量子点与胶体金的性能比较
量子点与胶体金的性能比较
量子点与胶体金的性能比较1 量子点的概念理论分析表明，当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸后，材料的特征尺寸在三个维度上都可与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小时，电子在材料中的运动受到了三维限制，也就是说，电子的能量在三个维度上都是量子化的，称这种在三个维度上都受到限制的材料为量子点（quantum dots，QDs）。
量子点又称为半导体纳米晶体（nanocrystals，NCs）或半导体纳米粒子（nanoparticles，NPs），是一种由Ⅱ-Ⅵ（CdSe，CdTe，CdS，ZnTe，ZnO）、Ⅲ-Ⅴ族（InAs、GaSb）和Ⅳ族（Si、Ge）元素组成的纳米颗粒。
目前研究较多的主要是CdS，CdSe，CdTe等，因为他们具有宽带隙而表现出优异的荧光特性。
2 量子点的光学性质当半导体纳米粒子的尺寸与其激子半径（exciton radius 约5-10nm）相近时，由于电子波函数的量子限域效应(quantunm confinement effect),半导体纳米粒子能带的有效带隙（hand gap）随粒子半径减小而增加，导致吸收光谱和荧光光谱蓝移。
其光谱性质主要取决于其半径大小，通过改变粒子的大小可获得从UV到近红外的范围内任意点的光谱。
荧光量子点在受到光激发时会产生强的荧光发射，其发光颜色可以通过改变其尺寸进行调控，许多Ⅱ-Ⅵ族QDs，如CdS、CdSe、CdTe等，其发射光谱跨越可见光谱区，可以在一个波长同时激发不同大小的QDs，得到宽范围的可见发射光谱，进行多元荧光检测。
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数量级(1-100nm)时，其本身的物理、化学性质既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，而是介于宏观和微观世界之间，人们把它叫做介观世界。
当常态物质被加工到极其细微的纳米尺度时，会出现特异的表面效应、量子尺寸效应、量子限域效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，其光学、热学、电学、磁学、力学和化学等性质也就相应的发生十分显著的变化。
量子点材料制备与性能分析方法详解
量子点材料制备与性能分析方法详解量子点材料，作为一种具有独特光电性能的纳米材料，近年来引起了广泛的兴趣和研究。
其特殊的发光和吸收特性，使其在光电子技术、生物医学、太阳能电池等领域具有巨大的应用潜力。
本文将详解量子点材料的制备方法以及其性能分析方法。
一、量子点材料的制备方法1. 热分解法热分解法是一种常见的制备量子点材料的方法。
其原理是通过在高温下，将金属原子或金属配合物进行热分解，生成纳米尺寸的金属颗粒。
随后，将这些金属颗粒作为催化剂，与配体反应生成量子点。
2. 水热合成法水热合成法是一种简单且低成本的制备量子点材料的方法。
它是利用高压高温条件下，将金属盐或金属离子与有机配体在水溶液中反应生成量子点。
水热合成法制备的量子点具有较高的量子效率和较窄的发光带宽。
3. 溶剂热法溶剂热法是一种在有机溶剂中制备量子点的方法。
它通过在高温下，将金属盐和有机配体溶解在有机溶剂中，形成溶液。
随后，通过快速冷却或溶剂去除等方法降低溶液温度，从而在溶液中生成量子点。
4. 脂肪酸热法脂肪酸热法是一种利用脂肪酸作为表面活性剂合成量子点的方法。
这种方法通过在高温下，将金属盐和脂肪酸反应生成疏水性的金属簇。
随后，在脂肪酸的包覆下，金属簇聚集形成量子点。
二、量子点材料的性能分析方法1. 粒径分析粒径是量子点材料的重要性能指标之一。
通过粒径分析方法，可以获得量子点的平均粒径和尺寸分布。
常用的粒径分析方法包括扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）。
SEM能够获得样品的表面形貌和粒径分布情况，而TEM可以提供更高分辨率的像素图像和粒径分布。
2. 光谱分析光谱分析是评价量子点材料光电性能的重要手段。
