多色CdTe半导体量子点的制备及其荧光性能测定
CdSe量子点的电荷存储
Organic bistable devices based on core/shell CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a conducting poly …N -vinylcarbazole …polymer layer Fushan Li,Dong-Ik Son,Seung-Mi Seo,Han-Moe Cha,Hyuk-Ju Kim,Bong-Jun Kim,Jae Hun Jung,and Tae Whan Kim a ? Advanced Semiconductor Research Center,Division of Electronics and Computer Engineering,Hanyang University,17Haengdang-dong,Seongdong-gu,Seoul 133-791,Korea ?Received 16July 2007;accepted 16August 2007;published online 21September 2007?Current-voltage measurements on the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a hole-transporting poly ?N -vinylcarbazole ??PVK ?layer ?/indium tin oxide ?ITO ?/glass structures at 300K showed a nonvolatile electrical bistability behavior.Capacitance-voltage ?C -V ?measurements on the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a PVK layer ?/ITO/glass structures at 300K showed a metal-insulator-semiconductor behavior with a ?atband voltage shift due to the existence of the CdSe/ZnS nanoparticles,indicative of trapping,storing,and emission of charges in the electronic states of the CdSe nanoparticles.Operating mechanisms for the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in the PVK layer ?/ITO/glass devices are described on the basis of the C -V results.?2007American Institute of Physics .?DOI:10.1063/1.2783189? Organic structures containing inorganic nanoparticles have been particularly attractive due to interest in their prom-ising applications in electronic and optoelectronic devices 1–7because of their unique advantages of low-power consump-tion,high mechanical ?exibility,and chemical structural ver-satility.Such hybrid organic/inorganic devices are also excel-lent candidates for potential applications in next-generation transistor and memory devices.8,9Potential applications of memory devices utilizing nanoparticles embedded in organic layers have driven extensive effort to form various kinds of nanoparticles.10,11Even though some studies concerning the formation of metal nanoparticles embedded in an organic layer for applications such as nonvolatile organic bistable devices ?OBDs ?have been conducted,almost all of the devices were fabricated by using strin-gent high-vacuum evaporation method.12–14The memory effects of core/shell-type cadmium selenium ?CdSe ?nano-particles embedded in a conducting poly ?2-methoxy-5-?2-ethylhexyloxy ?