CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV²⁺))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV²⁺复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为...     

碳量子点/罗丹明B分子复合体系中的能量和电子转移过程研究（英文）

本文采用荧光光谱结合稳态和瞬态吸收光谱技术,研究了碳量子点(CQDs)/罗丹明B(RhB)分子复合体系o-CQDs/RhB和mCQDs/RhB中的能量转移和电子转移过程以及它们之间的关系.研究发现在能量转移效率为73.2%的o-CQDs/RhB体系中,电子转移过程可以忽略;而在能量转移效率低于33.5%的m-CQDs/RhB体系中,电子转移过程则较为显著.在这个由碳量子点和染料分子组成的典型复合体系中所揭示的能量转移与电子转移过程之间的内联关系,将为与激子猝灭相关的应用提供有用的视角.     

碳量子点-VB2荧光共振能量转移法测定VB2

用微波法合成了具有发光特性的CDs,以发射波长为447nm的CDs为供体,维生素B2 (VB2)为受体,建立了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为介质的荧光共振能量体系检测VB2含量的方法.结果表明:在pH=7.1时,VB2的浓度与Fa/Fd值在1.8×10-8-3.0×10-7mol/L范围内呈线性关系,其线性方程为Fa/Fd=0.0766C(×10-8mol/L)+0.5658,相关系数为0.9996,检出限为8.3×10-9 mol/L.     

CdTe量子点-罗丹明B荧光共振能量转移法测定溶菌酶

合成了以硫代乙醇酸为稳定剂的CdTe量子点,以发射波长为530 nm的量子点为供体,罗丹明B为受体,建立一种以十六烷基三甲基溴化铵为介质的荧光共振能量体系检测溶菌酶含片中溶菌酶含量的方法。结果表明:在pH=5.0时,溶菌酶的浓度与共振能量转移效率降低值在2×10^-7~ 8×10^-6 mol·L^-1范围内呈线性关系,其线性方程为Y=306.07-13.85X,相关系数为0.991 0,检出限为2×10^-8 mol·L^-1,RSD为5.8%,平均回收率为101%(n=5)。     

氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究

采用溶胶凝胶方法和水热法制备了水溶性荧光氧化锌量子点(Zn O-QDs)和碳量子点(C-QDs),其量子效率分别达到38%和61%。基于所合成的Zn O-QDs和C-QDs制备了氧化锌和碳量子点复合物(Zn O/CQDs),并分别对其发光特性进行了研究。透射电镜(TEM)图像表明,所合成的Zn O-QDs和碳量子点尺寸分布在3~6 nm之间,分散均匀。光致发光光谱表明,Zn O-QDs和碳量子点的发光峰中心分别位于540 nm和450 nm,两者发光峰的最佳激发波长为370 nm和350 nm。通过调整Zn O-QDs和C-QDs的体积比,所制备的Zn O/C-QDs能够实现荧光光谱的连续可调,并产生了白色荧光。     

界面电子转移对量子点荧光闪烁行为的影响

利用激光扫描共聚焦显微系统分别测量了CdSe/ZnS量子点在SiO2玻片表面、铟锡氧化物(ITO)纳米粒子表面和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜表面上的荧光闪烁行为.研究发现,不同界面环境中量子点的亮态发光持续时间的概率密度都服从指数修正的幂律分布P(t)∝t-αexp(-t/μ).与处于SiO2玻片表面的情况相比,在ITO表面上的单量子点具有非常短暂的亮态发光持续时间,而在PMMA表面的单量子点亮态发光持续时间最长.这种荧光闪烁行为的不同主要归因于量子点与三种材料之间的界面电子转移特性.     

双量子点分子的电子结构

采用推广的LCAO方法和有限元方法计算了两个相同量子点组成的双量子点分子的电子结构,结果表明这种人造分子间的相互作用随两个量子点中心之间距离的变化可实现由共价键向离子键的转变.对于两个不同的量子点组成的双量子点分子,利用有限元方法计算了两个量子点中心之间距离、量子点受限势高度以及量子点半径对这种人造分子的电子结构的影响,定性地说明了Oosterkamp等人的实验现象. 关键词： 量子点分子 电子结构 共价键 离子键     

