六方相LaOF∶Er,Yb的上转换发光及温度传感特性

氟氧化物兼有氧化物优异的稳定性和氟化物的低声子能量,是上转换发光材料的一种热点基质材料,因而研究六方相LaOF∶Er,Yb的上转换发光性能及其温度特性具有重要意义。本文采用水热法制备了六方相LaOF∶Er,Yb荧光材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光光谱对其结构和上转换荧光性能进行表征。实验结果表明,水热法120℃得到六方相LaF3,经800℃和1000℃退火后分别形成四方相LaOF和六方相LaOF。980 nm激发下,六方相LaOF∶Er,Yb中Yb3+与Er3+存在能量传递,通过双光子吸收产生绿光和红光的上转换荧光,并且Yb3+与Er3+的最佳浓度分别为3%和1%。最后研究了六方相LaOF∶Er,Yb在温度传感方面的应用,其在150~400 K温度范围的相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.037 K-1和0.0043 K-1。该材料具有优异的温度传感特性,对荧光温度传感器件的设计和应用具有指导意义。     

基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器

为了检测三磷酸腺苷(ATP)的浓度,利用微系统(MEMS)技术小批量加工薄膜金电极,采用自组装法将巯基修饰的三磷酸腺苷适体固定到金电极表面,以三磷酸腺苷适体作为识别元件,构建了一种基于共面薄膜金电极的三磷酸腺苷适体传感器。依据核酸磷酸骨架荷负电特性静电排斥[Fe(CN)6]3!/4!所引起的阻抗变化实现对ATP浓度的检测。首先采用电化学阻抗谱法研究了裸金电极及ATP加入前后、6-巯基己醇封闭电极前后以及不同自组装时间(3,8,15,24和30 h)条件下,电极在电化学阻抗溶液中阻抗值变化。然后研究了不同浓度ATP适体传感器的电化学阻抗谱以及适体传感器的线性度和重复性。结果表明,在自组装时间为24 h,使用6-巯基己醇封闭金电极的条件下,此传感器线性测量范围可达到1~500 nmol/L,检出限为1 nmol/L,线性相关系数为0.9842。此传感器制作简单,检出限低且重复性好。     

用于检测水环境中银离子浓度的荧光适体传感器研究

银凭借其独特的性能,在医疗材料、摄影、电子、成像等行业中应用广泛。然而,银离子被列为最具毒性的重金属离子之一,会对环境以及人类的生命健康造成严重威胁。为了灵敏、特异性的检测水环境中的银离子浓度,利用纳米金的优良光学猝灭性以及双链核酸适体捕获银离子能力更强的优点,结合荧光能量共振转移原理,提出一种用于检测水环境中银离子浓度的荧光适体传感器。将修饰SH键的核酸适体与纳米金混合形成稳定的纳米结构,并加入标记有FAM的核酸适体,形成检测银离子浓度的工作溶液。当不存在银离子时由于不匹配碱基C-C之间的排斥力导致两条核酸适体不结合,反应体系中具有较强的荧光;当存在银离子时,双链核酸适体中不匹配的C-C能与银离子通过金属离子-碱基的相互作用形成稳定的C-Ag+-C碱基对,这种复合结构的产生会拉近纳米金和荧光基团之间的距离,使得荧光信号随着银离子浓度的增加而逐渐减弱。根据加入银离子前后荧光强度的变化可实现银离子浓度的检测。同时,为了提高传感器的灵敏性和稳定性,实验优化了工作溶液中纳米金与核酸适体的浓度比、氯化钠浓度、缓冲液的pH以及培养温度等参数。结果表明,当浓度为0.012 5 g·L-1的纳米金与5 μmol·L-1核酸适体的体积比为5∶1,NaCl浓度为260 mmol·L-1,缓冲液pH 7,培养温度为30 ℃时,工作溶液初始荧光强度最强,银离子检出限为10 nmol·L-1,相关系数为R2=0.99。此外,该传感器对银离子的浓度检测表现出较好的特异性,且具有操作简单、灵敏和不引入有毒溶剂等优点,在水环境中的银离子浓度检测领域有较好的应用前景。     

基于荧光共振能量转移的核酸适体传感器研究

基于荧光共振能量转移的原理,以修饰于核酸适体上的FAM作为能量供体,以氧化石墨烯作为能量受体,构建了荧光适体传感器,分别对不同浓度的胰岛素和多巴胺进行检测.结果表明,胰岛素的线性检测范围为0.05~10μmol/L,多巴胺的线性检测范围为1~500μmol/L,当胰岛素和多巴胺检测浓度相同时,胰岛素检测信号远强于多巴胺.对胰岛素和多巴胺分别进行特异性实验,发现该传感器对胰岛素和多巴胺有较强的特异性.说明基于荧光共振能量转移的核酸适体传感器不仅可实现多种物质的微量检测,还具有较强的选择性,在生物和医药检测领域应用前景广阔.     