常用的光谱分析方法包括紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱和拉曼光谱等。
UV-Vis可以测定量子点的吸收峰位置和吸收强度，荧光光谱可测量量子点的发射峰位置和发光强度，拉曼光谱可以提供材料的晶格结构信息和振动特性。
3. 时间相关荧光光谱时间相关荧光光谱是研究量子点材料动力学性能的重要方法。
盐酸克伦特罗多克隆抗体和量子点的偶联
盐酸克伦特罗多克隆抗体和量子点的偶联金艳丹;栗慧;张岩蔚;魏东【摘要】为在制备盐酸克伦特罗和水溶性羧基量子点偶联物,给荧光快速检测技术的研究提供良好的依据.实验采用EDC/NHS两种偶联剂将二者共价偶联到一起,并经紫外扫描法、荧光扫描、斑点法、荧光免疫分析法对二者偶联效果进行了鉴定,结果表明,量子点和抗体偶联成功,偶联后吸收峰变宽、吸光度变大、荧光强度增加、抗体效价稍低,但不影响试验结果,可为盐酸克伦特罗药物的多残留试纸条及试剂盒的开发提供良好的参考依据.【期刊名称】《中国兽医杂志》【年(卷),期】2018(054)001【总页数】4页(P43-46)【关键词】量子点;盐酸克伦特罗多克隆抗体;偶联物【作者】金艳丹;栗慧;张岩蔚;魏东【作者单位】河北省农产品安全检测重点实验室,河北张家口075000;河北北方学院食品安全研究中心,河北张家口075000;河北省农产品安全检测重点实验室,河北张家口075000;河北北方学院食品安全研究中心,河北张家口075000;河北省农产品安全检测重点实验室,河北张家口075000;河北北方学院食品安全研究中心,河北张家口075000;河北省农产品安全检测重点实验室,河北张家口075000;河北北方学院食品安全研究中心,河北张家口075000【正文语种】中文【中图分类】Q657.39+盐酸克伦特罗又称“瘦肉精”(CL)，是白色或类白色晶体粉状，无嗅、味微苦，化学性质较为稳定，属于苯乙醇胺类β2肾上腺类神经兴奋剂。
它有较强的药性，化学性质稳定，溶解代谢率低，不易排出，残留量较高，大量用在饲料中可增强脂肪分解，肉迅速增长，大大提高了瘦肉率，增加瘦肉产量，虽说农药、饲料添加剂、动物激素等在一定剂量范围内使用，可以为畜牧业和经济的发展起一定的促进作用，但当其在生物体内含量超过临床用量的5～10倍时，便会导致畜禽中毒和大量药物残留，带来了相应的安全隐患[1]。
研究表明，过多食用含有瘦肉精的肉制品对人体某些机能损害极大，易使人出现肌肉震颤、心悸、呕吐等症状，特别是对高血压、心脏病、甲亢和前列腺肥大等疾病患者危害更大，严重的可导致死亡[2]。
量子点标记免疫层析技术检测血液中的降钙素原
量子点标记免疫层析技术检测血液中的降钙素原余皓;徐良;漆晓萍【摘要】为了快速定量检测血液中降钙素原( Procalcitonin,PCT)含量,首先制备CdSe/ZnS量子点,再将量子点标记抗抗钙素单抗,标记单抗后量子点荧光发射峰从620 nm红移至625 nm,峰形保持良好。
以制作的量子点标记免疫层析试纸条及其相应荧光测定系统。
因减少单抗用量可降低试纸条成本,本研究采用结合垫上喷涂适量量子点,标记单抗并仅有检测线的结构。
通过检测信噪比,优化此试纸条的参数。
本研究的量子点荧光标记试纸条及其配套测定系统可在20 min内快速检测PCT,定量检测线性范围0.2~100μg/L,灵敏度达到0.1μg/L。
22份血液样本检测结果与目前商品设备检测结果的Pearson相关系数为0.9995,K-S检验的Sig为1.0,说明两种检测方法的一致性。
快速定量检测PCT具有定量测量细菌性感染、临床指导抗生素合理应用的重要意义。
%CdSe/ZnSquantumdots(QDs)werepreparedandcovalentlylinkedtoanti -katacalcinmonoclonal antibodies. After modification, the QDs' maximum emission wavelength was shifted to 625 nm from 620 nm while maintaining the spectral properties. Then the QDs labeled lateral flow strip and corresponding fluorescence