-1,4-phenylene-vinylene ??MEH-PPV ?poly-mer fabricated by using a simple spin-coating technique were reported.15Because the narrow band gap of MEH-PPV leads to a low charge capturing ef?ciency,resulting in the realization of memory effect at a high bias voltage of 10V,a hole transport poly ?N -vinylcarbazole ??PVK ?matrix can be introduced here to obtain the memory effects in CdSe/PVK nanocomposites under an applied bias voltage as small as 2V.Furthermore,studies on the memory effects and their operating mechanisms for OBDs made of semiconductor nanoparticles embedded in a conducting polymer are very important for improving the ef?ciencies of nonvolatile ?ash memories. This letter reports data for the bistability and the operat-ing mechanisms of the memory effects of OBDs fabricated utilizing CdSe semiconductor nanoparticles embedded in a PVK polymer layer.Core/shell-type CdSe nanoparticles have become particularly attractive because of their promising ap-plications in next-generation nonvolatile ?ash memory de-vices with low-power and ultrahigh-density elements.16,17Current-voltage ?I -V ?measurements were carried out to in-vestigate the electrical bistable properties of the fabricated OBDs containing CdSe/ZnS nanoparticles embedded in the PVK layer.Capacitance-voltage ?C -V ?measurements were carried out to investigate the possibility of fabricating memory effects involving the CdSe/ZnS nanoparticles em-bedded in the PVK layer.Furthermore,the dependence of the memory effects on the thickness of the PVK layer containing CdSe/ZnS nanoparticles was also investigated. The CdSe/ZnS nanoparticles with a diameter of about 6nm were purchased commercially,and a schematic dia-gram of the core/shell-type CdSe/ZnS nanoparticles is shown in Fig.1?a ?.The device with a structure shown in Fig.1?b ?was fabricated through the following process:At ?rst,the indium tin oxide ?ITO ?coated glass acting as a hole-injection layer in the OBDs was alternately cleaned with a chemical cleaning procedure by using trichloroehylene,ac-etone,and methanol solutions.Then,the PVK layer contain-ing the CdSe/ZnS nanoparticles was formed by spin coating a chloroform solution of 1.3%by weight PVK and 0.5%by weight CdSe/ZnS nanoparticles.Finally,a top Al electrode layer with a thickness of about 800nm was deposited by thermal evaporation.The I -V and C -V measurements were performed by using an HP 4284precision LCR meter at room temperature. Figure 2shows I -V curves for the Al/?CdSe/ZnS nano-particles embedded in the PVK layer ?