者:严拯宇,女,汉族,1955年生,博士生导师,中国药科大学分析化学教研室教授,E2mail:yanzhengyujiang@hot https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,

设备简单。原料容易获得、纯度高等优点,主要用于氧化物系超微粉的制备。液相法包括沉淀法,水解法,溶胶2凝胶法等,其中应用最广的是溶胶2凝胶法、沉淀法。

2.1.1 沉淀法 这是液相化学合成高纯纳米粉末应用最广的方法之一。沉淀法是指包括一种或多种离子的可溶性盐溶液,当加入沉淀剂(如O H-,CO2-3,SO2-4等)于一定温度下使溶液发生水解,形成不溶性的氢氧化物、水合氧化物或盐类从溶液中析出,将溶剂和溶液中原有的阳离子洗去,经热解或热脱即得到所需的氧化物粉料。主要用于制备纳米级金属氧化物粉末。沉淀法包括共沉淀法、直接沉淀法、均相沉淀法等。直接沉淀法的优点是容易制取高纯度的氧化物纳米微粒。如何控制粉末的成分均匀性及防止形成硬团聚是沉淀法的关键问题[2]。

2.1.2 溶胶2凝胶法 溶胶2凝胶法(Sol2gel)的基本原理是:以易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)

料,使之在某种溶剂中与水发生反应,经过水解和缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥和煅烧得到所需氧化物纳米粉末。此外,溶胶—凝胶法也是制备薄膜和涂层的有效方法。从溶胶到凝胶再到粉末,组分的均匀性和分散性基本上得以保留;加之锻烧温度低,因此,所得粉末的粒度一般为几十个纳米。刘静波等[8]用溶胶2凝胶法以部分醇盐为原料及非醇溶剂,醋酸作催化剂,以不同镧源为掺杂物,在不同工艺条件下合成了一系列镧掺杂钛酸钡基纳米晶。

2.1.3 水热法 水热法是通过金属或沉淀物与溶剂介质(可以是水或有机溶剂)在一定温度和压力下发生水热反应,直接合成化合物粉末。若以水为介质,一般用于合成氧化物晶态粉末。但反应条件苛刻,且制粉成本高。因此,目前水热法有向低温低压发展的趋势,即温度<100℃,压力接近1个标准大气压的水热条件。

Bai等[9]用InCl3和Li3N在250℃环境压力下反应,用二甲苯作溶剂,通过溶剂热法制备出粒径为27~30nm的InN纳米晶体。Chen[10]用CdCl2和Na2S在巯基乙酸作稳定剂的条件下,在水溶液中制备出50nm的纳米微晶。2.2 其它方法

纳米材料作为一种新型的功能材料,到目前为止,其合成技术仍然在不断完善和发展。如:生物化学法、原位生成法等[11]。在20世纪90年代兴起了一种在定域模板里合成的方法,具有明显空腔的材料,例如沸石、分子筛等,被广泛用作量子点合成的模板,空腔的大小可以起控制粒径大小的作用。

3 量子点的应用

3.1 量子点作为生物标记物的应用

由于量子点具有普通荧光物质无法比拟的光学特性,因而将其作为荧光探针用于生物分子的标记和检测,从而在细胞定位、信号传导、胞内组分的运动和迁移以及临床诊断等研究中发挥重要作用。

3.1.1 细胞分离与标记 生物细胞分离是生物细胞学中一项十分重要的技术,它关系到研究需要的细胞标本能尽量快速获得。细胞标记是目前量子点应用最广泛的研究领域,量子点应用于活体细胞的标记主要有两种办法:(1)通过受体介导的细胞膜内吞作用将QDs转入到细胞质中从而实现对细胞的标记;(2)通过细胞表面蛋白质的特异性结合来标记细胞[24]。上述这些细胞组分的标记对于研究疾病的产生和发展,以及诊断都具有十分重要的意义。

3.1.2 荧光探针 对固定细胞和组织进行免疫荧光标记是量子点作为标记探针较为成功的方面,包括对膜蛋白的标记,以及对染色体进行荧光原位杂交和对DNA进行标记。在这些应用中,量子点显示了比大多有机荧光标记物都优越的荧光特性。我们课题组研究了L2半胱氨酸包裹的ZnS纳米荧光探针与核酸的相互作用及其机理,建立DNA的定量分析方法[26]。

虽然现阶段QDs作为荧光探针使用还存在一定的局限性,但是作为生物荧光探针使用的基本原则已经建立起来。因此,随着这些局限性的克服,荧光稳定、明亮、生物相容性好的QDs探针将成为生物和生物医学应用中多目标分析的理想荧光探针,是生物诊断和治疗提供直观依据,给生物、医学等研究的重大突破[21]。

3.1.3 活体和组织成像 量子点不仅可以用于体外细胞标记,研究者更感兴趣的实际上还在于活体实验研究。值得一体的是,Gao等于2004年在改进量子点的功能和表面修饰后,首次得到了较为理想的活体动物实验结果,为量子点的活体应用奠定了基础[13]。

3.2 量子点在材料科学中的应用

随着量子点制备技术的不断完善和成熟,量子点必将在材料科学中有广阔的发展前景。近年来纳米陶瓷的一个重要发展方向是纳米复合陶瓷。纳米复合陶瓷一般分为三类:(a)晶内型,即晶粒内纳米复合型,纳米粒子主要弥散于微米或亚微米级基体晶粒内;(b)晶间型,即晶粒间纳米复合型,纳米粒子主要分布于微米或亚微米级基体晶粒间;(c)晶内/晶间纳米复合型,由纳米级粒子与纳米级基体晶粒组成。在陶瓷基体中引入纳米级分散相粒子进行复合,使陶瓷材料的强度、韧性及高温性能得到大大改善。例如,文献报道以多羟基磷灰石(HA)、磷酸三钙(TCP)的纳米级粉体为原料,采用有机泡沫浸渍法可制备出具有良好孔隙结构和较好力学强度的多孔陶瓷支架[27]。

