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量子点界的又一匹黑马-硫量子点

      

  量子点,以其具有激发光谱宽且连续分布,而发射光谱窄而对称,颜色可调,光化学稳定性高,荧光寿命长,具有低的细胞毒性以及好的生物相容性和水溶液稳定性等特点成为纳米界的新宠儿。

       与传统的染料分子相比,量子点确实具有多种优势。无机微晶能够承受多次的激发和光发射,而有机分子却会分解,持久的稳定性可以让研究人员更长时间地观测细胞和组织,并毫无困难地进行界面修饰连接。量子点最大的好处是有丰富的颜色。生物体系的复杂性经常需要同时观察几种组分,如果用染料分子染色,则需要不同波长的光来激发,而量子点则不存在这个问题,使用不同大小(进而不同色彩)的纳米晶体来标记不同的生物分子。使用单一光源就可以使不同的颗粒能够被即时监控。量子点特殊的光学性质使得它在生物化学、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中有极大的应用前景。

  量子点还有以下具体几点好处:

  ① 量子点具有其荧光发射波长可通过改变本身的尺寸和组成进行调节的特点。其激发光谱宽而连续,吸光系数大,荧光强度高,荧光发射峰窄而对称,无长波拖尾。

  ② 量子点具有较大的斯托克斯位移。激发光的波长和发射光波长的峰值之间差异大,故能避免发射谱与激发谱的重叠。

  ③ 量子点具有光稳定性好,耐光漂白。它可以经受反复多次的激发,而不像有机荧光染料那样容易发生光漂白,这为研究细胞中生物分子之间长时间相互作用提供了有力工具。

  ④ 量子点荧光寿命较长,可持续长达200ns。当光激发关闭数纳秒以后,大多数的自发荧光背景已经衰减,而量子点荧光仍然存在,此时即可获得无背景干扰的荧光信号。

  ⑤ 单光源多信号检测,可同时实现多组分的同时检测。

  ⑥ 检测灵敏度极高。

       然而目前熟知的IIB~VIA或IIIA~VA量子点,比如CdS、CdSe等,由于其重金属有着长期毒性的危险,极大限制了其进一步的发展。随后的研究中,碳量子点成了量子点领域里的新宠儿。去年,超小黑磷量子点研发成功,成为量子点领域里的一匹黑马。

       类似于碳元素、磷元素,硫也是一种可以以固态单质存在的重要元素,具有独特的化学性质和生物活性,并有广泛的应用。如抗菌剂,我们用的硫磺香皂就是利用硫的杀菌作用,甚至有人报道硫纳米具有抗肿瘤作用。和碳、磷相比,硫有与生俱来的杀菌和抗肿瘤作用,这种压倒性的优势,使得硫量子点的出现成为其在量子点领域的又一匹黑马。

       今天,西安科技大学申丽华研究小组,在清华大学化学系张教授的指导下,在与陕西师范大学生命电分析实验室合作的基础上,经历三年的研发,终于成功合成了硫量子点。

技术参数(Properties)


硫量子点

分散介质

水相

规格

粒径<10nm  具有较高发光强度量子产率~3.8%

纯度

~80% quantum dots

标准浓度

3mg/mL

包装

50  mL 最小包装

表征测试图(Characterizations)

图1 硫量子点在自然灯下(左)和在365nm紫外灯下的照片(右)

图2 硫量子点的TEM图

图3 硫量子点的荧光图

     应用领域(Application Fields)

复合材料、生物标记、构筑光电器件、荧光材料等。

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