/ITO/glass OBD struc- a ? Author to whom correspondence should be addressed;electronic mail: twk@hanyang.ac.kr FIG.1.Schematic diagrams of the CdSe/ZnS nanoparticles and the fabri-cated device studied in this study. APPLIED PHYSICS LETTERS 91,122111?2007? 0003-6951/2007/91?12?/122111/3/$23.00?2007American Institute of Physics 91,122111-1Downloaded 22 Oct 2007 to 166.104.58.178. Redistribution subject to AIP license or copyright, see https://www.360docs.net/doc/ee5911900.html,/apl/copyright.jsp
量子点的制备及应用进展
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/ee5911900.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。
生物医学荧光量子点功能材料的应用
生物医学荧光量子点功能材料的应用量子点（quantumdot，QD）又称为半导体纳米微晶体（semiconductornanocrystal）材料，由Ⅱ-Ⅱ族或Ⅱ-Ⅱ族元素组成，粒径为1~100nm，是小于或接近激子玻尔半径的半导体纳米颗粒[1]。荧光量子点功能材料是一种新兴的无机发光纳米材料，因其独特的光学性能、电学和光电性质，克服了细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖现象，较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察。因此，荧光量子点功能材料作为一种生物示踪的标志物，受到了越来越广泛的关注与研究，并已成为近期新的国内外研究热点。 1荧光量子点功能材料的基本特点及合成修饰方法 1.1荧光量子点功能材料的基本特点 探索和发展高灵敏度的非同位素检测方法一直是生物医学研究领域十分关注的课题，其中使用有机荧光染料来标记细胞是广泛应用的方法之一。传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷：较宽的发射光谱和较窄的激发光谱，在多种成分同时成像时容易造成荧光光谱的重叠，导致了荧光探针数量较少；荧光染料性质不稳定，容易分解和漂白，其产物易对细胞造成破坏[2]。荧光量子点功能材料相比于传统的有机荧光分子，具有分子激发光谱特性好、发射光谱对称、吸收光谱宽而连续、荧光效率高、寿命长、光学化学稳定性、不易被生物活性物质降解等优点[3]。量子点的荧光发射波长可以通过改变荧光量子点的半径以及化学成分而得到，因此其荧光覆盖了从近紫外光到近红外光的光谱范围。量子点标记作为一种高灵敏度的非同位素检测方法，被认
为是有机荧光标记染料的合适替代物。 1.2荧光量子点功能材料的合成及修饰方法 荧光量子点功能材料的合成方法有溶胶法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、气相沉积法等[4]，其制备研究早期，普遍使用产量低、粒径分布特性差的气相沉积法或者是水溶液中的共沉淀法。经过不断发展，荧光量子点功能材料的合成从有机金属法过渡到水相合成法，再到目前较为常用的溶胶法。如今，量子点的合成技术在粒径分布、荧光量子的产率及一次合成的数量上都有了明显的突破。荧光量子点材料的发光性质不仅同其合成技术有关，而且还与其表面所修饰的分子的结构性质密切相关。在荧光量子点材料修饰具有特异性识别目标物的生物分子或者其他化合物时，就可以利用荧光量子点的荧光增强、荧光淬灭、氧化还原的性质与待检测的底物联系起来或者发生反应，进而将其用于目标物的分析。如将荧光量子点材料用不同的金属离子来修饰，以构建新型的传感材料。一般情况下，合成的荧光量子点因表面覆盖一层疏水的配体而难以直接应用于以水溶液为微环境的生物医学检测领域，需要对其进行一定的修饰才能使其具有水溶性。目前，已经存在多种修饰荧光量子点的方法，如包覆法、化学交换法、疏水相互结合法等。 2荧光量子点功能材料在生物医学工程中的应用 荧光量子点材料在生物医学、药学、环境检测、食品卫生和公共安全等领域均有广泛的应用。由于其应用领域较为宽泛，因此本研究主要讨论荧光量子点功能材料在生物医学中的应用。按照基于荧光量
量子点的性质、合成及其表面修饰研究
