荧光纳米材料在病原微生物检测中的应用

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造传感器用于病原菌检测提供了新的研究途径。本文对近年来常见荧光纳米材料,包括半导体量子点、金属纳米簇、碳纳米材料、上转换纳米粒子和荧光硅纳米颗粒,在病原菌检测方面的应用进行了概述,着重将不同类别荧光纳米材料的光学性质和检测机理进行了分析和比较。纳米材料的生物修饰是实现病原菌特异性识别的重要环节,本文对抗体、适配体、噬菌体和抗生素等病原菌识别方式的特点及其与纳米材料的连接方式进行了介绍。最后对不同荧光纳米材料在检测病原菌中具有的优势和局限性进行了总结,并对其在未来的应用与研究重点进行了展望。     

Ca2+掺杂对NaYF4:Yb,Er微米晶上转换发光性能的影响

采用柠檬酸钠辅助的水热方法制备了一系列不同Ca²⁺含量的Ca²⁺/Yb³⁺/Er³⁺共掺的NaYF₄微米片。利用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)、发光光谱等测量手段对样品进行了形貌、晶相、发光性质的表征。样品在980 nm激光泵浦下,可以观察到强的上转换绿色荧光。在Ca²⁺的摩尔分数从0增加到8%的过程中,紫外到可见的上转换发光随着Ca²⁺浓度的增加而显著增强。这是由于Ca²⁺的掺杂导致了晶体内部的不对称性,同时也提高了晶体的结晶性。     

森林生态系统类自然保护区区域系统熵变模型构建及应用

基于熵理论,分析了森林生态系统类自然保护区区域系统的熵变机理,构建了该类保护区区域森林生态系统熵变状态转移模型,运用模型可以反映系统的发展状况并进一步确定影响其发展的关键协同因子.以云南省大围山国家级森林生态系统类自然保护区为例介绍了模型的具体运用,并证实了模型的合理性,从而为实现此类保护区的可持续发展提供新的战略思想.     

Pb~(2+)掺杂导致的CaF_2中Yb~(3+)离子三聚体合作发光猝灭

利用978 nm近红外光激发样品Ca F2∶Pb2+,Yb3+,在室温下观察到二价Pb2+离子在383 nm附近的紫外上转换发光。该发射峰对应于Pb2+离子的3P0"1A1g(1S0)跃迁。瞬态光谱测量结果表明:在这个材料体系中,Pb2+离子的激发来自于Yb3+离子三聚体的合作敏化。但是随着Pb2+离子掺杂浓度的提高,Yb3+离子三聚体遭到结构性破坏,导致其合作发光减弱。本文首次利用Pb2+离子掺杂造成Yb3+离子三聚体的结构性破坏,从而引起合作荧光猝灭,并对在Ca F2基质中因其他二价离子的掺入而造成的Yb3+三聚体合作发光猝灭给予了合理的解释。     

Crystal Structure of Scheelite-type LiTb(WO_4)_2 and Multi-color Emitting Properties Doped by Eu~(3+)

Single crystal of lithium terbium tungstate LiTb(WO4)2 has been grown by the flux method. The crystal structure was refined from single-crystal X-ray data. It crystallizes in tetragonal system, space group I41/a with a = 5.1749(9), c = 11.1953(19) ?, V = 299.81(12) ?~3, Z = 2, Mr = 661.56, Dc = 7.328 g/cm^3, F(000) = 560, μ(MoKα) = 49.94 mm^-1, R(F^2 > 2σ(F^2)) = 0.026 and wR(F^2) = 0.070. It features a typical scheelite-type structure composed of two-direction packing of isolated WO4 tetrahedra. Li and Tb atoms in the structure occupy the same crystallographic site. Moreover, a series of solid solution phosphors LiTb(1-x)Eux(WO4)2(x = 0.004~0.1) were synthesized by high temperature solid-state reactions. The phosphors could be effectively excited by a wavelength range from 379 to 487 nm, which matches well with the UV and near-UV LED chip. The emission color of the phosphor can be tuned from green, through yellow to red by simply adjusting the relative Eu³⁺ and Tb³⁺ concentration due to the Tb³⁺ to Eu³⁺ energy transfer.     

