论文总字数：16256字

摘 要

量子点是近年发展起来的一种新型荧光探针，与传统的有机荧光染料相比，具有宽的激发光谱、窄而对称的发射光谱、高的荧光量子产率等优点。量子点在生物化学、细胞生物学、分子生物学等研究领域显示了极其广阔的应用前景，已成为当前的研究热点之一。本论文瞄准这一重要的研究方向，以量子点的制备和表征为主，开展了以下这些工作：

采用巯基乙酸(TGA)作为表面修饰剂,CdC1₂和NaHSe为反应前体,在水溶液中合成了一定粒径的CdSe量子点。通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱等手段对所合成的量子点进行了表征,并研究了反应温度和PH值等条件对CdSe量子点的化学发光性能的影响。

关键字：量子点；水相；CdSe；合成

Abstract

Compared with conventional organic fluorescent dyes, quantum dots(QDs) have a lot of unique optical properties, which have a term of excellent properties,such as broad excitation spectra,narrow and symmetric emmission spectra and high quantum yield. In recent years, quantum dots is one of the recent hot topics and have gained increasing attention and played important roles in the fields of biochemistry, cell biology and molecular biology, etc.Aiming at this important research direction and the following works have mainly performed by taking quantum dots preparation and quantum dots characterization as the line of this dissertation.

CdSe QDs were synthesized in aqueous solution using CdCl₂ and NaHSe as Precursor and mercaptoacetic acid(TGA) as stabilizing agent, which were characetrized by ultraviolet visible (UV-vis) absorption spectra and fluorescence(FL) spectra.The effects of the temperature and PH were studied.

Key Words: quantum dots; synthesis; water soluble; CdSe

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 量子点的基本特性 1

1.2量子点的发光机理 3

1.3量子点的制备方法 3

1.3.1有机相中合成量子点 3

1.3.2水相中合成量子点 4

1.4量子点的功能化修饰 4

1.4.1 通过巯基化合物进行修饰 5

1.4.2通过硅烷化进行修饰 6

1.4.3通过聚合物进行修饰 7

1.4.4通过静电作用进行修饰 8

1.5 表征方法 8

1.5.1 X射线衍射 9

1.5.2 紫外一可见吸收光谱 9

1.5.3荧光光谱 10

1.5.4透射电子显微镜 10

1.6 应用 10

1.6.1量子点用于小分子的测定 10

1.6.2量子点在生物标记和示踪中的应用 11

第二章 水溶性CdSe量子点的合成及性能探究 13

1.1 前言 13

图2-1 实验流程 13

1.2 材料和方法 14

1.2.1实验试剂 14

1.2.2主要仪器 14

1.3实验方法 15

1.4以巯基乙酸为稳定剂的量子点合成结果 16

1.5 CdSe量子点发光性能探究 16

1.5.1反应温度的影响 16

1.5.2 PH值对反应的影响 17

1.6结果讨论 18

参 考 文 献 20

致 谢 22

第一章 绪 论

量子点的研究可以追溯到70年代，但是近10年来量子点己经在众多学科上产生了很大影响。量子点的超微尺寸导致了一种量子限制效应，这赋予了其独特的光学性质和电子学性质。1998年，Alivisatos和Nie研究小组同时突破性地解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题，这一成果标志着量子点的生物学应用开始起步。相较于其他传统的荧光染料分子而言，量子点由于其量子尺度效应、大小不同即可发出不同颜色的荧光的特点，又具有可用单一波长的光去激发多种不同颜色的量子点这样的优势，因此更加适合于现今生物大分子的高通量分析。可以预期，具有独特荧光特性的量子点将会在生物化学、分子生物学、细胞生物学、基因组学、蛋白质组学、药物筛选、生物大分子相互作用等研究领域中大放异彩。

1.1 量子点的基本特性

由于材料尺度的减小，达到纳米范围以后，会表现出许多块状材料不具有的特殊物理效应，主要包括量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、库仑阻塞效应、小尺寸效应、表面效应等。

1. 表面效应：量子点的分散性高，使得体系表面原子变多。颗粒的尺寸越小，表面的原子所占比例越大(见表1-1)。纳米级的超微粒子实际上是一种具有团簇结构的功能材料，其粒径小到大部分原子暴露在超微粒子的表面。在介观尺寸内，量子限域的性质表现突出，其激子(电子-空穴对)波函数的尺度与颗粒的物理尺寸在一个数量级。在此范围内我们可以定义超微粒子的强弱限域，此范围的原子排列状态也与相应的体相材料有很大差别，其材料的电子态以及各种物理性质(电学与光学的)都表现特异。

表1-1表面原子所占的比例随粒子大小的变化

(2)小尺寸效应：由于纳米材料尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。当纳米材料的尺寸与光波波长、德布罗意波长，以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏；非晶态纳米材料的颗粒表面层附近原子密度减小，导致声、光、电磁，热力学等特性呈现新的小尺寸效应。

(3)量子尺寸效应：所谓量子尺寸效应是当粒子尺寸下降到某一值(激子玻尔半径)时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能隙变宽现象。对半导体材料而言，尺寸小于其本身的激子玻尔半径，就会表现明显的量子效应。

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