新型Ⅱ-Ⅵ族量子點(diǎn)的合成、應(yīng)用及機(jī)理研究.pdf

1、量子點(diǎn)是一種新型的無機(jī)半導(dǎo)體納米材料。為改善發(fā)光性質(zhì),量子點(diǎn)通常為核殼結(jié)構(gòu),水相合成的新型核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)由于其良好的光學(xué)性質(zhì)和光化學(xué)穩(wěn)定性,作為熒光探針在生物標(biāo)記方面具有重要應(yīng)用價(jià)值,相比有機(jī)相合成的量子點(diǎn)在生物標(biāo)記方而有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。另外,摻雜量子點(diǎn)更顯出獨(dú)特的發(fā)光性質(zhì),從而吸引許多研究者的目光。如何通過“綠色化學(xué)”方法,發(fā)展一種適合工業(yè)化生產(chǎn)的高效發(fā)光量子點(diǎn)的合成路線顯得特別重要。本論文的主要工作是研究了新型核殼結(jié)構(gòu)水相CdTe/C

2、dSe量子點(diǎn)的合成方法,并作為熒光探針用于腫瘤細(xì)胞——HeLa的標(biāo)記,以及用硒粉為硒源合成了高質(zhì)量的Mn:ZnSe和Mn:CdSe量子點(diǎn)。系統(tǒng)研究了反應(yīng)條件,優(yōu)化了相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù),并研究了其相關(guān)機(jī)理。希望能對(duì)以后量子點(diǎn)的研究等方面提供有益的借鑒。
　　 本論文的主要研究工作及研究成果如下:
　　 1.水性CdTe和Type-Ⅱ CdTe/CdSe(核殼)量子點(diǎn)的合成
　　 報(bào)道了通過一條新穎而簡(jiǎn)單的路線合成了水溶性

3、高效發(fā)光的CdTe和type-ⅡCdTe/CdSe量子點(diǎn)。通過控制CdSe殼層厚度,CdTe/CdSe量子點(diǎn)的發(fā)光范圍從510-640 nm連續(xù)可調(diào)。而且,具有最優(yōu)化CdSe殼層厚度的CdTe/CdSe量子點(diǎn)量子效率可達(dá)40％以上。CdTe/CdSe量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和組成通過高分辨電子顯微鏡、x-射線粉末衍射儀和x光電子能譜進(jìn)行了表征,對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了深入細(xì)致的討論。
　　 2.葉酸介導(dǎo)的type-Ⅱ CdTe/CdSe量子點(diǎn)作為

4、熒光探針標(biāo)記腫瘤細(xì)胞
　　 采用穩(wěn)定性和水溶性好、發(fā)光強(qiáng)度高的type-Ⅱ CdTe/CdSe量子點(diǎn)與葉酸偶聯(lián),利用葉酸與葉酸受體高度親和的特性,使之成為一種高效的熒光探針來標(biāo)記腫瘤細(xì)胞——HeLa細(xì)胞。通過熒光顯微鏡來觀察在HeLa細(xì)胞里通過葉酸偶聯(lián)的CdTe/CdSe量子點(diǎn),結(jié)果表明葉酸偶聯(lián)的CdTe/CdSe量子點(diǎn)有效地進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,在HeLa細(xì)胞內(nèi)展現(xiàn)了良好的成像和示蹤功能。這說明高質(zhì)量量子點(diǎn)是細(xì)胞標(biāo)記的一種很好的熒光探

5、針,在生命科學(xué)領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　 3.高質(zhì)量Mn:ZnSe量子點(diǎn)的合成及相關(guān)機(jī)理研究
　　 通過使用空氣中穩(wěn)定和易得原料,比如硬脂酸鋅(錳)、相應(yīng)的硬脂酸、硒粉、脂肪胺和十八烯,合成了高質(zhì)量、純雜質(zhì)離子發(fā)光和量子效率高達(dá)40-60％的Mn摻雜的ZnSe量子點(diǎn)(Mn:ZnSe摻雜量子點(diǎn))。在合成路線中,去除了易燃易爆、高毒性和價(jià)格昂貴的有機(jī)膦,因?yàn)橹景返拇嬖谑沟迷匚姆磻?yīng)活性增強(qiáng),這也在很大程度上改變了反應(yīng)

6、的進(jìn)程。對(duì)“成核摻雜”的兩個(gè)關(guān)鍵步驟,即MnSe納米簇的形成和ZnSe的包覆,進(jìn)行了系統(tǒng)的討論。通過前驅(qū)體“二次注射”模式調(diào)節(jié)了在摻雜量子點(diǎn)中的Mn離子“晶格擴(kuò)散”的程度。獲得的摻雜量子點(diǎn)為立方相晶體結(jié)構(gòu),具有優(yōu)化的球形形貌,呈單分散分布以及可控的Mn:Zn比。
　　 4.Mn摻雜的CdSe量子點(diǎn)的合成及機(jī)理研究
　　 通過采用“成核摻雜”的路線將量子點(diǎn)成核過程和生長(zhǎng)過程分離,采用硒粉為硒源,脂肪胺活化反應(yīng),合成了高質(zhì)量