碲化物量子點的制備、表征及其在生物熒光標記中的應用.pdf

1、半導體量子點(quantum dots，QDs)是近年來被廣泛研究的一類發(fā)光物質(zhì)，當其直徑小于其激子玻爾直徑(一般小于10nm)時，就會表現(xiàn)出特殊的物理和化學性質(zhì)。半導體量子點的這種特殊結(jié)構(gòu)導致它具有量子尺寸效應、介電限域效應、表面效應、宏觀量子隧道效應等特性，并由此派生出半導體量子點獨特的發(fā)光特性。這些特性使得它們在生命科學、分析科學、材料科學、免疫醫(yī)學、檢驗檢疫等傳統(tǒng)及新興領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比，量子

2、點的優(yōu)點為寬激發(fā)、窄發(fā)射、發(fā)射峰較窄并且對稱，發(fā)射波長可通過控制它的尺寸大小和化學組成來調(diào)節(jié)，熒光強度及穩(wěn)定性是普通熒光染料的100倍左右，生物體系中幾乎沒有光漂白現(xiàn)象，生物相容性好等，可以用作熒光探針對生物樣品和細胞進行染色。
　　 本論文以碲化鎘(CdTe)量子點的合成和生物熒光標記為主要研究內(nèi)容，對在水相中合成的可直接用于生物應用的CdTe量子點進行了探索性的實驗研究。論文取得了以下主要研究成果：
　　 1.采用簡

3、易的一步水相合成法直接制備以巰基乙酸(TGA)和谷胱甘肽(GSH)為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點，并對其進行了X射線粉末衍射、透射電子顯微鏡成像、動態(tài)光散射、紫外可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜等一系列表征。實驗結(jié)果表明，用這種一步合成法在簡單的實驗環(huán)境下，無須保護氣體就可以制各出量子產(chǎn)率高達80％以上的閃鋅礦結(jié)構(gòu)CdTe量子點，量子點的尺寸都在5rim以下，隨著反應時間的延長，CdTe量子點的粒徑變大，從而使其吸收和發(fā)光波長發(fā)生紅移。室溫靜

4、置可對其熒光量子產(chǎn)率產(chǎn)生一定的影響。此外，GSH的用量對合成的CdTe量子點的熒光量子產(chǎn)率的影響不大。
　　 2.微波加熱方法具有加熱速率快、能量利用率高和體加熱等優(yōu)點，在CdTe量子點材料合成中受到了廣泛關注。我們利用微波輔助加熱的方法取代傳統(tǒng)的油浴加熱，在水溶液中用微波輔助加熱的方法在較短的時間內(nèi)合成了巰基(TGA和GSH)包覆的CdTe量子點。隨著反應時間的延長，CdTe量子點的粒徑變大，從而使其吸收和發(fā)光波長發(fā)生紅移。但

5、隨著反應的進行，在相同的時間段內(nèi)，反應后期與前期相比，CdTe量子點的吸收和發(fā)光波長的紅移量減小。
　　 3.用一步合成法制備的CdTe量子點作為前軀體，用Hg離子部分取代CdTe量子點中的Cd元素，從而形成三元HgCdTe量子點。本論文研究了三元體系中各元素的組成比，以及熒光光譜與元素組成比的關系。實驗結(jié)果表明，隨著Hg離子加入量的增加，形成的HgCdTe量子點的帶隙逐漸變窄，其發(fā)光波長發(fā)生紅移，通過改變量子點中Hg的含量可以

6、獲得介于CdTe和HgTe帶隙之間的禁帶寬度，可以實現(xiàn)對量子點的發(fā)光波長的調(diào)諧。
　　 4.用一步合成法制備的CdTe量子點作為熒光探針，與生物抗體結(jié)合后可形成生物熒光探針，并將此生物熒光探針應用于細胞的熒光成像。我們用TGA包覆的發(fā)綠光的CdTe量子點和兔抗鼠抗體結(jié)合后形成的熒光探針成功地標記了大鼠成纖維細胞，經(jīng)過稀釋以后，熒光共聚焦顯微鏡仍然能夠看到清晰的非常強的熒光，這說明了我們合成的CdTe量子點具有非常高的熒光量子產(chǎn)率