4 量子点在生物学应用中存在的主要问题

4.1 量子点的易变性

量子点始终处在发射态或者非发射态,两种态之间的转换是随机的,这种“闪烁”(Blinking)现象在单个量子点的荧光发射中特别明显,这一特性在一定程度上影响了其在

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李 丹等:量子点的制备及其在生物分析中的应用

单分子检测中的应用。

4.2 量子点的细胞毒性

由于量子点含有Cd 2+和Se 2+等重金属毒性离子,而这些金属离子对肺和肾脏都具有毒性。所以随着量子点在生物学研究中的广泛应用,与此密切相关的药物毒性问题,以及对人类环境可能产生的污染问题都日渐引起研究者的高度关注,量子点与细胞作用的定量机制和药物代谢机理几乎还是空白[14,15]。Derf us 等实验研究了CdSe 量子点的毒性,当量子点浓度大于0.0625mg/ml 时,在氧化和紫外光的辐照下,量子点的毒性与其浓度和表面修饰相关[16~18]。

4.3 量子点的合成

目前美国的Evident Technologies 和American Dye

Source Inc 都有较为成熟的量子点产品销售,而其它用于

实验研究的量子点主要来源于不同实验室的合成和制备。不同的制备方法和程序,致实验数据之间的偏差。因此,在采用相同技术和实验条件下,如何批量制备性能一致、特性稳定、生物相容性好、标记特异性高的量子点是合成技术中的研究内容之一。

图1 量子点探针的结构示意图

5 量子点的表面修饰与生物兼容性

采用胶体化学法在有机溶剂中合成的量子点其光化学稳定性强,荧光效率高,合成方法成熟,但在用于生物标记时必须对量子点进行表面修饰使其具有一定的水溶性和生物兼容性(图1)

[22,23]

,目前报道的量子点表面修饰技

术主要包括以下三种方法:一是用巯基羧酸作修饰剂。文献报道[19]将在有机溶剂氧化三正辛基膦(TOPO )中合成的量子点CdSe (ZnS )的表面连接上巯基乙酸,从而使量子点不仅具有水溶性,同时又能与生物分子相结合。表面修饰的第二种方法是采用二氧化硅/硅氧烷作修饰剂。1998年,Bruchez 等制备了CdSe 2ZnS 核壳结构的纳米晶体,在制备过程中,他们将32(巯基丙基)三甲氧基硅烷吸附在三辛基氧化膦包覆的CdSe 量子点上,将三辛基氧化膦分子取代下来后,再将溶液调成碱性,使甲氧基硅烷水解,从而使量子点的表面形成了一层带有二氧化硅/硅氧烷的壳,使纳米晶体可溶,二氧化硅表面经不同基团修饰后,能控

制与生物样品的相互作用,用此方法产生的壳2核纳米晶体可溶于水或缓冲溶液,量子产率高并且稳定。第三种是在稳定剂存在下用水相萃取的方法。文献报道[20]将在三辛基膦和十二烷混合溶剂中合成的Cd Te 量子点溶液溶解在氯仿中,然后加入甲醇2乙醇2盐酸的混合液直到量子点溶液絮凝,然后加入超纯水形成悬浮液,振摇后,量子点转移到水相中形成水溶性的量子点,操作的关键在于调整两相溶液的比例。与前两种方法相比后一种方法操作快速、简单,所得到的水溶性量子点的量子产率高,稳定性强[23]。

6 展 望

目前,纳米材料在各个学科中应用十分广泛,也会必然涌现出更新更好的制备方法。如果能够在结构、组成、排布等方面有较大的突破,则可能制备出更合适于各领域发展的纳米材料[2]。量子点作为一种新型荧光探针,在药学中的应用是一个发展前景十分广阔的领域。例如,以巯基乙醇为修饰剂,合成了具有特殊光学性质的水溶性

CdSe/CdS 量子点。基于铜离子在p H 7.40的磷酸盐缓冲

溶液中对该量子点的荧光具有较强的猝灭作用,建立了一种测定铜离子的新方法[25]。除了本文列举的应用和存在的主要问题之外,量子点还有许多尚待进一步开发和研究的应用领域。首先是具有偏振荧光特性发射的量子杆

(Quantum rods )今后可能被应用于研究生物分子的极性。

其次,可以同时实现对疾病的诊断、治疗和监控等集为一体的多功能型(Multif unction )量子点是当前研究的热点。再者,量子点作为能量施主,在荧光共振能量转移(Fluo 2

rescence resonance energy transfer ,FRET )中的应用也引起

了研究者的重视。最后,如何充分利用量子点的“闪烁”特性,对已标定的生物分子进行有效的间断成像在许多领域也有重要应用价值,可以参考使用荧光分析法对药物与蛋白,DNA 相互作用的原理[28],充分利用量子点的荧光特性对蛋白,DNA 及一些相关药物进行定性和定量研究将是该领域的一大发展热点。总之,我们有理由相信量子点标记的全新时代即将到来,随着纳米、生物和检测技术的发展,以及对量子点应用研究的深入开展,有望在不久的将来合成生物相容性好、特异性高、毒性低、性能稳定的多功能量子点应用于医学临床[12]。

参考文献

[1]吴天诚,杜仲良,高绪珊.纳米纤维[M].北京:化学工业出

版社,2003.

[2]唐一科,许静,韦立凡.纳米材料制备方法的研究现状与发展

趋势[J].重庆大学学报(自然科学版),2005,28(1):5.

[3]杨凯.半导体量子点荧光探针在恶性肿瘤中的应用[J].国外

医学肿瘤分册,2005,32(11):836.

[4]Alivisatos AP.Semiconductorclusters ,nanocrystal ,and quan 2

73药物生物技术第14卷第5期 

tum dot s [J].S cience ,1996,271:933.

[5]Chen HM.The study of colloida quantum dot s ,quantumdot ,

quantumwellsandself 2assembly Ⅱ2Ⅵsemiconductors [M ].

