硫化锌量子点(quantum dot) 的合成与特性.pdfVIP

2008 年兩岸暑期學術交流 專題報告 硫化鋅量子點(Quantum Dot)的合成與特性 作者 孫佩豪 清華大學工學院動力機械工程學系 指導老師 尹龍衛 老師 山東大學材料工程學院/系 2008 年 9 月 10 日 摘要(Abstract) ： 半導體硫化鋅(ZnS)量子點因具有熱紅外透明性 、螢光 、磷光等特性而引起許 多研究者的興趣 ，推動著對其製備的進一步研究 。ZnS量子點的製備方法較多 ， 有固相法 、液相法和氣相法 ，其中液相法的製備形式多樣 、操作簡單 、細微性可 控 ，因而備受重視 ，其缺點是易發生團聚現象 。本次實驗採用液相沉澱法 ，使用 乙醇作為分散劑有效地避免了團聚 ，用不同原料從三個途徑合成了不同粒徑的 、 分散性較好的半導體ZnS量子點 ，並研究了ZnS量子點的形貌 、粒經大小 、結構 與特性 。 目次(Contents) ： 第一章 前言 半導體低維結構由於量子限域效應 ﹝quantum confinement effect ﹞而表現出 許多獨特的光 、電特性 ，成為人們研究的焦點 ，而三維受限的量子點則更引人矚 目 。量子點是一種三維團簇 ，它由有限數目的原子組成 ，三個維度尺寸均在奈米 量級 。這種零維體系的物理行為 ﹝如光 、電性質 ﹞與原子相似 ，電子在其中的能 量狀態呈現類似原子的分立能級結構 ，因此量子點又被稱作 「人造原子 」。量子 點材料是一個涉及多學科的交叉領域 ，由於其不同於塊體材料的許多性質以及在 很多方面潛在的應用價值 ，從上世紀70年代末 ，量子點就吸引了物理學家 、電子 工程學家和化學家的注意 。但由於起初量子點製備技術困難 、量子產率低 、穩定 性不高等原因 ，其應用研究未取得很大突破 。直到上世紀90年代後期 ，隨著量子 點製備技術的不斷提高 ，量子點在生物 、醫學研究中展現出極大的應用前景 。近 幾年 ，量子點優良的光譜特徵和光化學穩定性使它在生物化學 、分子生物學 、細 胞生物學 、醫學診斷 、藥物篩選 、生物大分子相互作用等研究中的應用價值引起 科學工作者的極大關注 。 目前 ，量子點最有前途的應用領域是在生物體系中作螢光標記物 ，跟蹤生物 細胞的結構或活動 ，追蹤藥物在體內的活動或是研究患者體內細胞和組織的結構 。 已經有公司推出了基於量子點的生物標記技術平臺 。Nanosphere Inc. 、Genicom Science Corp.以及ATRO SphereTM等公司都是此領域的先行者 。Quantum Dots Corp. 是其中業績最出色的公司之一 ，它成立於1998年 ，是由加州大學伯克利分校 、麻 省理工學院 、印地安那大學 、勞倫斯伯克利國家實驗室和澳大利亞墨爾本大學合 作進行技術開發的公司 ，他們都對量子點的應用前景給予了樂觀的估計 。 第二章 研究動機與目的 近十年來 ，量子點陸續在使用螢光標記技術的大多數生物醫學領域中試用 。 早期研究主要集中於對細胞的免疫螢光標記成像 。必威体育精装版具有挑戰性的應用則集中 於高靈敏檢測和靶向 、即時 、原位 、活體 、多色 、多功能示蹤及成像 。在此僅評 述體現量子點高靈敏 、多色 、耐光漂白三大主要特點的應用 。 一 、高靈敏生物傳感 正如前面所提到的 ，量子點的螢光足夠強 ，通常在螢光倒置顯微鏡下就能夠 直接觀察到單個量子點的閃爍現象 。量子點最為引人注目的三大特點之一就包括 其高靈敏性 。基於高靈敏的量子點 ，已經成功構建出多種重要生物小分子 、核酸 、 蛋白質 、細菌等高靈敏感測器 。例如 ，Mattoussi 小組利用量子點標記麥芽糖結 合蛋白 MBP 建立了基於螢光共振能量轉移的麥芽糖檢測方法 ，並基於此開發出 多元檢測體系