measuring instrument were designed and fabricated. To reduce the cost of strip by reducing the amounts of monoclonal antibodies, appropriate amounts of QDs labeled monoclonal antibodies were sprayed on the conjugation pad, with just one test line on the strip but without the control line. Parameters of the strip were optimized by measuring the signal to noise ratio. By using the strip and fluorescence measuring instrument, procalcitonin (PCT) could be detectedin 20 min, and the quantitative detection range was 0. 2-100 μg/L with sensitivity of 0. 1 μg/L. A total of 22 blood samples were measured by both our method and the commercial instrument used in the hoptital. The results were consistent for their Pearson correlation coefficient (0. 9995) and Kolmogorov-Smirnov test (Sig=1. 0). The rapid quantitative detection method for PCT is of great importance to quantitative detection of bacterial infection and rational usage of antibiotics clinically.【期刊名称】《分析化学》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】6页(P1592-1597)【关键词】量子点;免疫层析;降钙素原;血液;试纸条【作者】余皓;徐良;漆晓萍【作者单位】深圳职业技术学院，医疗电子专业，深圳518055;深圳市药品检验所，深圳518057;深圳市南山区人民医院，深圳518052【正文语种】中文1 引言降钙素原(Procalcitonin，PCT)是一种内源性非类固醇类抗炎物质，在细菌感染时诱导产生，细菌内毒素是诱导PCT 产生的最主要刺激因子［1］。
新型纳米材料、纳米颗粒
新型纳米材料、纳米颗粒医学实验04 付雅斌 郑强 孙宇 刘潜【摘要】纳米材料，是指微观结构至少在一维方向上受纳米尺度（1nm—100nm）调制的各种固体超细材料，它包括零维的原子团蔟（几十个原子的聚集体）和纳米微粒，其具有独特的性质。
本文主要介绍三种新型纳米材料:量子点、胶体金技术和磁纳米颗粒，并简要介绍其结构、制备及应用。
【关键词】纳米材料；量子点；胶体金技术；磁纳米颗粒【正文】纳米”是英文namometer的译名。
另一种说法“纳米”一词源自于拉丁文“NANO”，意思是“矮小”。
纳米是一个度量单位，是一个长度单位。
纳米材料构筑的物质，是看不到，摸不着的微细物质。
1纳米，即1nm=10-9m，也就是十亿分之一米，相当于4个原子的直径。
红血球大约为200-300nm，细菌为200-600nm，病毒只有几十纳米。
1．纳米材料与纳米结构的定义广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（1~100mm）或由他们作为基本单元构成的材料。
纳米结构是指由纳米尺度的基本单元按照一定的规律构建或组装成的一维、二维或三维体系。
2．纳米材料的特性（1）表面与界面效应这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。