Bei j ing :N ational L ibrary of China ,1994(in Chinese ).

[6]张道礼,张建兵,吴启明,等.InP 胶体量子点的合成及光谱性

质[J].半导体学报,2006,27(7):1213.

[7]王世敏,许祖勋,傅晶.纳米材料制备技术[M].北京:化学工

业出版社,2002.

[8]刘静波,王智民,郑春萍,等.镧掺杂钛酸钡纳米晶陶瓷元件

的湿敏特性[J].功能材料与器件学报,2000,6(2):106.

[9]Bai Y J ,Liu ZG ,Xu XG ,et al .Preparation of InN Nano 2

crystals by Solvo 2t hermal Met hod [J].J ournal of Crystal

Grow t h ,2002,241:189.

[10]Chen HM ,Huang XF ,XU L ,et al .Self 2assembly and photo

luminescence of CdS mercapto acetic clusters wit h internal structures [J].S u perlattices and Microst ruct ures ,2000,27(1):1.

[11]张海明,钟宏杰.量子点的制备技术与进展[J].材料导报,

2004,18(9):76.

[12]李步洪,张镇西,谢树森.量子点在生物学中的研究进展

[J].激光生物学报,2006,15(2):214.

[13]Gao X ,Cu IY ,Levenson RM ,et al In vivo cancer targeting

and imaging wit h semiconductor quantum dot s [J].N at B io 2

techno l ,2004,22(8):969.

[14]Tsay J M ,Michalet X.New Light on Quant um Dot Cyto 2

toxicity [J].Chem B iol ,2005,12(11):1159.

[15]Hardman R A.Toxicologic Review of Quantum Dot s :Tox 2

icity Depends on Physicochemical and Environmental Factors [J].Envi ron Healt h Pers pect ,2006,114(2):165.

[16]Derfus A M.Chan WCW ,Bhatia S N.Probing t he Cytotox 2

icity of Semiconductor Quantum Dot s [J].N ano L etttters ,2004,4(1):11.

[17]Hosh Ino A ,FUJ Ioka K ,O KU T ,et al .Physicochemical

Properties and Cellular Toxicity of Nanocrystal Quantum Dot s Depend on Their Surface Modification [J].N ano L et 2

ters ,2004,4(11):2163.

[18]Shiohara A ,Hoshino A ,Hanaki K ,et al ..On t he Cyto 2tox 2

icity Caused by Quantum Dot s [J].Microbiol I mmunol ,2004,48(9):669.

[19]Chan W C W ,Nie S.Quantum dot bioconjugates for ultra 2

sensitive nonisotopic detection [J].S cience ,1998,281:2016.[20]Wuister S F ,Swart I ,Driel F V ,et al .Highly Luminescent

water 2soluble Cd Te Quantum dot s [J].N ano L etters ,2003,3(4):503.

[21]徐海娥,闫翠娥.半导体纳米晶体制备及应用进展[J].胶体

与聚合物,2005,23(3):40.

[22]熊雄,吴政星,徐涛.量子点在生物标记中的应用[J].医学

分子生物学杂志,2006,3(2):159.

[23]陈启凡,葛颖新,徐淑坤.生物荧光探针的纳米晶体量子点合

成技术进展[J].辽东学院学报,2005,12(2):28.

[24]杨婉身,张寒飞,黄乾明,等.量子点作为生物荧光标记物的

研究进展[J].绵阳师范学院学报,2006,25(2):1.

[25]赖艳,钟萍,俞英,等.新型量子点的合成及荧光法测定痕量

Cu (Ⅱ

)[J].化学试剂,2006,28(3):135.[26]严拯宇,庞代文,邵秀芬,等.功能性硫化锌纳米荧光探针与

DNA 的相互作用[J].中国药科大学学报,2005,35(5):432.[27]郭宗科,章庆国,刘斌,等.纳米陶瓷支架的研制及生物相容

性评价[J].江苏医药杂志,2004,30(8):586.

[28]彭博,严拯宇,邵秀芬,等.荧光光谱法研究头孢呋辛酯与牛

血清白蛋白的相互作用[J].光谱实验室,2005,22(5):913.

The Preparation of Q u antum Dots and Their Application in Bioanalysis

L I Dan ,YAN Zheng 2yu ﹡

(Dep artment of A nal y tical Chemist ry ,Chi na Pharm aceutical Uni versit y ,N anj i n g 210009,Chi na;)Abstract Some rep resentative preparation met hods for quant um dot s ,which include p recipitation ,sol 2gel ,solvo 2t hermal met hod ,t he application in t he bio medicine ,material 2science ,etc were summarized in t his paper.Quant um Dot s can also be called semiconductor nanocrystal.It consist s of Ⅱ2Ⅵor Ⅲ2Ⅴcluster element s ,and a kind of nanocrystal wit h t he dimension of 1~100nm.It has t he properties of stability and dissolubility.Present ,semiconductor quant um dot s have received more and more attention in different fields.Their content not only relates to p hysics and chemist ry but also already becomes an cro ss 2subject.As a st reamlined fluorescence material ,t hey have many advantages compared to t raditio n 2al organic dye ,and t he abundant color is t he most virt ue.They can be used as fluorescence p robe in t he organism system.Beacause of t hese excellent opitics characteristics ,quant um dot s have wide application in biochemistry ,molecular biology ,drug screening and so on.