超声法制备碳量子点发光性能的影响因素分析

超声法制备碳量子点过程简单,成本低廉,不易产生二次污染,应用前景广泛。为优化超声法制备碳量子点的各工艺参数,制备了关键工艺参数不同的碳量子点样品,测试其发射与激发光谱,分析了量子点浓度,溶剂种类,辅助剂种类、浓度,超声功率、时间等参数对碳量子点发光性能影响。结果表明超声法制备的碳量子点具有激发光波长依赖性,发射峰位置随激发波长的变化而发生明显改变;碳量子点浓度增加,发光强度由于非辐射能量传递和团聚作用,先增大后减小;由于溶剂效应,碳量子点在乙醇中比在水中发光强度更强,波长更短,且浓度越大时波峰移动越明显;相比盐酸,以NaOH为辅助剂制备的碳量子点表面钝化程度高,发光强度强;增加辅助剂NaOH浓度可提高量子点表面钝化程度,增大发光强度;同等时间下增加超声功率或同等功率下适量增加超声时间,可制备更多的碳量子点样品,但超声时间过长,碳量子点容易发生团聚猝灭现象。以上影响因素分析为超声法制备碳量子点的工艺参数优化提供了理论基础,有利于碳量子点大规模低成本的生产应用。     

基于氧化石墨烯荧光适体传感器的胰岛素检测

采用荧光基团(FAM)标记的核酸适体作为识别元件,氧化石墨烯为淬灭剂,建立了一种高选择性、高灵敏度的核酸适体传感器.核酸适体与氧化石墨烯结合后,荧光淬灭,此时溶液无荧光;加入胰岛素后,溶液中荧光得到恢复.利用荧光分析法检测加入胰岛素前后,溶液中荧光强度的变化,获取了荧光适体传感器的线性度和灵敏度,实现对胰岛素浓度的测定.结果表明,在5×10-8 ～ 1×10-5 mol/L范围内,胰岛素的浓度与溶液中荧光强度有良好的线性关系,检出限为10 nmol/L.采用此方法检测胰岛素,操作简便,检测速度快,准确性高,选择性好,检出限低.     

nc-Ge/SiN_x多层膜材料的可调控非线性光学特性

采用等离子体增强化学气相沉积和后退火的方法制备了纳米锗/氮化硅(nc-Ge/SiN_x)多层薄膜。借助Raman光谱仪对其微结构进行表征,测得样品的晶化率大于46%。由样品的光吸收谱可知,nc-Ge的尺寸越小,其光学带隙越大。利用Z扫描技术对样品的非线性光学特性进行研究,以波长为1 064 nm、脉宽为25 ps的锁模激光作为激发光,测得样品的非线性折射率系数在10~(-10)cm~2/W数量级。实验结果表明,通过改变nc-Ge的尺寸可以使材料的非线性光学折射率由自散焦转变为自聚焦特性,而负的非线性折射率系数可归因于两步吸收产生的自由载流子散射效应。当激发光强增大时,在锗层厚度为6 nm的多层膜中同时存在两步吸收过程和饱和吸收过程。两种非线性光学吸收过程之间的竞争是样品呈现不同非线性光学特性的主要原因。     

基于氧化还原聚合物固定双酶的谷氨酸传感器的研究

在塑料基片上制备了金薄膜的两电极系统的生物传感器.集成化的Ag|AgCl参比电极采用丝网印刷在薄膜电极上.以聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)为交联剂,将辣根过氧化酶(HRP)和谷氨酸氧化酶(GLOD)固定到聚乙烯吡啶与2,2'-双吡啶锇形成的氧化还原复合物中,滴在电极表面形成传感器的工作电极.实验结果表明,该生物传感器在谷氨酸溶液的浓度为1.0×10-6～4.0×10-4 mol/L的范围内,具有很好的线性关系(r=0.9998,n=9),灵敏度为37.5 mA(mol/L)-1cm-2;谷氨酸检出限为1.0×10-6 mol/L;传感器响应时间为10 s且有良好的一致性和稳定性,使用一个月后仍能保持其初始活性的90%.该传感器可以用于食品工业中的谷氨酸的快速检测和在线监测等.     

基于核酸适体的试纸条检测三磷酸腺苷

将核酸适体（Aptamer）的特异性与纳米金颗粒的独特光学性质相结合,制备了一种适用于小分子检测的干式试纸条。该试纸条以修饰功能化核酸适体（PloyT13-Aptamer）的纳米金为识别元件,在控制线（C）上修饰ployA13序列,与识别元件结合以判断试纸条的有效性;在测试线（T）上修饰与Aptamer部分互补的DNA序列,与待测物形成竞争关系,通过T线上纳米金显色的深浅来定性或定量分析待测物浓度。结果表明,优化实验条件下,观察T线颜色变化可实现三磷酸腺苷（ATP）的肉眼定性检测,视觉检出限为10μmol/L。使用Image J软件进行定量分析,试纸条检测范围为10～1000μmol/L,检出限为2.4μmol/L。该试纸条生物传感器可以在10 min内得出检测结果且特异性良好,血清中回收率为104.4%～119.0%,为ATP的现场快速检测提供了一种经济有效的方法。     

纳米铂颗粒修饰薄膜金电极的新型葡萄糖传感器研究

在没有引入电子媒介体条件下,为了提高传感器的响应灵敏度,降低工作电位,利用电化学沉积法在薄膜金电极表面修饰纳米铂颗粒,并通过戊二醛固定酶的方法制备了一种新型生物传感器。研究了在薄膜金电极上修饰纳米铂颗粒前后传感器对低浓度葡萄糖的响应影响。结果表明,纳米铂颗粒修饰后所制备的葡萄糖传感器工作电位下降为0.4 V,测定葡萄糖的检出限从100μmol/L下降到10μmol/L。传感器对10~1300μmol/L低浓度葡萄糖的响应灵敏度为50.8 nA/(cm2μmol/L);响应时间30 s;r为0.9974;传感器精密度为2.1%,并具有较好的稳定性。