例如粒子直径为10纳米时，微粒包含4000个原子，表面原子占40%；粒子直径为1纳米时，微粒包含有30个原子，表面原子占99%。
主要原因就在于直径减少，表面原子数量增多。
再例如，粒子直径为10纳米和5纳米时，比表面积分别为90米2/克和180米2/克。
如此高的比表面积会出现一些极为奇特的现象，如金属纳米粒子在空中会燃烧，无机纳米粒子会吸附气体等等。
（2）小尺寸效应当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。
例如，铜颗粒达到纳米尺寸时就变得不能导电；绝缘的二氧化硅颗粒在20纳米时却开始导电。
关于胶体金结构和特性的正确描述
关于胶体金结构和特性的正确描述
胶体金，又称蒸馏金，是由金原子杂化而成的固态溶液，是一种纳米粒子最常见的形式，其中金原子组成小的颗粒形态，大小可在
1-100奈米之间。
胶体金，作为纳米科学和技术领域中研究的主要物质，其结构和特性对纳米科学重要性不可低估。
胶体金是一种纳米粒子，其结构由金原子构成，像金属一样，具有柔软的层状结构。
因此，它是一种半金属结构，拥有半金属的特性。
金原子的面内间距可以从2.8~3.1不等，具有中等的电导性。
金原子是较大的原子，随着尺寸的减小，其电子层也越来越密，从而使金原子的表面的电子结构变得更稳定。
此外，胶体金的密度也很低，约为2.2 g/cm3，比金属要低几个数量级，因此，胶体金拥有良好的机械强度。
而且，胶体金还具有一些有趣的特性。
它们能够有效地吸收光谱范围内的紫外线辐射，而不会发生光解和氧化反应，因此，胶体金的紫外光学特性非常强大，可以用于紫外光学护目镜和太阳能电池等应用中。
此外，胶体金具有很好的生物相容性，能够通过体内吞噬作用被释放，因此，可以用于医药、生物技术和医用植入物等应用中。
胶体金结构和特性的正确描述是研究纳米科学和技术领域中不
可或缺的内容。
它是由金原子构成的层状结构，具有半金属的性质，面内间距可以从2.8~3.1不等，密度较低，具有良好的机械强度，能够有效吸收紫外线辐射，也具有良好的生物相容性，可以用于医药、生物技术和医用植入物等应用中。
未来，随着研究的不断深入，胶体
金将会应用到更多领域，带来更多的好处。
几种典型纳米材料
➢ 胶体金技术发展
1939-----雏形 Kausche等把烟草花叶病毒吸附到金颗粒上在电子
显微镜下观察金离子呈高电子密度。 1971------作为标记物应用于免疫组织化学研究
Faulk等首先将兔抗沙门菌抗血清与胶体金颗粒结 合，用直接免疫细胞化学技术检测沙门菌的表面抗原。 1974------实现间接免疫金染色法
在生长过程中反应主要在动力学生长和热力学生 长的平衡下进行。
当反应温度较高，单体浓度低时，反应基本受热 力学生长控制；
而当反应温度低，单体浓度高时，反应受动力学 生长控制。
动力学生长过程中影响晶体生长的主要有五个因素： 晶体内在表面能(和动力学能垒△G直接相关)，反应温 度，前驱液单体浓度，修饰基分子和反应时间。
是继GIFA之后发展起来的另一种固相膜免疫测定，与GIFA 利用微局限性膜的过滤性能不同，免疫层析法中滴加在膜一端的 样品溶液受膜的毛细管作用(基于层析作用的横流 （lateral flow） )向另一端移动。移动过程中被分析物 与固定在膜上某一 区域的受体(抗原或者抗体)结合而被固相化，无关物质则越过该 区域而被分离，然后通过标记物显色来判定试验结果，以胶体金 为标记物的实验称为胶体金免疫层析试验。
四、应用
（一）胶体金标记技术 （二）增强表面等离子体共振检测 （SPR） （三）表面增强拉曼散射检测（SERS） （四）增强电化学中压电检测信号（QCM）
（一）胶体金标记技术
➢ 一些概念
免疫胶体金技术 是以胶体金作为示踪标志物应用于抗原抗体
的一种新型的免疫标记技术。
胶体金标记 实质上是蛋白质等高分子被吸附到胶体金颗
4、枸橼酸三钠-鞣酸法
1）A液：1％HAuCl4水溶液1ml加入79ml双馏水中混匀。 2）B液：1％枸橼酸三钠4ml，1％鞣酸0.7ml 0.1Mol/L K2CO3 液0.2ml，混合，加入双馏水至20ml. 3）将A液、B液分别加热至60℃ 4）在电磁搅拌下迅速将B液加入A液中，溶液变蓝，继续加 热搅拌至溶液变成亮红色。
生物医学领域中量子力学的运用探讨-力学论文-物理论文