水合氧化钌对铂电催化剂上甲醇电氧化反应的促进作用

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体,制备了Pt载量为20%的Pt-(RuOxHy)m/MWCNTs催化剂(m为Ru/Pt原子比),在m≤0.4时考察了不同电势区间循环伏安预处理对其催化性能的影响.水合氧化钌(RuOxHy)的存在明显提高了Pt催化剂抗CO毒化的能力,而在甲醇电氧化反应中Pt的质量比活性(MSA)随样品中m值增大呈先升后降趋势.经低电势区间(-0.20～0.46 V vsSCE)预处理稳定的催化剂中,Pt-(RuOxHy)0.10/MWCNTs样品中Pt的甲醇电氧化反应的MSA提高至相应单组分Pt/MWCNTs的9倍.将预处理电势区间扩展到高电势(即-0.20～0.96 V VS SCE)会造成钌组分溶解流失,导致催化剂抗CO毒化能力下降.在经过高电势区间的预处理后,Pt-(RuOxHy)0.20/MWCNTs对甲醇电氧化反应呈现出最高的催化活性,为单组分Pt催化剂的1.4倍.这些结果证实,水合氧化钌是Pt电催化剂的有效助剂.     

纺锤形β-FeOOH纳米结构和α-氧化铁亚微米/微米粒子的合成与转变

使用一种简易的无表面活性剂辅助的水热合成方法,在温度为140 ℃时实现了纺锤形β-FeOOH纳米结构向α-氧化铁亚微米/微米粒子的转变。研究表明,通过实验参数的简单调控,实现了单晶α-氧化铁亚微米粒子与β-FeOOH的纺锤形纳米结构和纳米棒的控制制备。基于实验结果,提出了该过程中的相转变机理。     

复合晶核剂对黄磷炉渣微晶玻璃析晶的影响

以黄磷炉渣为主要原料,通过添加不同种类的复合晶核剂,采用熔融法制备了黄磷炉渣微晶玻璃。借助化学热力学软件Fact Sage 6.4模拟计算晶相类型,借助Kissinger方程分析析晶能力,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行验证。结果表明:相比添加单一晶核剂TiO_2,复合晶核剂TiO_2+Ca F_2或复合晶核剂TiO_2+P_2O_5均能够降低黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能E,促进其析晶,复合晶核剂TiO_2+Cr_2O_3能够提高黄磷炉渣基础玻璃的析晶活化能E,抑制其析晶;无论添加单一晶核剂TiO_2,还是添加复合晶核剂TiO_2+Ca F_2、复合晶核剂TiO_2+P2O5或复合晶核剂TiO_2+Cr_2O_3,黄磷炉渣微晶玻璃晶相类型相同,主晶相为硅灰石(Ca Si O3),副晶相为铝透辉石(Ca(Mg,Al)(Si,Al)_2O6_)和氟磷灰石(Ca_5(PO_4)3_F),这与化学热力学软件Fact Sage 6.4模拟计算结果基本一致。     

煤岩体压裂裂缝演化混沌特征研究

准确地描述煤岩体压裂裂缝的形成与演化规律对煤层气井开采具有重要意义.本文以煤岩体压裂裂缝演化过程的微裂缝演化数目、裂缝尖端区域的径向应力与周向应力作为描述裂缝演化的特征指标,引入关联维数、最大Lyapunov指数和Ko1mogorov熵作为裂缝演化系统的混沌特征量,计算与描述煤岩体压裂裂缝的损伤演化过程.以黑龙江省某一煤岩开采区块岩体作为研究对象,计算分析煤岩体压裂裂缝的形成的混沌特征,为后续煤岩体压裂裂缝形成规律的研究提供了新的思路.     

掺铒纳米晶与聚合物键合比例对光波导放大器增益性质的影响

将掺铒纳米晶与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体共聚获得的复合聚合物可用作聚合物光波导放大器的增益介质。器件的增益性能与复合聚合物中的纳米粒子浓度密切相关。本文利用高温热分解法成功制备了尺寸均匀的β-NaLu_50%Y_30%F₄∶18%Yb³⁺,2%Er³⁺纳米晶。纳米晶尺寸约16 nm,表面修饰有不饱和基团,因此可以与MMA共聚合得到纳米粒子-聚甲基丙烯酸甲酯(NPs-PMMA)纳米复合材料。通过将纳米粒子的掺杂浓度分别调整为0.1,0.15,0.25 mmol,制备了三组不同键合比例的复合聚合物。下转换发射光谱和透过光谱测试分析表明,随着键合的纳米晶浓度升高,复合聚合物发光强度逐渐提高,但近红外区的光透过率略微下降。使用这三组复合聚合物材料制备的倒脊型光波导放大器,在1 550 nm处,器件的相对增益分别为3,3.46,5.61 dB,插入损耗分别为19.20,25.00,26.53 dB。该结果说明,虽然高掺杂浓度的稀土纳米晶造成了散射损耗增加,却有效地提高了增益介质在C波段的发...