K ey w ords Quant um Dot s ,Nanocrystal Preparation ,Fluorescence p robe ,Application

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73李 丹等:量子点的制备及其在生物分析中的应用

量子点的制备及应用进展

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/659106184.html, 量子点的制备及应用进展 作者:于潇张雪萍王才富倪柳松等 来源:《科技视界》2013年第29期 【摘要】本文分别从量子点的概念、特性、制备方法、表面修饰等方面对量子点进行了 描述及讨论,在此基础上,对量子点在生物传感器方面的应用进行了,最后分析了量子点生物传感器的存在的问题,对其未来发展趋势进行了展望。 【关键词】量子点;光学;生物传感器 量子点主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素组成的均一或核壳结构纳米颗粒,又称半导体纳米晶体。由于发生结构和性质发生宏观到微观的转变,其拥有独特的光、电、声、磁、催化效应,因此成为一类比较特殊的纳米材料。国内外关于量子点传感器的研究非常广泛,例如在生命科学领域,可以用于基于荧光共振能量转移原理的荧光探针检测,可以用于荧光成像,生物芯片等;在半导体器件领域,量子点可以用于激光器,发光二极管、LED等。本文对量子点 的制备方法和应用领域及前景进行了初步讨论。 1 量子点的基本特性及其制备方法 1.1 量子点的特性及优势 量子点的基本特性有:量子尺寸效应、表面效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应,除此之外,量子点具有一些独特的光学效应,这使得量子点较传统的荧光染料用来标记生物探针具有以下优势: (1)量子点具有宽的激发光谱范围,可以用波长短于发射光的光激发,产生窄而对称的发射光谱,避免了相邻探测通道之间的干扰。 (2)量子点可以“调色”,即通过调节同一组分粒径的大小或改变量子点的组成,使其荧光发射波长覆盖整个可见光区。尺寸越小,发射光的波长越小。 (3)量子点的稳定性好,抗漂白能力强,荧光强度强,具有较高的发光效率。半导体量子点的表面上包覆一层其他的无机材料,可以对核心进行保护和提高发光效率,从而进一步提高光稳定性。正是由于量子点具有以上特性使其在生物识别及检测中具有潜在的应用前景,有望成为一类新型的生化探针和传感器的能量供体,因此备受关注。 1.2 量子点的制备方法 根据原料的不同分为无机合成路线和金属-有机物合成路线,两种合成方法各有利弊。

石墨烯量子点制备与应用

石墨烯量子点的概述 石墨烯量子点的性质 GQDs是准零维结构的纳米材料,由于其自身半径小于波尔激发半径,原子内部的电子在三维方向上的运动均受到限制,所以量子局域效应十分显着,因此具有许多独特的物理和化学性质。其与传统的半导体量子点(QDs)相比,GQDs 具有如下独特的性质:不含高毒性的金属元素如镉、铅等,属环保型量子点材料;自身结构稳定,耐强酸和强碱,耐光漂白;厚度可达到单个原子层,横向尺寸可达到几个互相联接的苯环大小,却能够保持高度的化学稳定性;带隙宽度范围可调,原则上可通过量子局域效应和边缘效应在0~5 eV 范围内调节,从而将波长范围从近红外区扩展到可见光区及深紫外区,从而满足了各种技术对材料能隙和特征波长的要求;容易实现表面功能化,可稳定分散于常用的化学试剂,满足材料低成本加工处理的需求。GQDs拥有的发光特性主要是通过光致发光和电化学发光产生,其中荧光性能是GQDs最突出的性能,GQDs的荧光性质主要包括:激发荧光稳定性高且具有抗光漂白性;荧光发射波长可以进行可控调节,有些GQDs还具有上转换荧光性质;激发光谱宽且连续,可以进行一元激发、多元发射。目前关于GQDs的光致发光机理主要有两个:(1)官能团效应,即在GQDs表面进行化学修饰,使得GQDs表面产生能量势阱,表面物理化学状态发生显着变化,导致其荧光量子产率提高;(2)尺寸效应,即GQDs的荧光性能取决于粒径尺寸的大小。GQDs还是优良的电子给体和电子受体,因此GQDs在能量存储、光电转化和电磁学领域具有重要的研究意义,同时在生物、医学、材料、新型半导体器件等领域具有重要潜在应用价值。 石墨烯量子点的制备 GQDs的合成方法可以分为两大类:自上而下法和自下而上法,如图1-1所示。自上而下法是通过简单的物理化学作用,进行热解和机械剥离块状石墨,得到尺寸较小的GQDs,是最常用的制备方法,比如改进的Hummers法,其使用的原料廉价,但是反应条件比较苛刻,制备周期比较长,通常需要经过强酸、强氧

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近红外光谱分析及其应用简介 1、近红外光谱分析及其在国际、国内分析领域的定位 近红外光谱分析是将近红外谱区(800-2500nm)的光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与基础测试技术交叉结合的现代分析技术,主要用于复杂样品的直接快速分析。近红外分析复杂样品时,通常首先需要将样品的近红外光谱与样品的结构、组成或性质等测量参数(用标准或认可的参比方法测得的),采用化学计量学技术加以关联,建立待测量的校正模型;然后通过对未知样品光谱的测定并应用已经建立的校正模型,来快速预测样品待测量。 近红外光谱分析技术自上世纪60年代开始首先在农业领域应用,随着化学计量学与计算机技术的发展,80年代以来逐步受到光谱分析学家的重视,该项技术逐渐成熟,90年代国际匹茨堡会议与我国的BCEIA等重要分析专业会议均先后把近红外光谱分析与紫外、红外光谱分析等技术并列,作为一种独立的分析方法;2000年PITTCON 会议上近红外光谱方法是所有光谱法中最受重视的一类方法,这种分析方法已经成为ICC(International Association for Cereal Science and Technology国际谷物科技协会)、AOAC(American Association of Official Analytical Chemists美国公职化学家协会)、AACC(American Association of Cereal Chemists美国谷物化学家协会)等行业协会的标准;各发达国家药典如USP(United States Pharmacopoeia美国药典)均收入了近红外光谱方法;我国2005年版的药典也将该方法收入。在应用方面近红外光谱分析技术已扩展到石油化工、医药、生物化学、烟草、纺织品等领域。发达国家已经将近红外方法做为质量控制、品质分析和在线分析等快速、无损分析的主要手段。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚,上世纪70年代开始,进行了近红外光谱分析的基础与应用研究,到了90年代,石化、农业、烟草等领域开始大量应用近红外光谱分析技术,但主要是依靠国外大型分析仪器生产商的进口仪器。目前国内能够提供完整近红外光

