元素量子点的合成文献综述

 2022-12-11 21:32:52

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

  1. 论文选题的意义及待研究问题

量子点的全称为半导体量子点(Semiconductor Quantum Dots,简称量子点),是一种粒径大小介于 1~100 nm 的半导体纳米材料,也被称为半导体纳米微晶体,能够接受激发光产生荧光,一般是由半导体内核和有或无钝化的外壳组成。内核多由II-VI族(如CdSe,CdTe)、Ⅲ—Ⅴ族(如 GaAs,InP)及Ⅳ—Ⅵ族(如 PbS,PbSe)的元素构成[1],其中研究较多的主要是CdX(X=S、Se、Te),以及由它们组成的具有核壳结构的半导体纳米晶体,如CdSe/ZnS,CdSe/CdS,CdTe/CdS等[2]

由于量子点粒径很小(2-10 nm),具有激发光波段范围宽、发射光谱宽度窄、荧光强度高、稳定性好以及寿命较长等优点,近年来被广泛应用于生物材料、细胞生物学、分子生物学、临床医学等生物医学领域,作为理想的荧光材料在细胞定位、信号传导、细胞内分子的运动和迁移等研究中发挥了重要作用[3]

不同量子点的发射光谱组合起来几乎覆盖了从紫外到近红外区的所有区域。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。其中最大的优点在于有丰富的颜色。单一种类的纳米半导体材料就能够按尺寸变化产生一个发光波长不同的、颜色分明的标记物家族,这是染料分子根本无法实现的。此外,它激发光谱宽,且连续分布,而发射光谱单色性好,且颜色可调,并能承受多次的激发和光发射,有持久的光化学稳定性(在某种情况下其发光时间可为传统染料分子的 100 倍)。因此,这些优异的光学性质使其在免疫荧光诊断、细胞成像、活体成像等生物学医学领域的应用已显示出极大的发展潜力,引起国际上的普遍重视[4]

传统的荧光染料有以下缺陷[4]

(1) 有机荧光染料激发光谱窄,发射光谱不仅很宽,而且不对称,荧光谱峰的半峰宽在100nm左右,有时还有很长的拖尾,造成谱峰之间的重叠,容易互相干扰,给分析检测带来难题,限制了能同时被应用的荧光探针数目;

(2) 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作用;

(3) 生物分子与每种有机荧光染料连接都需要特定的方法。

(4) 有机荧光染料一般毒性较大,生物相容性差。

量子点却能克服这些缺陷成为前者的合适替代物。与传统的有机染料相比,量子点有如下优势:

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