吵吵   2011-07-30  阅读:3,898

各位可能不太清楚我最近在做什么实验,其实呢,是量子点。这些天研究英文文献和其它文献不少,看的头都晕了,把量子点的东西总结了一下,大家将就着看看吧。

一、什么是量子点?

量子点(Quantum Dots)又可称为半导体纳米微晶体(semiconductor nanocrystal),它是一种由Ⅱ-Ⅵ簇或Ⅲ-Ⅴ簇元素组成的稳定的、溶于水的、尺寸在1~100 nm之间的纳米晶粒。通常是由ⅡB 和ⅥA 族元素组成,目前研究较多的主要是 CdX(X=S、Se、Te)。

二、量子点特点?

1 表面效应
由于纳米颗粒大的比表面积,表面相原子数的增多,导致了表面原子的配位不足、不饱和键和悬键增多.使这些表面原子具有高的活性,极不稳定,很容易与其它原子结合。这种表面效应将引起纳米粒子大的表面能和高的活性。表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子输运和结构型的变化,同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。表面缺陷导致陷阱电子或空穴,它们反过来会影响量子点的发光性质、引起非线性光学效应。
2 量子限域效应
3 宏观量子隧道效应
4 量子尺寸效应

三、量子点在生命科学中的应用

1.量子点的生物标记

2003 年 Bruchez发展了荧光量子点表面修饰的方法,通过量子点与具有特异性识别作用的 IgG 或亲和素连接成了特异性免疫荧光探针,系统地研究了针在亚细胞水平上的标记效
率,首次高分辨地观察到了细胞结构。
同年 Dehan 等用荧光量子点标记了神经细胞表面的双色量子点标记单个细胞不同组分的荧光成像

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量子点作为新型的荧光材料与传统的有机染料荧光物质相比较主要有以下几个方面的优点:

(1) 量子点是无机半导体荧光材料,其激发谱为连续谱带,用高于带隙能量的光均可以发,且发射谱较窄,半峰高宽通常为 30nm 左右

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(2)量子点的光稳定性要远高于传统的有机染料分子,经过表面包覆的量子点其抗光漂白能力和光稳定性更是进一步提高。

(3)量子点可以通过调整其自身的尺寸来得到不同颜色的发射荧光

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2 量子点在活体成像方面的应用

由于可见光最多只能穿透毫米级厚度的组织,而红外光则可穿透厘米级厚度的组织,因此可将某些在红外区发光的量子点标记到组织或细胞内的特异组分上,并用红外光激发,就可以通过成像检测的方法来研究组织内部的情况,达到诊断的目的。

2002 年,Akerman等将肽与量子点结合用于标记特定组织部位的内皮细胞受体。通过静脉注射将连有肽片段的量子点注入到小鼠体内,可以观察到量子点在特定的目标组织部位聚集,从而实现体内组织的可视化。

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3 生物分析监测

荧光量子点除了应用与上述的生物标记以及活体成像领域外,在生物分析监测领域也起

着不可忽视的作用

3.1多样本同时检测

Goldman 等将工程重组蛋白质通过静电作用结合到 CdSe-ZnS 核壳型荧光量子点上,然后再与抗体相连接,用于荧光免疫分析。使用这种制备的荧光探针,成功地对葡萄球菌产生的毒素 B 和 2,4,6-三硝基甲苯节能型了免疫荧光分析。后来该小组又用不同粒径 CdSe-ZnS 量子点对霍乱、蓖麻毒素、类志贺病毒、葡萄菌肠毒素 B 四种病毒同时监测。通过荧光波长和荧光强度可以获得样品中的病毒种类和含量,完成对同一样品中

不同病毒蛋白的同时监测分析的任务。

3.2在传感器方面量子点也有着十分重要的应用

3.2.1气体传感器

Nazzal 等将 CdS 量子点固定在薄膜中,发现许多气体可以对这种薄膜发生快速的可以的响应,荧光强度可以增强或淬灭,表明基于不同种类和尺寸的量子点的传感器可以对多种气体同时进行快速检测。

3.2.2生物传感器

应用荧光共振能转移原理(FRET)可以将量子点用于生物传感器。量子点作为 FRET 的供体,引起可以调节的发射谱可以满足任何受体的需要,其宽广的激发谱便于选择不直接激发受体的激发光。

Willard 等将生物素标记的牛血清白蛋白连接到 CdSe/ZnS 表面,使之特异性地与四甲基罗丹明(TMR)标记的亲和素作用,观察到荧光量子点以 TMR 之间有荧光共振能量转移现象的发生,导致染料荧光增强。若发生的是非特异性作用,则不能观察到染料荧光增强的现象。该实验的成功表明基于量子点的 FRET 在监测抗原-抗体作用,DNA 杂化等方面有着重要的实际应用前景。

3.2.3多色编码技术

量子点另外一个重要的应用前景在于将不同数量、不同荧光发射色的荧光量子点组合,

可以实现多色编码技术。根据计算可知,只需 5~6 种颜色结合 6 种发光强度的荧光量子点进行不同组合得到的荧光量子点微粒就可以形成 10000~40000 个可以识别的编码。如果增加发光强度的变化到 10 种,则可以提供 100 万个可以识别的编码,理论上就可以对 100 万个不同的 DNA 或蛋白质进行编码。

Han 等进行了这方面的开创性的工作,他们巧妙地将不同数量不同荧光发射色的荧光量子点组合后装进聚苯乙烯微球中,从而形成具有不同光谱特征和亮度特征的可标记到生物大分子上的微粒。在模拟实验中利用这些制备的微粒在混合的DNA 试样中进行检测,准备了 3 种颜色的微粒,并将他们连接到遗传物质的条带上,每种颜色对应一个特殊的 DNA 序列。在已知 DNA 与用染料标记的未知 DNA 进行杂交后,通过染料分子可以判断出杂交成功,通过光谱可以读出每种荧光量子点的发光强度的比例关系,从而可以判断出所连接的 DNA。

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4.筛选药物的有利工具。

将不同颜色的量子点与药物的不同靶分子结合,可一次性检测药物的作用靶分子。假如一种药物上只展示出兰色、浅绿色、绿色等药效所需作用的靶分子,同时不显示出橙色、黄色、红色这些代表副作用的靶分子,则说明已成功找到一种有效的药物。

四、半导体量子点的器件应用

三星电子在全球首次成功研制量子点显示器_新闻中心_科技讯

首款双层量子点太阳能电池问世- 中化新网- 化工行业强势门户网站中国 …

比现有晶体管小10倍——量子点晶体管CPU 走进中关村

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18条回应:“量子点的综述”

  1. 阿Q说道:

    回帖是一种美德!

  2. 网站优化说道:

    没研究过这些问题

  3. 七七说道:

    很特别的博客,支持,关注。

  4. 飞猪说道:

    吵吵,这名字很好记~

  5. 熊某说道:

    技术白痴的飘过。。

  6. 努努说道:

    看晕了,不懂

  7. 疾风说道:

    深奥啊 ……

  8. 网站SEO说道:

    呵呵,我来啊,呵呵

  9. 雅岚说道:

    不看不看,我头晕。。岚女快速飞走。。

  10. sailor说道:

    这个太专业了~~表示丝毫不懂

  11. 最弱网说道:

    深奥的

  12. i really not understand this site, i can’t reading your blog 🙁

  13. 陈连龙说道:

    看不懂啊

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