量子点与生物标记

量子点与生物标记 应化1002班王艳 荧光分析法是生物学研究中十分重要的方法之一,其检测灵敏度很大程度上取决于标记物的发光强度和光化学稳定性。目前使用的大多数荧光试剂如有机荧光染料等存在着光学稳定性较差、激发光谱范围窄、发射光谱较宽、与生物分子的背景荧光难以区分等不可忽视的弱点,导致应用中灵敏度下降。量子点作为一种新型的荧光纳米材料,弥补了有机染料的上述缺点,引起分析化学和生命科学领域的广泛关注。 量子点即半导体纳米粒子,也称半导体纳米晶,是指半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒。它们由n-VI族或n l-V族元素组成,性质稳定,能够接受激发光产生荧光,具有类似体相晶体的规整原子排布。在量子点中,载流子在三个维度上都受到势垒的约束而不能自由运动。需要指出的是,并非小到100nm以下的材料就是量子点,真正的关键尺寸取决于电子在材料内的费米波长。只有当三个维度的尺寸都小于一个费米波长时,才称之为量子点。 量子点独特的性质基于它自身的量子效应,当颗粒尺寸进入纳米量级时,尺寸限域将引起库仑阻塞效应、尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应,从而派生出纳米体系具有常观体系和微观体系不同的低维物性,展现出许多不同于宏观材料的物理化学性质 作为荧光探针,量子点的光学特性比在生物荧光标记中常用的传统有机染料有明显的优越性: (l)宽的激发波长范围及窄的发射波长范围,可以使用小于其发射波长的任意波长激发光来激发,并且可以通过改变QDs的物理尺寸对荧光峰位进行调控。这样就可以使用同一种激发光同时激发多种量子点,从而发射出不同波长的荧光,进行多元荧光检测。相反多种染料的荧光(多种颜色)往往需要用多种激光加以激发,这样不仅增加了实验费用,而且使分析系统变得更加复杂。此外,由于QDs的这种光学特性,可以在其连续的激发谱中选取更为合适的激发波长,从而使生物样本的自发荧光降到最低点,提高分辨率和灵敏度。 (2) 量子点具有较大的斯托克斯位移(stokes shift),能够避免发射光谱与激发光谱的重叠,从而允许在低信号强度的情况下进行光谱学检测。生物医学样本通常有很强的自发荧光背景,有机荧光染料由于其Stokes位移小,检测信号通常会被强的组织自发荧光所淹没,而Q Ds的信号则能克服自发荧光背景的影响,从背景中清楚地辨别检测信号。QDs的荧光发射光谱相对狭窄,因此能同时显现不同颜色而无重叠,这样就能在实验中同时进行不同组分的标记。 (3) 量子点的发射峰窄而对称,重叠小,相互干扰较小,在一定程度上克服了光谱重叠所带来的问题。 (4) 量子点的发射波长可通过控制其大小和组成调节,因而有可能任意合成发射所需波长的量子点,大小均匀的量子点谱峰为对称的高斯分布; 此外,量子点hiP、InAs能够发射700~1500nm多种波长的荧光,可以填补普通荧光分子在近红外光谱范围内种类很少的不足。对于一些不利于在紫外和可见区域进行检测的生物材料,可以利用半导体量子点在红外区域染色,进行检测,完全避免紫外光对生物材料的伤害,特别有利于活体生物材料的检测,同时大幅度降低荧光背景对检测信号的干扰。 (5) 量子点的抗光漂白能力强,有高度光化学稳定性,是普通荧光染料的100

光谱学及其应用

光谱学及其应用 摘要:光谱学是光学的一个分支学科,它主要研究各种物质的光谱的产生及其同物质之间的相互作用。光谱是电磁辐射按照波长的有序排列,根据实验条件的不同,各个辐射波长都具有各自的特征强度。通过光谱的研究,人们可以得到原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子的组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面物质结构的知识。但是,光谱学技术并不仅是一种科学工具,在化学分析中它也提供了重要的定性与定量的分析方法。 关键词:发展简史;内容;发射;吸收;分析;应用 光谱学的发展简史 光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年,牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱,他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。 其后一直到1802年,渥拉斯顿观察到了光谱线,其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线,是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814~1815年之间,夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线,并以字母来命名,其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。 实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的;他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法,并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素,并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。 从19世纪中叶起,氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中,所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子,也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。 氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年,在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年,从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置,此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就之后,1889年,瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系,其中最为明显的为碱金属原子的光谱系,它们也都能满足一个简单的公式。 尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单,不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年,玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征,即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。 能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量,而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。 电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的,以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中,电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础,它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。 1896年,塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线,发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年,洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。 塞曼效应不仅在理论上具有重要意义,而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中,塞曼效应是一种很有用的方法,它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。

