Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶

半导体纳米晶是近年来发展起来的一类新型功能材料,因其独特的量子限域效应和光电性质,在太阳电池、发光二极管、光电探测器、生物标记、非线性光学等领域中具有潜在的应用。与目前研究比较多的Ⅱ-Ⅵ和Ⅳ-Ⅵ族纳米晶相比,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶,不含镉和铅等重金属元素,具有毒性小、带隙窄、光吸收系数大、Stokes位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区等特点,有望成为新一代低成本太阳电池和低毒荧光量子点生物标记材料, 还可用于发光二极管和光电探测等领域。因此,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成、性质及应用研究成为近期纳米晶研究领域的热点之一。本文将综述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的研究进展,着重介绍其制备方法、光学性质及其在生物标记、太阳电池等领域的应用。     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的合成方法和生物应用

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点是一种新型的胶体纳米晶,具有不含Cd、Hg、Pb等有毒重金属元素、带隙较窄、自吸收小、光吸收系数和Stokes位移大、发光波长可达近红外区且可调等优势,在发光二极管、太阳电池和生物应用方面具有很大的前景.本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点合成方法、光学性质和生物应用的研究进展,为相关学科的研究提供基础.     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的制备及其在照明显示领域的应用

半导体量子点因其独特的光电性质, 在发光二极管、太阳能电池和生物标记等领域展现出广阔的应用前景。传统的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族二元量子点具有优异的发光性能, 但其所含的Cd、Pb等有毒重金属元素极大制约了大规模商业应用。Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 族多元量子点作为近年来兴起的一类新型荧光材料, 其具有无毒、带隙可调、Stokes位移大、荧光寿命长等特性, 被认为是替代传统二元量子点的理想材料, 因此成为了科研工作者研究的热点。本文详细介绍了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 族量子点的研究进展, 从该类量子点的基本性质出发阐明其光学性能的调控机制, 重点介绍了近年来该类量子点的有机相及水相制备技术, 对其在照明显示领域应用的研究进展进行了总结, 并与其他类型量子点器件的最新研究现状进行了对比。最后, 分析了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ 族量子点发展过程中有待解决的主要问题, 并对其今后的发展方向进行了展望。     

CdTe纳米晶与蛋白相互作用研究

当半导体纳米晶的直径小于其电子的玻尔直径时 ,半导体纳米晶对电子具有量子限域效应 ,其发光波长与纳米晶的尺寸相关 .与有机荧光分子相比 ,荧光半导体纳米晶具有以下优点 :(1 )其激发谱在吸收阈值以上几乎是连续的 ,利于多波长激发 ;(2 )高强荧光发射 ,谱峰窄 ,峰形对称 ;(3 )发射波长随着粒径的增大而有规律地红移 ,只需改变粒径即可获得多色发光 ;(4)纳米晶的发光稳定性好 ,不易被光分解和漂白 .因此 ,半导体纳米晶作为新一代荧光生物标记物已有研究[1～ 6] .荧光生物标记要求使用水溶性的纳米粒子 ,水相合成半导体纳米晶操作简便、重复…     

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点的合成方法和生物应用

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点是一种新型的胶体纳米晶,具有不含Cd、Hg、Pb等有毒重金属元素、带隙较窄、自吸收小、光吸收系数和Stokes位移大、发光波长可达近红外区且可调等优势,在发光二极管、太阳电池和生物应用方面具有很大的前景。本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点合成方法、光学性质和生物应用的研究进展,为相关学科的研究提供基础。     

ZnS:Co~(2+)半导体纳米晶的制备及性能研究

半导体纳米晶,由于其具有量子尺寸效应、介电限域效应、表面效应等而表现出一系列特殊而优良的发光特性,如发光效率高、荧光光谱窄而且对称、激发光谱宽并且连续分布,特别是通过改变纳米颗粒的尺寸及引入Co2+、Cr2+等二价过渡金属离子可以调控发射峰的位置,获得中红外波段发光的材料.这些特性使其在生物探针[1]、激光器[2]、光发射二极管[3]等方面都具有广阔的应用前景.     

特殊形貌CdSe纳米晶的制备*

CdSe纳米晶是II-VI族半导体中研究最多的材料之一,由于其发射波长随纳米晶的尺寸而改变,从而可以覆盖从绿到红的宽光谱范围,因此CdSe纳米晶可以应用于生物标记和荧光显示等领域,各种制备CdSe纳米晶的方法也应运而生。因制备方法的不同,所得CdSe纳米晶的粒径、相结构及形貌也不同,进而影响CdSe纳米晶的性质。本文归纳了7种典型的制备一些特殊形貌的CdSe纳米晶的最新方法,并对各种方法的优缺点作了简单评价。最后,对这一领域未来的研究和发展方向作了展望。     