量子点的性质、合成及其表面修饰研究 【摘要】近年来，量子点作为一种重要材料在多个领域成为研究热点，本文分别从量子点的性质、合成及其表面修饰三个方面概括介绍了量子点。明确量子点具有荧光效率高，激发光谱宽，发射光谱窄、稳定性好等优点，是一种新型的纳米材料；通过有机相和无机相可制备不同的量子点，由于无机相制备过程能控制表面电荷，引入特殊官能团，故无机相制备应用更为广泛；通过对量子点的表面修饰，有效的改善量子点水溶性较差，不能与生物大分子直接作用的问题，使得量子点在生物方面的应用进一步加强。 【关键词】量子点；性质；合成；表面修饰 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。自1990年7月美国召开第一届纳米会议[1]，各国都在纳米技术方面给予巨大的投入，使得包括量子点技术在内的纳米技术飞速发展，其应用已突破原来的微电子和光电材料领域[2-3]。 1 量子点的基本特性 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[4]，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，并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。而有机染料荧光分子激光光谱较窄，每一种荧光分子必须用固定波长的光来激发，而且产生的荧光峰较宽，且不对称，有些拖尾，这给区分不同的探针分子带来了困难，故很难用有机染料分子同时检测多种组分。 （2）量子点还可以“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。因此可用一个激发光源同时激发多个不同尺寸的量子点，使它们发出不同颜色的光进行多通道检测。这样可以同时使用不同光谱特征的量子点，而发射光谱不出现交叠或者只有很小程度的重叠，使标记生物分子的荧光光谱的区分、识别都会变得更加容易。 （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。Chan和Nie通过实验证明ZnS包覆的CdSe比罗丹明6G分子要亮20倍和稳定100～200倍，可以经受多次激发而其光学特性没有显著变化，且标记后对生物大分子的生理活性影响很小，因此为研
半导体量子点发光
. 半导体量子点发光 一、半导体量子点的定义 当半导体的三维尺寸都小于或接近其相应物质体相材料激子的玻尔半径（约5.3nm）时，称为半导体量子点。 二、半导体量子点的原理 在光照下，半导体中的电子吸收一定能量的光子而被激发，处于激发态的电子向较低能 级跃迁，以光福射的形式释放出能量。大多数情况下，半导体的光学跃迁发生在带边，也就是说光学跃迁通常发生在价带顶和导带底附近。半导体的能带结构可以用图的简化模型来表 示。如图所示，直接带隙是指价带顶的能量位置和导带底的能量位置同处于一个K 空间，间接带隙是指价带顶位置与导带底位置的K 空间位置不同。电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子，这是半导体的发光现象。
. 对于半导体量子点，电子吸收光子而发生跃迁，电子越过禁带跃迁入空的导带，而在原来的价带中留下一个空穴，形成电子空穴对（即激子），由于量子点在三维度上对激子施加 量子限制，激子只能在三维势垒限定的势盒中运动，这样在量子点中，激子的运动完全量子 化了，只能取分立的束缚能态。激子通过不同的方式复合，从而导致发光现象。原理示意图，如图所示，激子的复合途径主要有三种形式。 (1)电子和空穴直接复合 ,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用 ,所产生的发射光的波长随着颗粒尺寸的减小而蓝移。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光。在纳米颗粒的表面存在着许多悬挂键,从而形成了许多表面缺陷态。当半导体量子点材料受光的激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺 陷态而产生表面态发光。量子点的表面越完整,表面对载流子的捕获能力就越弱,从而使得表面态的发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。杂质能级发光是由于表面分子与外界分子发生化学反应生 成其它杂质，这些杂质很容易俘获导带中的电子形成杂质能级发光。 以上三种情况的发光是相互竞争的。如果量子点的表面存在着许多缺陷,对电子和空穴的俘获能力很强,电子和空穴一旦产生就被俘获,使得它们直接复合的几率很小,从而使得激子态的发光就很弱,甚至可以观察不到,而只有表面缺陷态的发光。 为了消除由于表面缺陷引起的缺陷态发光而得到激子态的发光,常常设法制备表面完整 的量子点或者通过对量子点的表面进行修饰来减少其表面缺陷,从而使电子和空穴能够有效 地直接复合发光。
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.360docs.net/doc/ee5911900.html,/journal/nat https://www.360docs.net/doc/ee5911900.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.360docs.net/doc/ee5911900.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。
实验五-CdTe量子点的制备及表征