量子点的制备及特性分析

班级:物理1201班 姓名:吴为伟 学号:20121800121 时间:2014年7月1日 ——量子点的制备及特性分析 大学物理实验报告

课题意义: 量子点是一种准零维半导体纳米晶体,其三个维度的尺寸都在几到几十纳米,外观恰似一极小的点状物,其内部电子在各方向的运动都受到限制,可以产生类似于原子的分立能级。量子点具有量子尺寸效应、量子限域效应以及表面效应等特殊效应。量子尺寸效应是指半导体量子点的带隙相对于体材料发生蓝移,并且随着量子点尺寸的减小,蓝移量增大,在光学性质方面引起吸收和发射光谱的蓝移现象:而且,相对于体材料,量子点还具有吸收和发光效率高的优点。量子点的这些有益光学特性使其在生物荧光标记、太阳能电池、发光二极管、激光器、探测器、量子计算机等新型光电子器件方面都具有非常重要的应用前景,成为各国科研人员研究的热点,并在多个学科中引起很大的反响。 实验目的: 本课题实验要求通过有机液相法制备CdS量子点、以及对其吸收和荧光光谱的测量,了解量子点的生长过程、吸收和荧光光谱基本原理和特点,以及量子尺寸效应的基础知识。 实验器材: 实验仪器:量子点制备设备一套、分析天平、离心机、吸收谱仪和荧光谱仪等。 化学试剂:硫粉(S)、氧化镉(CdO)、油酸(OA)、十八碳烯(ODE)、甲醇、正己烷、高纯氩气(Ar)等。 实验原理: 有机液相法 即以有机溶液为介质,以具有某些特殊性质的无机物和有机物作为反应原料,在适当的化学反应条件下合成纳米晶材料的方法。通常这些反应物、中间产物、生成物都是对水、空气敏感,在水溶液中不能稳定存在。最常用的方式是在无水无氧条件下的有机溶剂中进行的化学反应。通过改变反应温度、时间、反应物浓度、配体种类、含量等参数,可以制备出具有不同尺寸的纳米晶体。该方法制备的纳米晶体在尺寸和形貌上通常具有很好的单分散性,纳米晶质量高;而且,由于反应是在有机介质中进行,生成的纳米晶在有机溶剂中具有良好的分散性,非常有利于实际应用。 液相法生长纳米晶一般包括三个阶段:成核过程、生长过程和熟化过程。当溶质的量高于溶解度时,溶液过饱和,晶体就会从液体中析出,形成晶核,这就是成核过程。晶核的数量和成核速度是由溶液的过饱和度决定的。溶质从饱和溶液中运输到晶体表面,并按照晶体的结构重排,这就是生长过程。该过程主要是

红外光谱分析技术及其应用

红外光谱分析技术及其应用(作者: _________ 单位:___________ 邮编: ___________ ) 作者:范雪芳徐淼侯晓涛王帅李洪宇张丽华 【摘要】红外光谱(IR)分析技术是一门发展迅猛的高新技术,与传统分析技术相比,红外光谱分析技术具有分析速度快,样品用量少,无破坏无污染等特点。红外光谱测定的是物质中分子的吸收光谱,不同的物质会有其特征指纹的特性,利用红外指纹图谱技术对中成药进行质量鉴定与分析,借助计算机和模式识别等技术,以综合的、宏观的、非线性的分析理念和质量控制模式来评价中药的真伪优劣 【关键词】红外光谱;红外指纹图谱技术 【Abstract ] Infrared spectrum (IR) is a fast developing newly tech no logy. Comparedwith traditi onal an alysis tech no logy, IR possesses characters of fast analysis, little sample, no breach and no pollution. IR measures the absorption spectrum of molecule, and different substances have different fingerprint patter ns. Thus, IR tech no logy can be applied to detect and an alyze the quality of traditi onal Chin ese drug. Using the computer, pattern recognition and so on, we can estimate if

半导体量子点及其应用概述_李世国答辩

科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言 近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法 目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法 外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法

量子点在生物医学领域的应用进展

量子点在生物医学领域的应用进展 【摘要】量子点是近年来发展起来的一种性能优异的新型荧光纳米材料,已成为纳米技术领域最受关注的研究对象之一,并成功应用于生命科学等领域。本文介绍了量子点的基本概念和性质,对量子点在生物医学领域的应用进行了综述和展望,指出了目前存在的问题和今后的发展方向。 【关键词】量子点;生物医学;荧光;纳米粒子 1量子点的概念及特性 量子点(Quantum dots, QDs) 又称半导体纳米微晶体,是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类无机半导体纳米粒子,主要由ⅡB - ⅥA (如CdSe,CdTe,ZnSe 等) ,ⅢA-ⅤA( 如InAs,InP 等) 组成的,粒径在1—10nm,能够光致发光的半导体纳米晶。 QDs具有一般纳米微粒的基本性质如表面效应、体积效应和量子尺寸效应,具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长,正是基于量子点独特的光学性质使得它克服了传统的用于标记或衍生的荧光试剂如荧光素类、罗丹明类等有机化合物存在荧光量子产率低、易光漂白及发射光谱宽等缺点。QDs 所具有的优异的光谱性能,在生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物分析化学等研究领域显示出极其广阔的应用前景,并逐步地应用于蛋白质及DNA的检测、药物靶向治疗、活细胞生命动态过程的示踪及动物活体体内肿瘤细胞的靶向示踪等生物分析与医学诊断领域,并取得了丰硕的研究成果[1]。 2量子点的应用 2.1 量子点在细胞成像中的应用 对单个活细胞的一些活动进程进行高效、灵敏的监测将有助于阐明一些重要的细胞生理过程和药物代谢机制,有利于了解生物体的复杂性以及动力学特征。发展特异性和选择性的QDs 是细胞和生物分子标记的一大挑战。经巯基乙酸修饰的QDs 连接到转铁蛋白上后,再把QDs-转铁蛋白同表面存在大量转铁蛋白识别受体的HeLa 细胞一起培养,发现其可以被HeLa 细胞表面的受体识别并吞噬进入细胞内部,首次实现了QDs 应用于离体活细胞实验[2]。Tokumasu等[3]用偶联了抗体的QDs 标记血红细胞膜上的Band3 蛋白,实验中观察到了Band3 蛋白在细胞膜上的分布,证实了可以通过QDs 的标记观察在疟原虫入侵时红血球细胞膜的变化情况。Orndorff 等[4]使用具有高亲合性的神经毒素修饰QDs,然后标记了内在表达的癌细胞蛋白,揭示了经神经毒素修饰的QDs 可以作为一种鉴定癌细胞存在的评估标签。 2.2 量子点在活体成像中的应用

