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半导体量子点在荧光能量共振转移种的应用摘要荧光能量共振转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)是较早发展起来的一门技术，随着绿色荧光蛋白应用技术的发展，FRET已经成为检测活体中生物大分子纳米级距离和纳米级距离变化的有力工具，在生物大分子相互作用分析、细胞生理研究、免疫分析等方面有着广泛的应用。它的基本原理是荧光能量共振转移是距离很近的两个荧光分子间产生的一种能量转移现象。当供体荧光分子的发射光谱与受体荧光分子的吸收光谱重叠，并且两个分子的距离在10nm范围以内时，就会发生一种非放射性的能量转移，即FRET现象，使得供体的荧光强度比它单独存在时要低的多（荧光猝灭），而受体发射的荧光却大大增强（敏化荧光）。半导体量子点(quantum dots, QDs)由于其独特的光电性能, 在光电器件、生物标记等领域受到科研工作者的广泛关注，在荧光能量共振转移上也有很好的表现。. CdTe量子点与罗丹明B水溶液体系下的双光子激发荧光共振能量转移，以及铜酞菁复合体系荧光共振能量转移都具有非常好的潜力关键词：CdTe量子点，罗丹明B水溶液，双光子激发荧光共振能量转移，铜酞菁复合体1.引言荧光共振能量转移(fluorescence resonance en-ergy transfer, FRET)是一种非辐射能量传递过程,通过偶极-偶极相互作用, 实现供体的激发态到受体的基态之间的能量传递. FRET的效率主要取决于供体吸收谱和受体荧光谱之间的光谱重叠程度、供体的荧光效率以及供体和受体之间的距离何月娣等对混合量子点器件的电致发光现象中的能量转移机理进行了报道. Wu等研究了以8-羟基喹啉衍生物的金属络合物为受体、M-MTDATA为供体制备成的紫外探测器的能量转移效应.目前, FRET 已经广泛应用在光电器件、金属离子测定、蛋白质分析以及核酸荧光探针等方面.半导体量子点由于其优异的光化学特性而被广泛地应用于生物标记、荧光成像、光通信等领域. 同时, 相对于传统有机荧光染料分子, 量子点的发射光谱较窄而且不拖尾, 因而对于荧光共振能量转移, 以量子点为供体可减少供体与受体发射光谱的重叠; 量子点的激发光谱范围较宽, 当它作为能量供体时, 可以更自由地选择激发波长, 从而最大限度地避免对受体的直接激发; 量子点的发射光谱可调, 也就是说它可以作为吸收光谱在可见区的任一生色团的能量供体.如邱柳等对单模腔内两个量子点的自发辐射现象进行了数值模拟;蒋童童等报道了通过将CdSe量子点耦合进Ag纳米立方体和Ag薄膜中, 产生的荧光增强现象等.与CdS和CdSe量子点相比, CdTe量子点具有更大的激子玻尔半径, 因此, 它在相同的尺寸下将具有更强的量子尺寸效应. 而且CdTe量子点具有较大的双光子吸收截面, 通过颗粒尺寸的改变来调节荧光波长, 实现较宽的连续可调的光谱范围. 因此,CdTe量子点在双光子生物成像、光动力疗法等领域具有广阔的应用前景。2.CdTe量子点与罗丹明B水溶液体系下的双光子激发荧光共振能量转移通过稳态荧光光谱、双光子激发时间分辨荧光光谱和荧光寿命的测量, 研究水溶液体系下, 以不同激发波长的CdTe量子点作为供体、罗丹明B (Rhodamine B, RhB)作为受体建立的双光子FRET体系的特性. 并通过对FRET效率以及F?rster半径的计算, 探究双光子激发下光谱重叠程度与FRET之间的关系.采用时间分辨荧光光谱技术研究了在双光子激发下不同尺寸的量子点与罗丹明B之间的荧光共振能量转移. 研究结果表明, 在800 nm的双光子激发条件下, 体系间能量转移效率随着供体吸收光谱与受体荧光光谱的光谱重叠程度增加而增加; 理论分析表明, 供体和受体间的F?rster半径增加是导致其双光子能量转移效率增大的物理原因. 同时, 研究了罗丹明B浓度对荧光共振能量转移效率的影响. 研究结果表明, 量子点的荧光寿命随着罗丹明B浓度的增加而减小; 量子点与罗丹明B之间的荧光共振能量转移效率随着罗丹明B浓度的增加而增加; 当罗丹明B浓度为3.010 5molL 1时, 双光子荧光共振能量转移效率为40.1%.可以得知双光子激发下QDs-RhB水溶液体系的FRET特性, 并且通过时间分辨荧光分析体系统测得样品的荧光寿命, 得到了样品的FERT效率. 理论计算得到了QDs1RhB, QDs2RhB和QDs3RhB的F?rster半径R分别为7.40, 6.03,5.56 nm. 实验和理论分析揭示了在相同条件下F?rster半径R0和光谱重叠程度的正比关系. 更大的R0意味着在供体-受体对中具有更高的可能性来实现FRET.另外, FRET效率随着A/D浓度比的提高而有所增加, 并达到了40.1%的水平.