碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用

碳量子点（carbon dots,CDs）是一种具有强荧光、荧光波长可调、无光漂白等特性的新型荧光纳米粒子,其制备简单、成本低,而且具有良好的生物相容性和低毒性,在光电器件、生物传感及药物载体等领域展现出广阔的应用前景。其具有的独特激发依赖荧光特性是指随着激发波长的改变,其发射波长将随之改变,所以,通过调节激发波长即可实现CDs的连续全色发射,可为其在多色成像生物领域提供可能性。此外,在长波长激发下,CDs发射波长甚至可以延续到近红外区域,展现出在活体成像领域的应用前景。因此,探索CDs激发依赖荧光特性的机理是非常重要的,这将为实现CDs的激发依赖荧光特性提供理论指导。本文就近年来人们对于CDs激发依赖荧光特性的研究进行了综述,重点概述了CDs激发依赖荧光特性的机理、调控实现CDs激发依赖荧光特性的方法及CDs激发依赖荧光特性的应用。目前,CDs激发依赖荧光特性的机理主要包括：不同表面态的分布、宽的尺寸分布、碳核结构的存在及周围慢的溶剂弛豫;实现CDs激发依赖荧光特性的方法主要有：对表面态的控制、尺寸分布的控制及碳核结构的控制;CDs激发依赖荧光特性的应用主要表现在细胞成像和光电器件。最后,对这一特性研究中尚存在的问题进行了总结并且展望了其发展前景。     

脉冲激光制备发光碳纳米颗粒

利用毫秒脉冲激光辐照石墨悬浮液制备了超细碳纳米颗粒, 经过有机聚合物PEG 2000N的表面修饰, 碳纳米颗粒发出了较强的可见光, 并具有双光子激发的特征. 利用硫酸奎宁作参比, 测得碳纳米颗粒的荧光量子产率为6.3%. 石墨颗粒通过吸收激光能量快速升温并升华, 形成了大量的碳蒸气; 在周围液体介质的冷却下, 通过凝聚形成了碳纳米颗粒. 由于尺寸量子限制效应, 经过有机聚合物修饰后, 碳纳米颗粒表面产生了能量势阱, 导致了碳纳米颗粒的可见光发射. 发光的碳纳米颗粒具有无毒、化学惰性和良好的生物相容性, 在生物医药领域具有重要的应用价值.     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

表面修饰CdS和(CdS)ZnS纳米晶的性能研究

在水相中合成了CdS纳米微粒,以ZnS对其进行表面修饰,得到具有核壳结构的(CdS)ZnS水溶性纳米晶。采用红外光谱、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)表征其粒度和形貌,紫外-可见吸收光谱(UV)、荧光光谱表征其光学特性。制得的CdS近似呈球形,直径为8nm;CdS纳米颗粒表面经ZnS修饰后,其荧光发射峰强度显著增强,表面态发射减弱。     

碳点在潜在指纹显影中的应用进展

碳点(CDs)是一种尺寸在10 nm以下的新型纳米材料,由于其独特的发光性能、低毒和环保等特点,在潜指纹检测中展现出了巨大的应用潜力。在潜指纹检测中,碳点的荧光特性可以帮助提高潜指纹的成像和识别能力。本文综述了碳点的合成方法、发光机理及其在潜指纹检测中的应用。通过合成方法优选、元素掺杂、前驱体调控、表面改性等手段可以调控碳点的荧光发射波长;再将碳点纳米粒子均匀分散在天然或常规材料上,所获得的碳点纳米复合材料可以避免因碳点纳米粒子聚集而引发的荧光淬灭现象,保留碳点的荧光性能,并且更适用于潜在指纹显现的常规操作。本文展望了在潜在指纹显影研究中碳点的未来发展方向,通过不断的改进和创新,期许为刑事科学技术领域的研究工作提供重要参考。     

电化学法合成荧光碳纳米粒子及性能表征

介绍了一种通过电化学氧化-还原循环的方法的制备碳纳米粒子并对其相关性质进行了表征.透射电镜结果表明,制备的纳米粒子粒径大小分布在(2.5±0.3)nm区间,而且其晶格间距为0.33nm左右,完全符合石墨的晶体特征.荧光光谱显示,该粒子在456nm具有稳定的可见光发射,其荧光量子效率达到了0.11.此外还考察了纳米碳颗粒的电化学发光性质,结果表明,该粒子在电化学发光检测方面具有潜在的应用价值.     