量子点的制备方法综述及展望

量子点的制备方法综述及展望 1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点” 。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。这种方法制备量子点,具有可制备量子点的种类多、改进纳米颗粒性能的方法多及所量子点的量子产率高等优点,其粒径分布可用多种手段控制,因而成为目前制备量子点的主要方法。 2.1 单核量子点的制备1993 年,Murray 等采用有机金属试剂作为反应前驱物,在高温有机溶剂中通过调节反应温度,合成了量子产率约为10%、单分散(± 5%)的CdSe 量子点。他们采用TOPO 作为有机配位溶剂,用Cd(CH3)2 和TOP-Se 作为反应前驱物,依次将其注入到剧烈搅拌 的350℃TOPO 溶液中,在短时间内生成大量的CdSe 纳米颗粒晶核,然后迅速降温至240℃以阻止CdSe 纳米颗粒继续成核,随后升温 到260~280℃并维持一段时间,根据其吸收光谱监测晶体的生长,当晶体生长到所需要的尺寸时,将反应液冷却至60℃。加入丁醇防止TOPO 凝固,随后加入过量的甲醇,由于CdSe 纳米颗粒不溶于甲醇,通过离心便可得到CdSe 纳米颗粒。通过改变温度,可以将粒径控制在2.4~13nm 之间,且表面的TOPO 可以用吡啶、呋喃等代替。此后,Peng 等又通过进一步优化工艺条件 ,将两组体积不同,配比一定的Cd (CH3) 2、 Se、TOP 的混合溶液先后快速注入高温 TOPO 中的方法制得了棒状的 CdSe量子点,从而扩展了该合成方法对量子点纳米晶粒形状的控制。利用这种方法合成的量子点受到杂质和晶格缺陷的影响,因此量子产率较低。由于Te 更容易被氧化,所以制备高质量的CdTe 要比制备CdSe,CdS 难得多。2001 年,Dmitri.V 等用DDA(十二胺)代替TOPO作反应溶剂合成高质量的CdTe 量子点,量子产率可达65%,且窄的发射光谱覆盖红色和绿色

(整理)光谱分析技术及应用

光谱分析技术及应用 一、光谱分析的分类 1、原子吸收光谱法——也叫湿法分析。它是以待测元素的特征光波,通过样品的蒸发,被蒸发中的待测元素的基态原子所吸收,由辐射强度的减弱程度,来测定该元素的存在与否和含量多少;通常是采用火焰或无火焰(也叫等离子)方法,把被测元素转化为基态原子。根据吸收光波能量的多少测定元素的含量。 通常原子吸收光谱法是进行仪器定量分析的湿法分析。 2、原子发射光谱法——利用外部能量激发光子发光产生光谱。 看谱分析法就是原始的、也是最经典的利用原子发射光谱的分析方法。看谱分析法在我国工业生产上的使用是在上世纪50年代,58年北京永定机械厂制造了第一台仿苏联技术的看谱仪,随后天津光学仪器厂成为我国大量生产棱镜分光的看谱镜基地。 上世纪80年代起,德国、英国、美国等国家,开始研制采用CCD (Charge Coupled Device电荷耦合器件)技术作为光谱接收器件的直读式定量光谱仪,德国以实验室用大型直读定量光谱仪为主;英国阿朗公司、美国尼通公司以便携式金属分析仪为主打市场。近年来,德国、芬兰等国家研制生产便携式、直读定量光谱仪,分析精度在一定条件下可以替代实验室直读式定量光谱仪。 二、看谱分析的特点 1、操作简便,分析速度快。 2、适合现场操作。

3、无损检测(现场操作情况下无须破坏样品)。 4、检测成本低。是便携式金属分析仪的1/30左右,是便携式直读定量光谱仪的1/40。 5、有一定的灵敏度和准确度。 三、看谱分析的方法: 定性分析方法,所谓定性就是判定分析的元素是否存在的分析。严格的讲定性分析是根据某元素的特征灵敏线的出现与否,来确定该元素是否存在的分析方法。 那么,什么叫灵敏线呢? 某元素在某几个区域出现的几条与其它元素不同的特征线;或称“在较低含量情况下出现的谱线”,或者说是在某一范围内出现的谱线,叫做灵敏线。 半定量方法就是近似的估计元素含量的方法。 利用谱线进行比较,即通过 亮度比较含量,就是与铁基线进 行比较,含量与亮度的对数成正 比关系。(用来进行比较的铁基线 的亮度应不变。)lgI(谱线强度) 四、看谱分析的一般步骤 1、分析前的准备

量子点总结

量子点总结

1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点”。1998 年 , Alivisatos 和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸,可以获得不同发

射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。

量子点的制备方法

量子点的制备方法综述及展望 来源:https://www.sodocs.net/doc/659106184.html, 1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。中国硕士论文网提供大量免费英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点”。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前,量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比,量子点具有无法比拟的发光性能,比如尺寸可调的荧光发射,窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱,极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸,可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱,用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的,因此这就要求我们制备出宽吸收带,窄且对称的发射峰,高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点(CdSe,CdTe,CdS)和核壳式量子点(CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40])。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分:第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程,重点包括前体的选择,操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程,重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2.在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法,有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法,即将有机金属前躯体溶液注射进250~300℃的配体溶液中,前躯体在高温条件下迅速热解并成核,晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长,并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属(如二甲基隔)和烷基非金属(如二-三甲基硅烷基硒)化合物,主配体为三辛基氧化膦(TOPO),溶剂兼次配体为三辛基膦(TOP)。这种方法制备量子点,具有

量子点作为荧光探针在生物医学领域的研究进展

Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2016, 6(1), 9-13 Published Online February 2016 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,/journal/nat https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,/10.12677/nat.2016.61002 Advances of Quantum Dots as Fluorescent Probes in Biological and Medical Fields Guolong Song, Xiangdong Kong* Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 27th, 2016; accepted: Feb. 13th, 2016; published: Feb. 16th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), three-dimensional (3-D) nanocrystals, possess a great deal of unique optical performances, such as wide excitation wavelength, narrow and symmetric emission wavelength, high quantum yield, long fluorescence lifespan, stable optical property. QDs can be used as fluo-rescent probes to label different components in biosystem, which contains tissues, cells, molecules and living animals imaging. A review on the advances of QDs as fluorescent probes in Biological and Medical fields is given in the paper. Keywords Quantum Dots, Biological Probes, In Vivo Imaging 量子点作为荧光探针在生物医学领域的 研究进展 宋国龙,孔祥东* 浙江理工大学生命科学学院,生物材料与海洋生物资源研究所,浙江杭州 收稿日期:2016年1月27日;录用日期:2016年2月13日;发布日期:2016年2月16日 *通讯作者。