近红外稀土荧光在功能材料领域的研究进展

稀土近红外荧光材料具有特征发射峰尖锐、光稳定性好和毒性低等特点。近年来,稀土近红外荧光材料在光纤通讯、激光系统、生物分析传感器及生物成像等方面的应用价值日渐突显,引起了研究者们的极大关注。特别是稀土近红外荧光材料已发展成一种新兴的荧光标记材料,并有希望替代有机染料和量子点应用于生物分析和医学成像。基于稀土近红外发光的荧光探针具有低自荧光背景、宽斯托克斯位移、强抑制光漂白、深层穿透组织和短暂分辨的优势,有潜力成为高灵敏度、高选择性的检测手段。利用稀土离子制备的各种荧光材料,如上转换纳米晶、介孔材料、脂基胶体、离子液体、离子胶体、金属有机框架等,由于荧光敏化机理不同,其近红外荧光性能也各有千秋。然而,稀土近红外荧光的真正挑战仍是提高近红外发光的量子效率。本文结合近红外荧光领域的最新进展,综述了不同的稀土近红外荧光设计思路,介绍了各种近红外稀土荧光功能材料,阐述了稀土离子在近红外荧光功能材料中的优势,并展望了稀土近红外荧光材料的发展前景。     

模板法控制合成AgInSe2:Zn2+近红外荧光量子点及其生物标记应用※

AgInSe₂ (AISe)量子点具有带隙小、斯托克斯位移大、荧光寿命长且不含重金属有毒元素等特性, 使其在生物医学领域具有重要研究价值. 同时, AISe量子点的光学性质对尺寸和组成具有强烈的依赖关系, 然而传统的直接合成法很难实现对AISe量子点形貌和组分的精准调控, 从而极大限制了其发光效率. 对此, 作者提出了温和条件(75 ℃)下以In₂Se₃:Zn²⁺量子点为模板, 离子交换法控制合成AISe近红外荧光量子点的策略, 所合成的AISe量子点很好地维持了In₂Se₃:Zn²⁺模板的形貌, 进一步通过系统调节Ag/In投料物质的量比控制离子交换程度, AISe量子点的实际Ag/In组分比实现了从0.26~1.09宽范围调节; 最高绝对量子产率可达42.5%, 这一数值远高于通过直接合成法所得到的AISe量子点. 通过稳态、瞬态和低温光谱等手段对不同组分AISe量子点的发光行为进行了系统的光谱学研究, 揭示了其发光机理. 另外, 利用AISe量子点高效的近红外发光和良好的生物安全性, 实现了基于AISe近红外量子点探针的肿瘤细胞靶向成像, 展示出AISe量子点在生物成像和疾病的早期诊疗等领域具有很好的应用潜力.     

基于CdS量子点-CNTs复合物的无标记电化学发光免疫传感器

由于尺寸效应的影响,半导体纳米晶体(NCs,又称量子点QDs)具有优良的电学、光学、磁学和电化学性质~([1～3]).半导体纳米晶体因其独特的荧光特性而广泛应用于发光装置与生物标记领域~([4]).     

有机体系中Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备及其合成机理

量子点由于其量子效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优异光学性能,因此在生物医学领域,特别是在生物标记中具有良好的应用前景.Ⅱ-Ⅵ族量子点由于其荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光区而引起人们的关注,其中在有机体系中合成油溶性Ⅱ-Ⅵ族量子点具有反应产物稳定,量子产率高,并且可以制备性能更加优异的核.壳结构的量子点(CdSe/ZnS,CdSe/CdS等)等优点,因此在过去的十几年中被广泛而深入地研究.本文重点综述了在有机体系中,单分散、高荧光性能Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法--高温热解法及其合成机理的研究进展,并对今后的研究方向作了展望.     

NEWS——CdTe量子点/过氧化物酶体系用于灵敏检测酚类化合物和过氧化氢

半导体纳米粒子（量子点,quantum dots,QDs）由于其独特的电子量子限域及尺寸相关的荧光发射性质,已经在电子学,发光装置和生物分析领域中引起了广泛的的兴趣。发展基于QDs的化学及生物分析尤其是传感器是分析化学领域的前沿之一。由于量子点的荧光对其表面非常敏感,物质与量子点表面的相互作用可能会导致荧光的变化;研究发现,电子／空穴受体（如苯醌、对苯胺等）会猝灭量子点的荧光。     

稀土近红外二区纳米荧光影像探针及其生物医学应用※

与传统的荧光生物成像相比, 近红外二区(NIR-II)荧光生物成像技术具有空间分辨率高、信噪比高、成像深度大、自发荧光低、生物损伤小等优势, 在活体成像、疾病诊断、无创治疗等领域应用前景广泛. 在众多的NIR-II荧光纳米材料中, 稀土近红外二区纳米荧光探针(NIR-II Ln-NPs)因具有化学稳定性和光稳定性好、发射带窄、发光颜色和寿命可调等优点受到研究人员的广泛关注. 因此, 本文系统介绍了NIR-II Ln-NPs的设计策略、控制合成、发光调控、表面修饰、以及在生物医学应用方面的最新研究进展, 并对该领域的技术难题及未来发展趋势进行了探讨.     

