碳量子点研究资料讲解Word文档格式.docx
- 文档编号:13908917
- 上传时间:2022-10-15
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:32.36KB
碳量子点研究资料讲解Word文档格式.docx
《碳量子点研究资料讲解Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《碳量子点研究资料讲解Word文档格式.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
对近几年国内碳量子点的研究现状,对电弧法、激光剥蚀法、电化学法、模板法等合成碳量子点的方法进行了简单的介绍,以及合成碳量子的方法分类,论述了碳量子点有望取代传统半导体量子点,在生物成像、发光探针分析等领域进行广泛的应用。
检测重金属离子,检测小分子,溶液的酸碱性具有越来越重要的作用,是一种新型的纳米材料。
为此,开展荧光碳量子点的基础研究具有重要的理论意义和应用价值,成为近几年的研究热点。
本研究中对其性质,合成以及其应用进行了几个方面的综述。
关键词:
碳量子点;
材料;
合成;
应用;
Abstract
Aquantumdotisacarboncarbonasthemainelementofthenewcarbonnanofluorescentmaterialhavingapluralityofquantumdotscarbonexcellentpropertiesincluding:
lightstability,andhighbleachingfluorescenceexcitationlightwideandcontinuouslightemissioncanbetunedtoasmallparticlesizelowmolecularweight,lowtoxicityandgoodbiocompatibilityandexcellentelectronacceptoranddonorstillmoreexcellentcharacteristicsthantheconventionalmetalquantumdotscharacteristics.Carbonnotonlyovercomethequantumdotcertaindisadvantagesoftheconventionalorganicdye,andasmallmolecularweightandparticlesize,highfluorescencestability,nolightflashescontinuouslybroadexcitationspectrum,theemissionwavelengthcanbetuned,goodbiocompatibility,lowtoxicityandsoon.Easiertoimplementthefunctionofthesurfaceisconsideredtobeanidealmaterialgood.Inrecentyears,researchonthestatusofdomesticcarbonquantumdots,quantumdotsynthesismethodforcarbonarc,laserablation,electrochemicalmethod,templatemethodforasimpleintroduction,aswellasthesynthesisofcarbonquantummethodofclassification,discussescarbonquantumdotsareexpectedtoreplacetraditionalsemiconductorquantumdots,inthefieldofbiologicalimaging,luminescenceprobesforextensiveanalysisapplications.Detectionofheavymetalions,thedetectionofsmallmolecules,thepHofthesolutionhasanincreasinglyimportantrole,isanovelnanomaterials.Tothisend,thebasicresearchcarriedoutfluorescentcarbonquantumdotshasimportanttheoreticalsignificanceandapplicationvalueandbecomearesearchhotspotinrecentyears.Thestudywasreviewedseveralaspectsofitsnature,synthesisandtheirapplications.
Keywords:
carbonquantumdots;
materials;
synthesis;
application
第1章绪论
半导体材料中,微小晶体通常被称作量子点(quantumdot)。
这种量子点可以把电子锁定在一个非常微小的三维空间内,当有一束光照射上去的时候电子会受到激发跳跃到更高的能级。
当这些电子回到原来较低的能级的时候,会发射出波长一定的光束。
量子点,我们还把它叫做纳米晶,其粒径一般介于1~10am之间,因为其电子和空穴被其他量子所影响,被激发以后能发射荧光,其在医疗分析检测、光学方面等领域有很广阔的应用空间。
但是量子点有某些缺点就是其中含有重金属离子,这些重金属离子对我们的身体能造成损害,我们在使用中也会对我们身边的环境造成很严重的污染,更严重的是对生物体和细胞有很强的毒性,所以寻找一种环保且物兼容性良好的荧光材料成为了我们研究的热点[1]。