生物医学领域中量子力学的运用探讨-力学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——生活中的力学论文第七篇：生物医学领域中量子力学的运用探讨摘要：量子力学是描述微观粒子运动规律的物理学分支。
随着量子理论的快速发展以及仪器和技术的进步，基于量子力学原理的各项技术在不同学科得到应用，如量子计算、量子通讯、量子计量、量子成像、量子点荧光技术以及计算机辅助药物设计等，这些技术的应用为科研工作提供了极大的便利。
文章主要综述了量子力学在生物医学领域的应用。
关键词：量子力学; 量子技术; 生物医学;Quantum mechanics in biomedical scienceFANG Huiling WANG HualiangShanghai Center for Clinical LaboratoryAbstract：Quantum mechanics is a branch of physics,which studies the laws of motion of particles at small scales and atoms at low energy levels. As a result of the rapid development of quantum theory and progress in instruments and techniques,various quantum techniques based on quantum theory are widely used in different disciplines,including quantum computing,quantum communication,quantum metrology,quantum imaging,quantum dot luminescence and computer-aided drug design,which makes scientific researches more convenient. Selected applications for quantummechanics are given in this review mainly focusing on the perspective of biomedical science.量子是表现某物质或物理量特性的最小单元。
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量子点与胶体金的性能比较
Qg
1量子点的概念
理论分析表明，当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸后，材料的特
征尺寸在三个维度上都可与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更
小时，电子在材料中的运动受到了三维限制，也就是说，电子的能量在三个维度
上都是量子化的，称这种在三个维度上都受到限制的材料为量子点( qua ntum dots，QDs)。
量子点又称为半导体纳米晶体( nanocrystals, NCs)或半导体纳米粒子(nanoparticles, NPs),是一种由U -W( CdSe, CdTe, CdS, ZnTe, ZnO)、川小族(InAs、GaSb)和"族(Si、Ge)元素组成的纳米颗粒。
目前研究较多的主要是CdS, CdSe, CdTe等，因为他们具有宽带隙而表现出优异的荧光特性。
2量子点的光学性质
当半导体纳米粒子的尺寸与其激子半径(exciton radius约5-10nm)相近时，
由于电子波函数的量子限域效应(qua ntu nm confin eme nt effect),半导体纳米粒子
能带的有效带隙(hand gap随粒子半径减小而增加，导致吸收光谱和荧光光谱蓝移。
其光谱性质主要取决于其半径大小，通过改变粒子的大小可获得从UV到近红外的范围内任意点的光谱。
荧光量子点在受到光激发时会产生强的荧光发射，其发光颜色可以通过改变其尺寸进行调控，许多n -^族QDs,如CdS、CdSe CdTe等，其发射光谱跨越可见光谱区，可以在一个波长同时激发不同大小的
