量子点材料的制备及应用

由于量子点的量子尺寸效应、表面效应、量子隧道效应等,具有优良的可见光区荧光发射性质,且激发谱连续分布、荧光峰位和峰强可调。近些年,随着量子点制备技术的不断提高,量子点在生物、医学研究中展现出极大的应用前景。本文着重对量子点材料的制备方法进行综合比较,并对量子点材料的应用进行分析和展望。     

荧光碳量子点的合成与生物成像应用及生物安全性研究进展

荧光探针在生命科学领域被广泛应用于生物成像领域.随着纳米技术的迅速发展,一些新类型的纳米荧光探针应运而生.荧光碳量子点(carbon dots)以其良好的生物相容性、优异的的抗光漂白能力、长荧光寿命和宽荧光光谱区域,在生物成像方面有广泛的应用前景.重点关注近年来碳量子点在合成、生物成像以及生物安全性方面的进展,对开发成更安全和更灵敏的碳量子点探针进行了探讨.     

水中痕量重金属离子的碳量子点荧光传感器检测法研究新进展

碳量子点具有优良的荧光特性、制备简单、成本低廉、毒性低、性能稳定和生物相容性好等优点,在荧光传感器方面展现出良好的应用前景,在金属离子检测和生化分析等领域引起了广泛关注。本文综述了碳量子点的制备方法及近5年碳量子点荧光传感器在检测水中痕量重金属离子方面的最新进展,并对碳量子点荧光传感器目前面临的挑战和今后的发展趋势进行了展望,以期为该领域的深入研究提供参考和借鉴。     

镉系量子点的细胞毒性——镉离子之辩

量子点是一种具有卓越荧光性能的新型纳米材料,在生物医学领域具有广泛的应用前景,故其生物安全性引起了人们的广泛关注.本文阐述了镉系量子点的细胞毒性机制的相关研究进展,重点关注镉离子的释放在镉系量子点的细胞毒性发挥的作用,以及相关的研究方法.     

半导体量子点的光学性质及其在生物标记中的应用

半导体量子点是近几年发展起来的新型纳米材料,其独特的光学性质使之成为理想的荧光探针材料,在生物医学领域具有广阔的应用前景.本文概述了量子点的光学性质、合成方法、以及在生物标记中的应用,并对其发展进行了展望.     

生物功能化碳量子点制备

为了实现碳量子点在细胞荧光成像方面的应用,采用共价修饰的方法对碳量子点进行生物功能化.采用水热法,以柠檬酸为碳源,乙二胺为钝化剂合成了蓝色荧光碳量子点.为了进一步实现碳量子点的共价偶联,对碳量子点进行羧基化处理,然后通过两步功能分子修饰完成生物功能化碳量子点的制备.采用透射电子显微镜、荧光和紫外分光光度计、红外光谱仪、电位粒度分析仪及荧光共聚焦显微镜研究了生物功能化碳量子点的性质和功能.实验结果表明:聚乙二醇(PEG)和核定位肽TAT通过酰胺化反应成功修饰至碳量子点上,叶酸(FA)通过酯化反应成功修饰至PEG末端,两步共价修饰完成了生物功能化碳量子点的制备.该生物功能化碳量子点具有电中性、小尺寸、低毒性和细胞核靶向的功能,适用于细胞荧光成像分析.     

量子点在荧光分析中的应用

量子点,又称"人造原子",它是纳米科技研究的重要组成部分。基于量子点具有激发光谱宽、发射光谱窄、荧光量子产率高和寿命长等特殊的性质,被认为是一种比荧光染料分子更理想的生物探针。本文章介绍了量子点在荧光分析中的应用。     

水溶型CdSe量子点的制备及与Schiff碱的相互作用拆分头孢氨苄对映体

以绿色无毒、生物相容性好的羧甲基纤维素钠为稳定剂,通过简单的过程成功地在水相中制备了CdSe量子点(QDs).用TEM、XRD、XPS表征的结果表明：所制备的CdSe量子点近似于单分散,平均粒径为2.1 nm. UV-Vis和荧光 (PL) 光谱表明：控制反应物Se前躯体的量可有效调控量子点粒径,实现量子点在480～560 nm荧光可调,且量子点具有窄且对称的荧光光谱.量子点与Schiff碱相互作用表明：Schiff碱在一定范围内能有效增强量子点荧光,过量的Schiff碱却能淬灭量子点的荧光.     