CdTe量子点的制备及表征 一、实验目的 1. 掌握在水相中制备CdTe量子点的方法。 2. 熟悉CdTe量子点的表征手段。 二、实验原理 量子点(quantum dot)，又称为纳米晶，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～100 nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。与传统的荧光染料相比，量子点具有以下无可比拟的荧光特性：（1）量子点的激发光波长范围很宽;（2）量子点具有可精确调谐的发射波长;（3）量子点具有较大的斯托克斯位移和狭窄对称的荧光谱峰; (4) 具有强的抗光漂白的特性。近年来，由于具有独特的光学和电学性质，而被广泛用于发光二极管、太阳能电池、生物标记与生物成像等领域。 本实验采用一锅煮的合成路线，采用空气稳定的亚碲酸钠（Na2TeO3）作为Te 源，二水合氯化镉，半胱氨酸，二水合柠檬酸三钠为原料，不需要使用Schlenk line 真空线，反应生成CdTe量子点。 在反应过程中Te 源的选择是最关键的，在这里，我们选用了空气稳定的亚碲酸钠，避免了合成容易被空气中的氧气氧化的H2Te或NaHTe，反应按照下述方程式来进行： 4TeO32- + 3BH4-= 4Te2- + 3BO2- + 6H2O CdL + Te2- =CdTe + L ; L=cysteine 在这个反应里，亚碲酸离子（TeO32-）首先被强还原性的硼氢化钠还原成碲离子（Te2-），Te2-进一步和Cd2+，反应生成CdTe。 三、仪器与试剂 试剂及玻璃器皿：亚碲酸钠，硼氢化钠，二水合氯化镉，L-半胱氨酸，二水合柠檬酸三钠购自上海国药试剂，实验用水为去离子水。另需，分析电子天平、三口颈瓶、冷凝管、温度计、移液管、滴管等玻璃器皿，冷凝管回流装置。 仪器：移液枪2支、一次性乳胶手套两包、紫外可见吸收光谱使用国产光谱仪。荧光光谱使用岛津荧光光谱仪。
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
半导体量子点发光
半导体量子点发光 一、半导体量子点的定义 当半导体的三维尺寸都小于或接近其相应物质体相材料激子的玻尔半径（约5.3nm）时，称为半导体量子点。 二、半导体量子点的原理 在光照下，半导体中的电子吸收一定能量的光子而被激发，处于激发态的电子向较低能级跃迁，以光福射的形式释放出能量。大多数情况下，半导体的光学跃迁发生在带边，也就是说光学跃迁通常发生在价带顶和导带底附近。半导体的能带结构可以用图的简化模型来表示。如图所示，直接带隙是指价带顶的能量位置和导带底的能量位置同处于一个K空间，间接带隙是指价带顶位置与导带底位置的K空间位置不同。电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子，这是半导体的发光现象。
对于半导体量子点，电子吸收光子而发生跃迁，电子越过禁带跃迁入空的导带，而在原来的价带中留下一个空穴，形成电子空穴对（即激子），由于量子点在三维度上对激子施加量子限制，激子只能在三维势垒限定的势盒中运动，这样在量子点中，激子的运动完全量子化了，只能取分立的束缚能态。激子通过不同的方式复合，从而导致发光现象。原理示意图，如图所示，激子的复合途径主要有三种形式。 (1)电子和空穴直接复合,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用,所产生的发射光的波长随着颗粒尺寸的减小而蓝移。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光。在纳米颗粒的表面存在着许多悬挂键,从而形成了许多表面缺陷态。当半导体量子点材料受光的激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺陷态而产生表面态发光。量子点的表面越完整,表面对载流子的捕获能力就越弱,从而使得表面态的发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。杂质能级发光是由于表面分子与外界分子发生化学反应生成其它杂质，这些杂质很容易俘获导带中的电子形成杂质能级发光。 以上三种情况的发光是相互竞争的。如果量子点的表面存在着许多缺陷,对电子和空穴的俘获能力很强,电子和空穴一旦产生就被俘获,使得它们直接复合的几率很小,从而使得激子态的发光就很弱,甚至可以观察不到,而只有表面缺陷态的发光。 为了消除由于表面缺陷引起的缺陷态发光而得到激子态的发光,常常设法制备表面完整的量子点或者通过对量子点的表面进行修饰来减少其表面缺陷,从而使电子和空穴能够有效地直接复合发光。
量子点发光材料综述
量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm错误!未找到引用源。。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右错误!未找到引用源。。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构错误!未找到引用源。。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光
光谱发生变化错误!未找到引用源。。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显着错误!未找到引用源。。 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A A=A A =4AA2 4 3 AA3 =3 A ，也就是说量子点比表面 积随着颗粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响错误!未找到引用源。。 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又称为宏观量子隧道效应错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。。 介电限域效应 上世纪七十年代Keldysh等人首先发现了介电限域效应错误!未找到引用源。。该现象可以表示为在不同介质中，因两种不同材料接触界面引起的介电作用变强的现象。与未被介质包裹的量子点相比，被介质包裹的量子点屏蔽效应变弱，带电粒子间库伦作用变大，增加了激子的振子强度和结合