在2004年美国克莱蒙森大学的科学家等[2]第一次制造出一种新型的碳纳米材料一碳量子点,与传统的半导体量子点和有机染料相比,这种新型碳纳米材料不仅具有传统碳材料的优点既毒性很小、生物相容性好等特性,而且还拥有一些无可比拟的优势那就是它的发光范围可调、双光子吸收截面大、光稳定性良好、没有光闪烁、易于功能化、便宜、容易大规模合成等特性。
由于碳量子点的这些优越性质,其在生物以及药物领域中的应用越来越广泛。
1.1碳量子点
碳量子点是最近几年新发展起来的又一种新型的碳纳米材料,它不仅具有传统纳米材料的结构特点,又具有其他纳米材料没有的优点,而且还有比传统金属量子点更为优越的特性。
碳量子点不仅克服了传统有机染料和纳米材料的某些缺点,而且它还具有分子量和粒径小、荧光稳定性高、无光闪烁、激发光谱宽而连续、发射波长可调谐、生物相容性好、毒性低等优点。
易于实现表面功能化,被认为是一种很好的理想材料[1-3]。
由于碳量子点具有以上所述的许多优点,它在生物标记与细胞成像以及无机离子的检测等领域有越来越广泛的应用。
因此,对碳量子点进行一些基础研究,是有非常重要的理论意义和实用价值,是我们近几年的研究热点。
发光碳量子点(Carbondots,CDs)同样具有荧光信号稳定、没有光闪烁、激发波长和发射波长可被调控等独特的光学性质,以及生物毒性小和生物相容性好等优点,逐渐成为碳纳米材料的研究热点,是碳纳米材料家族的新秀。
它不仅具有与传统量子点的发光特性与小尺寸特点相似,而且还具有碳量子的水溶性好和生物毒性低等特性,使得它是传统半导体量子点在生物方面等应用中很好的原料[4]。
1.2碳量子点的优良性质
碳量子点与其他量子点一样,如果被激发光照射以后,光性能更加良好。
碳量子点的优良性质主要包括:
荧光稳定性高且耐光漂白、激发光宽而连续、发射光可调谐、粒径小而且分子量低、生物相容性好且毒性低和是优良的电子受体和供体等。
碳量子点的性质概括为以下几点[4-6]:
1.2.1荧光稳定性高且耐光漂白
如果一些碳纳米材料被连续不断的激发光照射以后,其中有机燃料的衰退速度比其他的纳米材料快,且较容易被漂白,而碳量子点具有荧光强度较高,光稳定性非常好,很难被光漂白等特点,这使得它被激发光连续不断照射数小时以后其光学强度也不会随之变化,其强弱仍然保持不变。
1.2.2激发光宽而连续
就我们所知,许多荧光试剂的激发波长不相同而且它们的激发光谱宽度很窄,因此它们无法达到我们预期多色检测的效果,但是碳量子点的激发光谱却可从可见光区一直到延伸到近红外光区,其还具有一元激发,多元发射的优点。
1.2.3发射光可协调
不同的碳量子点有不同的光化学性质,它们的激发光谱却相似,但是发射光谱却相差比较大,这一点与我们所知道的传统量子点极为相似。
碳量子点的发射波长的范围大,从可见光区可以一直延伸到近红外光区,这一特性就弥补了传统有机荧光试剂在发射波长范围的一个缺陷。
1.2.4粒径非常小且分子量低
同有机荧光试剂相比,传统的金属量子点的粒径相对较小,一般情况下在10nm以上,且分子量大部分都很大。
然而最让人值得注意的是,碳量子点的粒径大多数只有几纳米,其分子量也只大约在几千到几万之间。
与其他量子点比起来,碳量子点的粒径最小,由此将导致它最容易以内吞方式进入细胞内部,这种现象很容易发生。
因此它在生物研究方面有很广阔的应用前景。
1.2.5生物相容性良好且毒性很低
我们只有选用低毒甚至无毒的发光纳米材料于活细胞的研究中,只有这样细胞和生命体的活性才不会被影响。
但是金属量子点一般都含有很多重金属,尽管其浓度很低,然而它的毒性却非常大,我们即使用很多种有机聚合物,其表面被加以修饰后的量子点,他们的毒性仍然存在,这样一来很容易细胞被伤害甚至严重时会发生死亡。
荧光碳量子点是以低毒的特性而被广泛应用在生物领域,且是以碳元素为基质而合成的一种新型荧光纳米材料。
1.2.6良好的电子受体和供体
碳量子点具有一些光化学性质,这些性质与其他半导体纳米晶体所类似,所以碳量子点既可作为优良的电子供体又可作为电子受体,碳量子点的发光可以被电子受体4-硝基甲苯和2,4-二硝基甲苯所猝灭,如果其被置于甲苯溶液中,而且碳量子点的发光可以更有效地被更强的电子受体所猝灭。
1.2.7碳量子点的光学特性
碳量子点的光学特性主要有以下几点[7-9]:
(a)激发依赖性;
(b)光学稳定性;
(c)pH依赖性;
(d)电化学发光;
(e)发射上转换荧光。
最近这几年,碳量子点的基础研究和实际应用中,最引人注意的特征是它的光学性质。
碳量子点荧光具有非常独特的光学性质,1)具有很好的光学稳定性,碳量子点在纯水溶液中如果被激发的荧光连续照射几个小时后,我们是观察不到的光眨眼和光漂白这种现象的;
2)荧光具有激发依赖性,也就是当激发波长不同时,发光波长会发生不同显著的移动,此种现象在我们研究的碳量子点中很常见,是碳量子点所特有的性质;
3)紫外区域有很强的吸收,其被表面钝化后,在一定的波长范围内,吸光率会显著的增加;
4)具有pH依赖性,当pH发生变化时,其荧光强度也发生相应的变化。
但不同合成条件下制备的碳量子点对pH响应却大不相同。
当pH高于或低于4.5时荧光强度会发生明显下降,并且荧光具有pH值可逆性;
5)具有电化学发光性质。
当用+1.8~-1.5V电压电化学氧化石墨以后会得到约2nm碳量子点,其具有电化学发光性质,可惜的是已经被证明它的表面有缺陷;
6)能够发射上转换荧L
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 量子 研究 资料 讲解