近红外Ag_2S量子点的合成及在生物成像中的应用

通过引入巯醇活化单质硫,制备了近红外发射的高质量硫化银半导体量子点(粒径4 nm).该制备方法降低了反应温度,避免了有毒前体的引入,缩短了反应时间,制备出的粒子尺寸均一,单分散性较好.制备的量子点的光致发光光谱表现出了量子尺寸效应,其发射峰位置在700~830 nm范围之间可调.将具有近红外光致发光特性的Ag_2S纳米晶应用于细胞成像,实验结果表明,制备的量子点在细胞成像中清晰可见且毒性较低,表现出了较好的应用潜力.     

半导体纳米晶在生物标记领域的应用

对半导体纳米晶的概念、性质、应用前景进行了概述,详细介绍了以ZnS、ZnSe半导体纳米晶体为代表的由IIB-VI族原子组成的低毒半导体纳米晶的制备、光谱学性质及其当前在生物标记领域的应用.     

高效近红外聚集诱导发光纳米粒子用于生物成像的研究

基于荧光共振能量转移机理（FRET）,利用两亲性聚合物Pluronic F-127共包覆两种聚集诱导发光（Aggregation-induced Emission,AIE）材料TPABDFN和TPE-Me,制备了高效近红外发射TPABDFN/TPE-Me@F127纳米粒子.实验表明,这种聚合物纳米粒子具有很大的斯托克斯位移和较高的荧光量子效率,很好的单分散性、稳定性,以及较好的生物相容性和低的细胞毒性,对HepG2细胞进行荧光生物成像,得到很好的细胞成像效果.     

β-HgS量子点的制备、性质及应用

β-HgS量子点因其具有可调谐的可见-近红外荧光和带间荧光而在光转换和荧光成像等多个领域有着广阔的应用前景。本文综述了β-HgS量子点的制备、性质及应用,重点梳理了β-HgS量子点在有机相和水相中的两大类共计五种制备方法,阐述了其不同于块状β-HgS的独特性质,总结了其在离子探测、细胞成像、活体成像、光转换器和荧光油墨等领域的最新应用。最后针对制约β-HgS量子点应用的主要问题(如应用于光转换器件中的转换效率和荧光量子产率不高、应用于生物荧光成像中的特异性识别能力不足和生物相容性较差等),提出了我们的解决方案:一方面,将β-HgS量子点自组装形成特定的纳米结构,以期提高其光转换效率和荧光量子产率;另一方面,通过将手性生物分子引入到β-HgS量子点表面来制备手性β-HgS量子点,以期增强其在体内和体外荧光成像中的特异性识别能力和改善其生物相容性。本文将为β-HgS量子点的发展提供新的思路。     

高质量尺寸可调CuFeS2纳米晶的合成与光电性质

制备了单分散性良好且尺寸可调的具有荧光性质的CuFeS2纳米晶,利用紫外-可见吸收光谱(UVVis)、荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射(XRD)、元素分析和光电流测试等技术对其组分和结构进行了表征,分析了CuFeS2纳米晶尺寸变化对吸收光谱和光电响应行为的影响规律.随着CuFeS2纳米晶尺寸增大,其吸收峰位表现出符合量子尺寸效应的相应红移;具有荧光性质的CuFeS2纳米晶可控制备预示其在生物医学成像和光电器件等领域具有应用前景.     

稀土纳米晶用于近红外区活体成像和传感研究进展

稀土纳米晶具有丰富的激发和发射波长,良好的化学和光稳定性、大Stokes位移等特点.近年来,稀土纳米晶在生物活体成像与传感领域的应用研究取得了迅速进展.通过纳米尺度的材料设计与合成,可以对稀土纳米晶的荧光效率、波长、寿命等光学性质,以及生物相容性、靶向性、响应性等生化性质进行精细调控,使其更好地适应于活体深组织的成像与分析.先概述活体荧光成像的技术特点与要求,然后介绍稀土纳米晶的一般组成、光学性质和荧光机理,随后详细讨论对稀土纳米晶光学和生化性质进行调控的方法,着重展示这些材料的设计和修饰在生物成像与传感领域的一些最新应用.通过总结最近的研究成果,期望能够为下一步的研究提供一些参考思路,以推进基于稀土纳米晶的生物成像与传感技术的临床转化和应用.     

Ag∶InP/ZnSe纳米晶的合成与生物成像

采用高温热注入法,以P[N(CH_3)_2]_3为磷源合成了具有近红外荧光的Ag∶InP/ZnSe纳米晶.采用紫外-可见-近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)、荧光光谱、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等对产物的结构和光学性质进行了表征,并分析了Ag掺杂浓度和温度对InP纳米晶荧光性能的影响.通过调节Ag掺杂浓度和反应温度,发现当Ag掺杂量为6%,反应温度为200℃时,Ag∶InP纳米晶的发光效率最高.将制备的Ag∶InP的表面包覆ZnSe,粒子的荧光效率从原来的20%提高到45%.将具有近红外荧光的Ag∶InP/ZnSe纳米晶应用于细胞成像,结果表明制备的荧光纳米晶在细胞成像中清晰可见且毒性较低.