荧光量子点
荧光量子点探针在生物医学中的应用进展 杨冰冰1302班2013113010222 【摘要】量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针,在生物医学领域中应用已引起国内外科学工作者的极大关注。文章主要概括了荧光量子点在活细胞荧光标记及组织光学成像、肿瘤细胞示踪及检测、荧光免疫分析和微生物学等方面的应用。 【关键词】荧光量子点探针生物标记 量子点(quantumdots,QDs)又称半导体纳米微晶体,是一种由0族元素组成的能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒,其颗粒直径一般约为1~100nm。由于其具有独特的量子尺寸效应和表面效应,表现出优良的光谱特征和光化学稳定性,许多科学工作者已经尝试着将其应用于生物学领域,并且取得了一定的进展。本文将主要评述荧光量子点探针在生物医学中的应用进展。 一，活细胞荧光标记及组织光学成像 细胞或细胞组分成像的标准方法是用荧光物质对相关部位进行标记,量子点作为纳米尺寸的晶体,有着独特的光化学和光物理学特性,使其不仅适合单分子成像,也可以进行组织整体的成像研究。Chen 等首次报道了将量子点与标记分子复合物通过转染进入细胞核,在实验中他们将量子点与SV40(猴病毒40)大的T抗原核定位信号(NLS)结合,并经转染进入活细胞,通过荧光成像系统监测到复合物从细胞质到细胞核的运动过程。这一工作首次将量子点用于细胞核中进行长时程生物现象观测,提供了一种新的无细胞毒性成像技术。Wu等证明
了量子点标记抗体能特异地识别亚细胞水平的分子靶点。他们用量子点标记的羊抗鼠IgG作为二抗,结合抗Her2单克隆抗体,观察到了乳腺癌细胞表面的Her2。用抗生物素蛋白交联具有不同发射光谱特征的量子点,配合生物素标记的二抗和特异性单抗,不仅能同时识别细胞表面的Her2和核抗原,也能同时识别胞浆微管蛋白和核抗原。与有机荧光染料Alexa488比较,量子点发射的荧光较强而且不被激发光淬灭。Jaiswal等基于量子点荧光的稳定性,用DHLA包被的量子点与活细胞于37e共孵育,观察到量子点通过内吞作用进入细胞,也观察到交联生物素的量子点进入生物素化的细胞。进入细胞的量子点不影响细胞的形态和生长,培育12d还可看到细胞内的量子点荧光。Lidke 等应用QDs的荧光示踪EGF与其受体erbB1的结合和信号转导过程,直接实时动态观察到一个信号分子与细胞膜结合通过细胞丝足、胞吞内化,以及与erbB2、erbB3相互作用的全过程,直观显示了癌细胞信号转导的过程,这表明QDs为研究活细胞内的信号传递及其分子机制开辟了一条新的途径。 二，肿瘤细胞示踪及检测 将基于量子点荧光探针建立的光学成像技术应用于肿瘤的早期诊断有着巨大潜力,这是一项灵敏的、非电离性、花费相对便宜的技术。Nida等将量子点连接的表皮生长因子受体与抗生长因子抗体形成共轭对来探测宫颈癌前期生物学标志物,结合光学成像技术,显示宫颈癌在分子水平的变化,有助于肿瘤的早期诊断。Kim等将近红外QDs以4.0@10-7mol/L的浓度分别注射入小鼠前爪及猪腹股沟皮下,
量子点在荧光分析中的应用
量子点在荧光分析中的应用 量子点(Quantum Dots，QDs),即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，也称为半导体纳米颗粒。它的直径只有1~10nm，因此存在特殊的物理性质，如量子尺寸效应、表面效应等，表现出优良的纳米效应。它的激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、发射光稳定性强，不易发生光漂白，通过改变粒子的尺寸和组成可获得从UV到近红外范围内的任意点的光谱，因此相对传统有机荧光试剂具有无可比拟的优越性。由于量子点具有上述独特的性质，自20世纪70年代末，它就在物理学、材料科学、化学及电子工程学等方面引起广泛的关注。近年来，随着制备技术的不断成熟与荧光量子产率的不断提高，有关量子点在荧光分析中的应用研究取得了重要进展。 1. 量子点的尺寸及其结构 量子点是一种零维的纳米材料。所谓零维的纳米材料是指当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(典型直径尺寸为1~10nm，可以抽象成一个点)以后，材料的特征尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小，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，结构和性能也随之发生从宏观到微观的转变，称这种电子在三个维度上都受限制的材料为零维的纳米材料，即量子点。它主要是由II-IV族元素(如CdSe，CdTe，CdS，ZnSe等)和III-V族元素(如InP，InAs等)组成的纳米晶体。 量子点的结构一般包括核（core）、壳（shell）两个部分。核，一般使用CdSe、CdTe或者InAs等作为材料，其尺寸的大小及其晶格生长情况主要决定了其光学性质（包括发射波长和荧光量子产率）。壳是具有不同禁带宽度(通常是更宽禁带宽度)的其它材料，或者也可是真空介质。合适厚度的壳结构可以进一步提高量子点的荧光量子产率，而且外层的壳可以将核与外界隔绝而保护核，同时还可以为进一步的表面化学修饰提供良好的基底条件（如图1所示）。一般金属化合物/有机相合成得到的量子点表面会覆盖一层油相的TOPO表面活性剂分子，在生物应用之前，需要使用亲水性分子取代TOPO或使用两亲性分子在TOPO外包裹，使量子点具有水溶性。