罗丹明B的共振散射光谱研究

研究了罗丹明B(RhB)的共振光散射的特性与机理。在 pH =- 0 38至 pH 4 10的酸性溶液中 ,共振光散射信号随pH值增大而增强 ,近中性时散射强度达到最大。散射强度随波长的变化不符合瑞利散射定律。RhB的荧光激发光谱与发射光谱有部分重叠 ,共振散射峰处于荧光激发峰和荧光发射峰之间。在三维荧光等高线光谱图中 ,瑞利散射线与荧光等高线相交。在光偏振实验中 ,测得共振散射光的偏振度P≈ 0 1。上述实验结果揭示RhB的共振散射光主要是共振荧光。共振光散射信号随 pH值增大而增强的机理是RhB酸碱平衡移动导致荧光型体的形成。RhB的共振散射峰位于吸收曲线轮廓之中 ,共振光散射受光吸收的影响 ,因此 ,散射光强度与浓度之间不是严格的线性关系。     

CdTe量子点-罗丹明B荧光共振能量转移猝灭法测定金银花中的微量铜

研究CdTe量子点(供体)和罗丹明B(受体)之间荧光共振能量转移的最佳条件,建立了荧光共振能量转移猝灭法测定金银花中微量铜的新方法.采用十六烷基三甲基溴化铵,在pH 6.00的Tris-HCl缓冲液中,Cu2+能对能量转移体系中罗丹明B荧光峰强猝灭从而测定铜的含量.Cu2+浓度在1.3×10-4～3.1×10-2 μg...     

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200 ℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、Ｘ射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250～300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于C=O基团的n-π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。     

A combined theoretical and experimental study of the ultrafast photophysics of Rhodamine B

The ultrafast dynamics of zwitterionic and cationic Rhodamine B in ethanol have been investigated using TDDFT calculations and ultrafast transient absorption spectroscopy. The calculations show that the zwitterionic form exhibits an electronically excited dark state which could potentially quench the initially photoexcited state, while in the case of cationic form the lowest excited lying dark state is outside the energy region of interest and cannot explain its quenching. Due to similarities in the relaxation dynamics of the two molecules, it is suggested that the electronically excited dark state may not play such an important role in the quenching process of this dye as previously proposed. Experimental evidence presented suggests that a quenching mechanism is active on the picosecond timescale for both forms of Rhodamine B.     

巯基丙酸分子对CdSe核壳量子点和 ZnO纳米粒子薄膜之间电荷转移的影响

通过稳态光谱和时间分辨荧光光谱研究了巯基丙酸(MPA)分子对由量子点到ZnO纳米粒子薄膜的电荷转移过程的影响。研究发现,相对于CdSe纳米粒子薄膜样品,没有MPA分子参与作用的CdSe/ZnO薄膜样品和有MPA分子连接的CdSe/MPA/ZnO薄膜样品中都存在从CdSe量子点到ZnO纳米粒子薄膜的有效电荷分离过程,但是相对于CdSe/ZnO样品, CdSe/MPA/ZnO样品中电荷转移速率明显变小。这表明MPA分子本身它并不能促进CdSe到ZnO电荷分离过程,因此可以认为用金属氧化物薄膜直接吸附量子点吸收材料,将能获得高功率转换效率的量子点敏化太阳能电池。     

量子点尺寸对量子点和金纳米粒子之间的荧光共振能量转移的影响

量子点（QDs）所具有的一元激发多元发射的特点预示着QDs在高通量的多元量化生物信息处理领域具有应用前景。采用柠檬酸钠直接还原法制备了粒径为15 nm的Au纳米粒子,利用静电自组装的方法构建了Au与QDs的荧光共振能量转移（FRET）系统。采用该系统研究了QDs的尺寸变化对FRET效率的影响,获得了FRET效率和给体与受体之间交叠积分的关系。结果证明,QDs是构建多元均相免疫检测技术的一个有效给体。     