水溶型CdSe量子点的制备及与Schiff碱的相互作用

以绿色无毒、生物相容性好的羧甲基纤维素钠为稳定剂,通过简单过程成功地在水相中制备了CdSe量子点（QDs）．用TEM、XRD、XPS表征的结果表明：所制备的CdSe量子点近似于单分散,平均粒径为2．1nm．UV—Vis和荧光（PL）光谱表明：控制反应物se前躯体的量可有效调控量子点粒径,实现量子点在480—560nm荧光可调,且量子点具有窄且对称的荧光光谱．量子点与Schiff碱相互作用表明：Schiff碱在一定范围内能有效增强量子点荧光,过量的Schiff碱却能淬灭量子点的荧光．     

聚合物微珠与量子点复合物的制备及性能

在有机体系中通过软化学方法制备出荧光量子点,该方法简单、新颖,且原料成本低;利用种子乳液聚合法合成了粒径为60～70nm的具有特殊功能团的聚合物微珠,该微珠具有水溶性,具备一些与生物分子偶联的基团,相对μm级的聚合物微球有很大优势;通过物理溶胀的方法将量子点嵌入带有特殊功能团的聚合物微珠,为制备量子点与生物分子连接中的荧光探针奠定基础．通过紫外吸收光谱（UV—Vis）、荧光发射光谱（PL）、透射电子显微镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）、电导滴定等手段对制备的样品进行了表征．实验结果表明,成功地将荧光量子点嵌入聚合物微珠,打破了只有水相合成的量子点才能与生物分子相连的限制．     

白光LED用量子点玻璃的制备方法及应用研究进展

白光LED用量子点玻璃不但具有量子点高荧光效率、发光波长可调和较窄的发射波长等新颖的光学特性,而且量子点的热稳定性差和水氧抵抗性差的问题也很好的得到了解决,可以有效的避免封装材料黄化老化、发光不均匀和出现光斑等传统封装白光LED出现的问题。综述了白光LED用量子点玻璃的制备方法及其在LED的应用,并对白光LED用量子点玻璃的荧光效率和无铅、无镉量子点玻璃的研制提出了进一步展望。     

量子点在定量分析中的应用研究综述

量子点因其独特而优良的可见区荧光性质已在生物和医学的研究及应用方面取得了很大进展.近年来,量子点的应用已扩展至重金属离子、无机有机分子及药物的定量分析方面.分析和综述了量子点在上述3方面的生物连接方法及定量分析方面的应用,预测了未来发展的方向.     

激光器的新成员--量子点激光器

量子点异质结构是窄带隙材料以纳米尺度连贯插入单晶体点阵中．这些微小结构为改进异质结构激光器的基本原理以及拓宽它们的应用提供了独特的平台．与量子阱激光器相比，量子点激光器因具有delta样的电子态密度而具有优异的光激发特性．近年来半导体量子点激光器的进展已经达到了一个新的水平，在某些最重要的应用方面，量子点激光器已经超过了量子阱激光器的一些关键特性．     

Hybridization of electronic states in quantum dots through photon emission

The self-assembly of semiconductor quantum dots has opened up new opportunities in photonics. Quantum dots are usually described as 'artificial atoms', because electron and hole confinement gives rise to discrete energy levels. This picture can be justified from the shell structure observed as a quantum dot is filled either with excitons (bound electron-hole pairs) or with electrons. The discrete energy levels have been most spectacularly exploited in single photon sources that use a single quantum dot as emitter. At low temperatures, the artificial atom picture is strengthened by the long coherence times of excitons in quantum dots, motivating the application of quantum dots in quantum optics and quantum information processing. In this context, excitons in quantum dots have already been manipulated coherently. We show here that quantum dots can also possess electronic states that go far beyond the artificial atom model. These states are a coherent hybridization of localized quantum dot states and extended continuum states: they have no analogue in atomic physics. The states are generated by the emission of a photon from a quantum dot. We show how a new version of the Anderson model that describes interactions between localized and extended states can account for the observed hybridization.     