氨基酸对CdTe量子点荧光性质的影响
氨基酸对CdTe 量子点荧光性质的影响 文立群1,2 吕鉴泉1,* 吕汉清1 周兴旺1 孙婷荃1 (1湖北师范学院生化分析技术湖北省重点实验室,湖北黄石 435002; 2 华中师范大学化学学院,武汉 430079) 摘要:以巯基乙酸为稳定剂,制备了水溶性碲化镉(CdTe)量子点(QDs),分别考察了pH 值和几种氨基酸对CdTe ?QDs 紫外吸收和荧光的影响.结果表明,在不同pH 值下,丙氨酸、丝氨酸、半胱氨酸对CdTe ?QDs 的荧光有不同的影响,丙氨酸、 丝氨酸使CdTe ?QDs 荧光发生猝灭现象,而半胱氨酸在碱性范围内则使CdTe ?QDs 的荧光明显增强,说明氨基酸对量子点存在不同的作用机制.关键词: CdTe 量子点; 氨基酸; 荧光 中图分类号: O644 Effect of Amino Acid on the Fluorescence of CdTe Quantum Dots WEN Li ?Qun 1,2 L üJian ?Quan 1,*L üHan ?Qing 1ZHOU Xing ?Wang 1SUN Ting ?Quan 1 (1Hubei Key Laboratory of Bioanalytical Technique,Hubei Normal University,Huangshi 435002,Hubei Province,P.R.China;2 College of Chemistry,Central China Normal University,Wuhan 430079,P.R.China ) Abstract:Water ?soluble CdTe quantum dots (GdTe ?Qs)were prepared using mercaptocarboxylic acid as stabilizer, and effects of pH and amino acids on fluorescence of CdTe ?QDs were investigated.The results revealed that the fluorescence of the CdTe ?QDs varied with the change of pH,and the alanine and serine could quench the fluorescence while cysteine enhanced the fluorescence.Key Words: CdTe quantum dots; Amino acid; Fluorescence [Note] https://www.360docs.net/doc/ee5911900.html, 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao ) Acta Phys.鄄Chim.Sin .,2008,24(4)：725-728 Received:October 17,2007;Revised:December 10,2007;Published on Web:January 21,2008. ? Corresponding author.Email:jianquanlu@https://www.360docs.net/doc/ee5911900.html,;Fax:+86714?6531032. 国家教育部重点项目(206096)和湖北省教育厅重大科研项目(Z200522002)资助 ?Editorial office of Acta Physico ?Chimica Sinica 量子点(quantum dots,QDs)是一类由II ?VI 族或III ?V 族元素所组成,能够接受激发光产生荧光的纳米颗粒[1].与传统的有机荧光染料或镧系配合物相比,量子点具有以下优点[2]:单个波长可激发所有的量子点,发射波长可通过控制它的尺寸大小和组成来“调谐”,大小均匀量子点的谱峰呈对称高斯分 布,量子点的荧光强度高、稳定性好、光谱线宽窄适当,可持续发光,不易发生光漂白现象.正是由于量 子点具有独特的光学性能,量子点在物理、化学、生物等领域有着巨大的应用前景,引起了科学家们的广泛关注[3,4],并探讨各种具有生物亲和作用的水溶性量子点[5,6]. 最近,各国科学家们在量子点的表面修饰方面 开展了卓有成效的工作,并取得了令人瞩目的成果.如,含巯基[7-12]或氨基[13]化合物、聚苯乙烯[14]、杯芳烃[15]等用来改善CdTe ?QDs 的性能.随着量子点合成与修饰方法的深入研究,量子点作为荧光探针引入到生物和医学领域,对细胞膜蛋白[16,17]、热休克糖蛋白[18]、血红蛋白[19]、天花粉蛋白[20]和胃癌细胞相关抗原[21]等蛋白质的标记.然而,各种量子点标记蛋白质的机制尚不太清晰. 本文针对量子点标记蛋白质中存在的机制不明了的问题,以巯基乙酸为稳定剂合成水溶性的CdTe ?QDs,并探讨各种氨基酸对其荧光的影响,以期总结出它们间的作用规律. April 725