QDs,得到宽范围的可见发射光谱，进行多元荧光检测。
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数量级(1-10 Onm)时，其本身的物理、化学性质既不同于微观的原子、分子，也不同于宏观物体，而是介于宏观和微观世界之间，人们把它叫做介观世界。
当常态物质被加工到极其细微的纳米尺度时，会出现特异的表面效应、量子尺寸效应、量子限域效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，其光学、热学、电学、磁学、力学和化学等性质也就相应的发生十分显著的变化。
量子点最优前途的应用领域是在生物体系中作为荧光探针。
与传统的有机
染料荧光探针相比，纳米晶体的激发光谱宽，且连续分布，而发射光谱呈对称分布且宽度较窄，颜色可调，即不同大小的纳米晶体能被单一波长的光激发而发出不同颜色的光，并且光化学稳定性高，不易分解。
而传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷：激发光谱窄；发射光谱的半峰宽(full width at half maximum，FWHM) 很大，有时还有很长的拖尾，造成谱峰之间的重叠，限制了能同时被应用的荧光探针数目；有机染料易光漂白和光解，光解产物对生物分子往往有杀伤左右，生物分子与每种有机荧光染料链接都需要特定的方法。
相对于有机荧光染料，QDs 对化学物质和生理代谢的降解有很强的抵抗力，其光漂白域值也很高。
美国量子点公司的研究小组比较了QDs与Alexa染料的荧光强度和光稳定性。
据文献报道，Alexa 染料在已知的有机染料中的荧光强度和光稳定性是最高的。
实验证明，QDs与Alexa染料的荧光亮度明显高于Alexa染料，在Alexa-568的最大发射波长，QDs-608的荧光强度为其4倍；在QDs的最大发射波长时则为其9倍。
而光稳定性的实验也表现了QDs的优越性能：在高强度激发光的照射下，标记于同一细胞的QDs-608很稳定，而Alexa-488很快被漂白。
同时，生物分子与QDs 的链接方法简单易行。
生物系统的复杂性时常需要同时观察多个成分，量子点丰富的标记颜色、较
高的发光强度和较长的可观察时间使许多荧光分子不能实现的标记和检测成为可能。
以CdTe纳米晶体为例，当它的微粒尺寸(直径)从 2.5nm生长到4.0nm 时，它们的最大发射峰即可以从520nm红移到650nm。
它能被从紫外区到可见区的任一波长的波激发，这样能够有效的激发和收集发射荧光。
QDs具有狭窄对称的荧光谱峰(typically20-30nm )和可调的发射光谱峰位，它的发射波长(颜
色）可以是单一的，也可以是多重的，且不易发生光谱重叠，这样就能在相同光谱范围内分辨多种QDs的光谱特征。
量子点最大的好处是具有丰富的颜色。
生物体系的复杂性经常需要同时观察几种组分，如果用染料分子染色，则需要不同波长的光来激发；而量子点则不存在这个问题，可以使用不同大小（进而不同色彩）的纳米晶体来标记不同的生物分子，使用单一光源就可以使不同的颗粒能够被实时监控。
有机荧光染料的激发和发射光谱
波长/nm
(b)駐子点的激发和发射光谱图】證子点与有机荧光染辭西光谱对比
表1量子点与胶体金性能对比
胶体金（colloidal gold）也称金溶胶（gold solution），是由金盐被还原成原
金后形成的金颗粒悬液。
胶体金颗粒由一个基础金核（原子金Au）及包围在外
的双离子层构成，紧连在金核表面的是内层负离子（AuC12 ―）,外层离子层
H+则分散在胶体间溶液中，以维持胶体金游离于溶胶间的悬液状态。
胶体金颗粒的基础金核并非是理想的圆球核，较小的胶体金颗粒基本是圆球形的，较大的胶体金颗粒（一般指大于30nm以上的）多呈椭圆形。
在电子显微镜下可观察胶体金的颗粒形态。
胶体金因而具有胶体的多种特性，特别是对电解质的敏感性。
电解质能破坏胶体金颗粒的外周永水化层，从而打破胶体的稳定状态，使分散的
单一金颗粒凝聚成大颗粒，而从液体中沉淀下来。
胶体金应用于POCT领域已有二十多年的历史，随着诊断领域对灵敏度、稳定性和线性范围要求的逐渐提高，胶体金在定量分析领域逐渐被量子点等新型的荧光材料取代。
量子点，开启POCT新时代!。