碳点与曙红B间的荧光共振能量转移效应测定培氟沙星

通过构建碳点（CDs,供体）和曙红B（EB,受体）间的荧光共振能量转移（FRET）体系,建立了一种灵敏且具有选择性的检测培氟沙星（PEFL）含量的新方法。以紫叶草为碳源,采用热解法制备了荧光碳点（CDs）,其在水中分散性较好、稳定性较高、量子产率为3.7%。利用高分辨电子显微镜（HRTEM）、X射线电子衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等手段对碳点进行了形貌和结构表征,结果表明,所制得的碳点为无定形态,其表面含有羟基（-OH）和羧基（-COOH）等活性基团。利用能量转移Frster理论,确定CDs和EB之间发生了荧光共振能量转移,从而在CDs和EB之间构建了荧光共振能量转移体系。并考察了影响荧光共振能量转移效应测定培氟沙星的重要因素,如反应介质和酸度、反应时间、供体和受体的浓度和盐效应等。结果表明,在pH 3.0的磷酸盐（PBS）缓冲溶液中,以340 nm为激发波长,碳点将能量转移给曙红B,使得曙红B的荧光信号增强。加入培氟沙星之后,由于培氟沙星与碳点之间相互作用,从而使得碳点的荧光显著增强。并且在优化的实验条件下,培氟沙星的浓度在0.0168~6.71 μg·mL-1范围内与体系的荧光强度改变值（ΔF）之间有较好的线性关系,检出限为0.072 5 ng·mL-1（3s/k,n=11）。一些常见的阳离子（如Fe3+,Al3+,Ca2+,Zn2+,Cr3+,Co2+,Cu2+,Mn2+等）、阴离子（如Cl-,NO-₃,I-,S2-,SCN-,SO2-₄,Br-,NO-₂,IO-₃,F-,ClO-₃,SO2-₃等）和药物（异烟肼,抗坏血酸和肝素钠）及三聚氰胺均不影响培氟沙星含量的测定。将该方法用于甲磺酸培氟沙星胶囊和片剂中PEFL含量的测定,回收率为100.4%~105.1%,相对标准偏差（RSD,n=5）均不大于2.5%,表明该方法可用于甲磺酸培氟沙星药物中培氟沙星的实际检测。该方法具有灵敏度高、选择性好等优点。     

载流子热迁移对自组织量子点光致荧光的影响

自组织量子点光致荧光的温度依赖性研究对实现高效的量子点光电器件有着非常重要的意义,而量子点中载流子的动力学过程会对量子点光致荧光产生直接影响。采用稳态速率方程模型,在考虑了自组织量子点中载流子热迁移的情况下,模拟获得了不同温度下自组织量子点的光致荧光光谱,并着重研究了三组具有不同基态能量的量子点的光致荧光强度随温度的变化。研究表明,随着温度升高,基态能量较高的量子点光致荧光强度减弱,而基态能量较低的量子点光致荧光强度则增强,当温度达到一定值时,所有量子点的光致荧光都将发生热猝灭。     

基于MPA包覆的Mn掺杂ZnS量子点/米托蒽醌复合体系对DNA的检测

利用3-羟基丙酸(MPA)包覆的Mn掺杂Zn S量子点与盐酸米托蒽醌(MTX)构建了一种可简单测定DNA的磷光复合体系。该体系以MTX作为良好的电子受体,通过光诱导电子转移(PIET)原理猝灭Mn掺杂Zn S量子点的室温磷光(RTP)。当体系中加入DNA后,DNA通过静电和嵌插作用与MTX结合,形成更稳定的复合物,并使MTX从Mn掺杂Zn S量子点表面脱离,Mn掺杂Zn S量子点的RTP恢复,从而实现了对DNA的痕量检测。该体系检测DNA的线性范围为0.1~20 mg·L~(-1),检出限为0.07 mg·L~(-1)。该方法可有效避免其他共存物质的干扰并可应用于实际生物样品中DNA含量的快捷测定。     

CdSeS量子点的光吸收谱亚结构和光致发光激发谱分析

用光致发光激发(PLE)谱分析吸收谱的亚结构。实验样品是共熔法制备的CdSeS量子点玻璃,量子点的生长时间分别为2h和4h,高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析得到样品中量子点的平均直径分别为3．6nm和3．8nm。在室温下对样品进行了光吸收谱和光致发光激发谱研究。光吸收谱显示了量子尺寸效应,光致发光激发谱中低能端有两个明显的峰。考虑价带简并以及电子与空穴之间的相互作用,通过理论分析和数值计算,得到1S3/2-1Se和2S3/2-1Se的跃迁能量及其随量子点半径的变化,由此确认光致发光激发谱中的两个峰分别为1S3/2-1Se和2S3/2-1Se跃迁。     