量子点层厚度对量子点发光二极管发光特性的影响简

采用湿法旋涂技术制备量子点发光二极管器件（QD-LEDs）。PEDOT作为空穴注入层,TFB作为空穴传输层,量子点作为发光层,采用无机二氧化钛（TiO2）作为电子传输层,在相同的工艺条件下调节量子点层旋涂转速（800～1100 r/min）,制备不同厚度的量子点发光二极管发光器件（QD-LEDs）。实验结果表明,当量子点层的旋涂转速为900 r/min时,此时的量子点层厚度为30 nm,所制备的量子点发光二极管器件（QD-LEDs）的发光性能最好,开启电压最低,只有5．5 V。     

Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot

Quantum criticality is the intriguing possibility offered by the laws of quantum mechanics when the wave function of a many-particle physical system is forced to evolve continuously between two distinct, competing ground states. This phenomenon, often related to a zero-temperature magnetic phase transition, is believed to govern many of the fascinating properties of strongly correlated systems such as heavy-fermion compounds or high-temperature superconductors. In contrast to bulk materials with very complex electronic structures, artificial nanoscale devices could offer a new and simpler means of understanding quantum phase transitions. Here we demonstrate this possibility in a single-molecule quantum dot, where a gate voltage induces a crossing of two different types of electron spin state (singlet and triplet) at zero magnetic field. The quantum dot is operated in the Kondo regime, where the electron spin on the quantum dot is partially screened by metallic electrodes. This strong electronic coupling between the quantum dot and the metallic contacts provides the strong electron correlations necessary to observe quantum critical behaviour. The quantum magnetic phase transition between two different Kondo regimes is achieved by tuning gate voltages and is fundamentally different from previously observed Kondo transitions in semiconductor and nanotube quantum dots. Our work may offer new directions in terms of control and tunability for molecular spintronics.     

能量转换量子系统的热力学特性及其研究进展

量子物理是理解微观粒子运动规律的现代物理学理论.它与信息、生命以及化学等学科相互联系日益紧密,引发了许多新技术革命,深刻影响着人类的生活,已成为社会经济发展的原动力之一.当前,量子物理和能源科学结合,正在产生新的学科生长点.本文主要概述多种类型能量转换量子系统的发展;结合国内外的研究现状,系统地阐明如何应用热力学理论研究量子体系的能量操控以及微观器件的优化设计;总结量子热力学循环、能量选择量子电子器件、量子点热管理器件等在理论和实验方面研究的代表性成果和进展;展望量子物理与能源科学交叉领域发展的新方向.     

氨系水溶性CdTe量子点的生长规律研究

在密闭容器的水相中以过量的NaBH4保护合成的碲源与以巯基丙酸为稳定剂的镉溶液合成CdTe量子点,无需氮气保护,简化了合成工艺。合成的样品用透射电子显微镜(TEM)对其形貌进行表征。用吸收光谱、荧光光谱、红外光谱研究其光谱特征。考察了17mmol前驱浓度下的CdTe在不同条件获得的量子点的发光特征。试验结果表明:在碱介中控制不同的反应时间可获得发射绿光到红光区间的荧光波长可调的CdTe量子点,荧光光谱半峰宽约37~60 nm、峰形对称。量子点储藏半年后外量子效率仍达16.45%,发光效率高。通过实验建立量子点的OA和OR生长模型,探讨和分析了CdTe量子点的生长规律。     

量子点荧光探针的合成

量子点具有宽的激发光谱，窄的发射光谱，高的荧光量子产率，比有机染料寿命更长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光探针，本文评述了量子点荧光探针合成的最新进展。     

Optical emission from a charge-tunable quantum ring

Quantum dots or rings are artificial nanometre-sized clusters that confine electrons in all three directions. They can be fabricated in a semiconductor system by embedding an island of low-bandgap material in a sea of material with a higher bandgap. Quantum dots are often referred to as artificial atoms because, when filled sequentially with electrons, the charging energies are pronounced for particular electron numbers; this is analogous to Hund's rules in atomic physics. But semiconductors also have a valence band with strong optical transitions to the conduction band. These transitions are the basis for the application of quantum dots as laser emitters, storage devices and fluorescence markers. Here we report how the optical emission (photoluminescence) of a single quantum ring changes as electrons are added one-by-one. We find that the emission energy changes abruptly whenever an electron is added to the artificial atom, and that the sizes of the jumps reveal a shell structure.