量子点的制备实验报告

量子点的制备实验报告 篇一:碳量子点的制备及性能表征 “大学生创新性实验计划”立项申请表 申请级别:□国家□北京市■学校项目名称:碳量子点的制备及性能表征负责人:所在学院:联系电话:电子邮件:填表时间: XX-10-26 北京理工大学教务处制表 大学生创新性实验计划 注意事项 1. 2. 3. 填写申请级别时,将“□”替换为“■”,或手写打“√”;项目负责人应为本科生,鼓励跨年级、跨学科组成项目组;项目成员(含负责人)不超过5人,成员中至少有一名非四年级的学生,每名学生原则上不允许同时参加多个项目; 4. 申报国家级、北京市级项目应明确指导教师,指导教师应具备中级以上职称,每位指导教师同时指导的项目原则上不能超过两项; 5. 经费预算严格按照通知要求进行申请,最终以专家委员会批准的额度执行; 6.

项目周期统一为一年。 负责人情况 项目基本信息 -1- -2- -3- 篇二:量子点总结 1.前言 在最近的几十年里,量子点(QDs)即半导体纳米晶体(NCs)由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管,激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。量子点尺寸大约为1-10 纳米,它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候,量子点的连续能级开始分离,它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小,它的能隙增加,导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应,我们称它为“量子点”。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液,标志

红外吸收光谱分析及其应用

红外吸收光谱分析及其应用 20世纪50年代初期,红外光谱仪问世,揭开了有机物结构鉴定的新篇章。到了50年代末期,已经积累了大量的红外光谱数据,到70年代中期,红外光谱法成为了有机结构鉴定的重要方法。红外光谱测定的优点: 1、任何气态、液态、固态样品都可以进行红外光谱的测定,这是核磁、质谱、紫外等仪器所不及的。 2、每种化合物均有红外吸收,又有机化合物的红外光谱可以获得丰富的信息。 3、常规红外光谱仪价格低廉,易于购置。 4、样品用量小。 红外吸收光谱分析也叫红外分光光度法,十一研究物质分子对红外辐射的吸收特性二建立起来的一种定性(包括结构分析)、定量分析法。根据试样的红外吸收光谱进行定性、定量分析和确定分子结构等分析的方法,称为红外吸收光谱法。 原理:当分子中某个基团的振动频率和红外光的振动频率一致时,分子就吸收红外光的能量,从原来的基态振动能级跃迁到能量较高的振动能级。物质对红外光的吸收曲线称为红外吸收光谱(IR)。 分子吸收红外光必须满足如下两个条件: 1.红外光的能量应恰好能满足振动能级跃迁所需要的能量,当红外光的频率与分子中某基团的振动频率相同时,红外光的能量才恩能够被吸收。 2.分子必须有偶极矩的变化。 与UV(紫外光谱)相比,IR的特点:IR频率范围小、吸收峰数目多、吸收曲线复杂、吸收强度弱。IR峰出现的频率位置由振动能级差决定;吸收峰的个数与分组振动自由度的数目有关;吸收峰的强度则主要取决于振动过程中偶极矩变化的大小和能级跃迁的几率。 红外吸收光谱具有高度的特征性,除光学异构外,没有两种化合物的红外光谱是完全相同的。红外光谱中往往具体要几组相关峰可以互相佐证而增强了定性和结构分析的可靠性,因此在官能团定性方面,是紫外、核磁、质谱等结构分析方法所不及的。红外光谱法可测定链、位置、顺反、晶型等异构体,而质谱法对异构体的鉴别则无能为力;红外光谱测定的样品范围广,无机、有机、高分子等

碳量子点的制备与应用

Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(3), 128-136 Published Online August 2017 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,/journal/japc https://https://www.sodocs.net/doc/659106184.html,/10.12677/japc.2017.63016 文章引用: 叶明富, 陈丙才, 方超, 吴延红, 陈国昌, 孔祥荣. 碳量子点的制备与应用[J]. 物理化学进展, 2017, 6(3): Synthesis and Applications of Carbon Quantum Dots Mingfu Ye 1*, Bingcai Chen 1, Chao Fang 1, Yanhong Wu 2, Guochang Chen 1, Xiangrong Kong 3 1School of Chemistry and Chemical Engineering, Hexian Development Institute of Chemical Industry, Anhui University of Technology, Maanshan Anhui 2Shandong Huayu University of Technology, Dezhou Shandong 3Beijing Building Materials Sciences Research Academy, Beijing Received: Jul. 10th , 2017; accepted: Jul. 23rd , 2017; published: Jul. 26th , 2017 Abstract Carbon quantum dots (CQDs), a novel class of carbon nanomaterials, have received wide attention due to their strong quantum confinement effect and stable photoluminescence property. This ar- ticle reviews the different synthetic methodologies to achieve good performance of CQDs. At the same time, the applications of CQDs are also reviewed in the article. Keywords Carbon Quantum Dots, Nanomaterials, Preparation Methods, Applications 碳量子点的制备与应用 叶明富1*,陈丙才1,方 超1,吴延红2,陈国昌1,孔祥荣3 1 安徽工业大学和县化工产业发展研究院化学与化工学院,安徽 马鞍山 2山东华宇工学院,山东 德州 3北京建筑材料科学研究总院有限公司,北京 收稿日期:2017年7月10日;录用日期:2017年7月23日;发布日期:2017年7月26日 摘 要 碳量子点(Carbon quantum dots, CQDs)是一种新型的碳纳米材料,因其强的量子限域效应和稳定的荧*通讯作者。

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