基于氮化碳量子点和金纳米簇的尿液中胰蛋白酶高灵敏度荧光检测研究

胰蛋白酶生产障碍会阻碍消化过程,在胰腺组织以外产生胰蛋白酶可能涉及癌症过程。胰蛋白酶明显增高可能表明胰腺炎或者慢性肾功能衰竭等病症的发生,它的含量与生命活动息息相关,简单并及时监测胰蛋白酶含量对疾病的诊断具有重要的参考价值。因此,该研究构建氮化碳量子点和金纳米簇（CNQDs和AuNCs）的复合纳米探针检测尿液中胰蛋白酶含量。通过煅烧三聚氰胺获得氮化碳粉末,并将氮化碳粉末作为原材料通过溶剂热法合成了发射峰在440 nm的类石墨相氮化碳量子点（CNQDs）。牛血清蛋白（BSA）和CNQDs两者同时作为还原剂和稳定剂合成了金纳米簇（AuNCs）,且AuNCs吸附在氮化碳量子点表面形成具有双发射性质的CNQD-AuNCs复合荧光纳米材料,发射波长分别为440 nm（CNQD的发射波长）和650 nm（AuNC的发射波长）。由于胰蛋白酶能特异性的水解CNQD-AuNCs中的牛血清蛋白,导致牛血清蛋白结构被破坏,从而破坏AuNCs稳定的结构,使得其沉淀聚集,引起荧光猝灭。由于AuNCs产生的650 nm处的荧光被猝灭,而CNQDs产生的440 nm处的荧光不受影响,CNQD-AuNCs复合荧光纳米探针产生比率型荧光信号响应。利用比率型荧光信号的变化情况,可实现胰蛋白酶的定量检测。CNQD-AuNCs探针在650 nm处的荧光强度随着胰蛋白酶浓度的增加而逐渐下降,而440 nm处的荧光强度保持不变。胰蛋白酶在一定浓度下（10～400 ng·mL-1）与荧光强度比值（I₆₅₀/I₄₄₀）呈良好的线性关系,建立的线性方程为y=2.471-0.004x[y为荧光强度比值（I₆₅₀/I₄₄₀）,x为胰蛋白酶的浓度（ng·mL-1）],相关系数（R2）高达0.997 6,检测限为1.5 ng·mL-1（3倍信噪比）。利用建立的荧光法检测尿液中胰蛋白酶（实际含量分别为50,100和150 ng·mL-1）,检测得到的平均含量分别为52.41,103.25和154.39 ng·mL-1。尿液中胰蛋白酶的回收率和相对标准偏差范围分别为102.93%～104.82%和3.57%～4.16%。结果表明,利用荧光强度比值（I₆₅₀/I₄₄₀）作为胰蛋白酶定量检测的信号,能够校正外界影响因素的干扰,克服单一荧光信号易受光漂白、探针浓度、激发光强度以及光程等外界因素的影响的缺点。基于CNQD-AuNCs建立的比率型荧光分析方法能够实现尿液中胰蛋白酶的高灵敏度和高特异性检测,为实际样品中胰蛋白酶的检测提供科学依据。     

氮掺杂碳量子点的合成及作为荧光探针对Hg~(2+)的检测

与传统量子点相比,碳量子点作为一种新型的荧光碳纳米材料,由于其良好的生物相容性、易于表面功能化、低毒性等优点受到了广泛关注。采用柠檬酸为碳源,氨水为氮源,热解法制备出水溶性好的氮掺杂碳量子点(NCDs)。透射电镜(TEM)观察NCDs的粒径在3nm左右;X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱(FIIR)证明NCDs的表面被羧基、氨基、羟基、羰基等官能团功能化,说明NCDs有很好的水溶性。研究还发现Hg~(2+)对NCDs的荧光有良好的猝灭作用,可作为荧光探针检测水中Hg~(2+)含量。在PBS缓冲液中(0.1mol·L~(-1) pH 7.0),NCDs的荧光猝灭率(F/F0)与汞离子浓度在0.001~0.1μmol·L~(-1)之间存在良好的线性关系,检出限为2.1nmol·L~(-1)。该方法灵敏度高、选择性好、方法简便,可应用于Hg~(2+)快速、灵敏的检测。     

Investigation of Novel Quantum Dots/Proteins/Cellulose Bioconjugate Using NSOM and Fluorescence

We investigated the engineered bioconjugate of cadmium selenide core/zinc sulfide shell, (CdSe)ZnS, quantum dots (QDs) with genetically modified proteins using fluorescence spectroscopy, near-field scanning optical microscopy (NSOM) and spectroscopy (NSOS). The protein polymer was allowed to self-assemble to the bacterial microcrystalline cellulose surface through the cellulosic binding domain. Results from the sample containing the QDs/protein/cellulose assemblies suggest that QDs were arrayed along the cellulose surface. The spectroscopic change of spectroscopic properties of the QDs upon bioconjugation, indicating the interaction among the immobilized QDs and between the constructed protein and QDs.