基于聚乙烯亚胺碳纳米点的桑色素比率型荧光探针

利用水热合成法制备了一种基于聚乙烯亚胺的荧光碳纳米点,用光谱方法研究了其对桑色素的识别作用.结果表明,该碳纳米点对桑色素具有比率型荧光响应,且响应速度快、选择性和灵敏度高、抗干扰能力强.将桑色素加入到碳纳米点溶液中后,碳纳米点自身的荧光(460 nm)立即被猝灭,同时在555 nm处出现新的荧光发射峰并逐渐增强;其新发射峰(555 nm)与原发射峰(460 nm)的强度比值在此过程中呈线性增加.基于此,在1.0×10^-6～4.0×10^-5mol/L浓度范围内,可实现对桑色素的检测,该比率荧光响应非常灵敏,检出限可达3.0×10^-8mol/L.另外,该碳纳米点与常见金属离子、氨基酸及其它具有类似桑色素结构的黄酮醇均不反应,显示出对桑色素的高选择性.该检测方法的荧光强度随桑色素浓度的增加而逐渐增强,并伴随着由蓝色到黄色的荧光颜色变化,可实现对桑色素的可视化检测;同时该碳纳米点还可用于稀释胎牛血清中桑色素的定量检测.     

生物荧光氧化硅纳米颗粒的研制与应用

运用OP-10(壬基酚聚氧乙烯醚)/环己烷/氨水微乳液自组装体系合成了罗丹明B嵌入的荧光氧化硅纳米颗粒.通过电镜检测、光谱分析以及荧光猝灭试验研究了荧光颗粒的特性.将荧光纳米颗粒与培养细胞共培育后,通过激光扫描共聚焦显微镜和流式细胞仪研究了不同时间点细胞内荧光信号和荧光强度.结果表明,合成的荧光氧化硅纳米颗粒粒径小（约20 nm）,分布均匀,形态规则,表面光滑圆润,发光性质稳定.它可被体外培养细胞有效摄入,并可在培养细胞中检测到较强的荧光信号和较高的荧光强度.这提示生物荧光氧化硅纳米颗粒在细胞生物学、超微化学与免疫检测等领域将具有重要应用前景.     

硅纳米晶的制备及其在太阳电池中的应用研究

硅纳米晶由于量子限域效应的作用而产生了多种不同于体硅材料的新特性,如荧光效应显著、光学带隙可调等,因而在微电子、光伏、生物医学等领域受到极大的重视。本文介绍了分立的硅纳米晶颗粒和硅纳米晶薄膜的制备方法,并对比了不同方法制备硅纳米晶体的优缺点。着重介绍了硅纳米晶体在太阳电池中应用的几种方式,包括利用纯硅纳米晶薄膜制备太阳电池、硅纳米晶体与有机薄膜基质结合形成复合结构太阳电池、含有硅纳米晶颗粒的硅墨水在太阳电池中的应用等。     

荧光碳点在分析检测中的研究进展

碳点是一种具有强荧光、低毒性、荧光波长可调、无光闪烁等特性的新型荧光纳米粒子。经过近年来的发展,碳点的制备方法逐渐多样化,合成过程更加快捷、简便;使其在生化传感、环境检测等领域中得到了广泛应用。该文简述了碳点的特性及制备方法,综述了荧光碳点在金属离子、阴离子、有机小分子及生物大分子检测中的研究进展,最后提出了其发展过程存在的问题并对其应用前景进行了展望。     

ZnS:Co~(2+)半导体纳米晶的制备及性能研究

半导体纳米晶,由于其具有量子尺寸效应、介电限域效应、表面效应等而表现出一系列特殊而优良的发光特性,如发光效率高、荧光光谱窄而且对称、激发光谱宽并且连续分布,特别是通过改变纳米颗粒的尺寸及引入Co2+、Cr2+等二价过渡金属离子可以调控发射峰的位置,获得中红外波段发光的材料.这些特性使其在生物探针[1]、激光器[2]、光发射二极管[3]等方面都具有广阔的应用前景.     

比率式荧光纳米氧传感器

比率式荧光传感通过在同一传感基质中掺杂两种或两种以上对分析物具有不同响应的发光体,根据不同的光发射信号比值构建起来的光化学传感体系,能更好满足实际检测的需要。近年来,比率式荧光纳米传感器的构建已引起了人们的广泛关注。该文介绍了比率式荧光纳米氧传感器的制备方法、传感特性和应用情况,并对其传感检测的发展和应用前景进行了分析和展望。     

由蚕砂制备的碳量子点在不同激发、pH、金属离子、温度及极性环境下的荧光性质研究

碳量子点作为一种新兴的荧光纳米材料,具有粒径分布均匀、光稳定性好、激发-发射波长可调控、表面可修饰等优良的性质,兼具低毒性、生物相容性好等优点,在分析检测和生物成像等领域展现出广阔的应用前景。而蚕砂是家蚕的干燥粪便,简单易得。利用蚕砂作为碳量子点制备原料,采用微波合成的方法制备得到了一种平均水合粒径为4.86 nm,含氮、硫修饰的碳量子点材料,可作为针对激发波长、pH、金属离子浓度、温度及溶剂极性的变化有着显著响应特性的碳量子点型荧光探针。该探针的荧光最大发射波长随激发波长或pH的增加而红移;荧光强度随温度或pH的降低而增加;随着金属离子,特别是铜离子的加入而逐渐降低,并随着EDTA络离子的加入而逐渐回复。在多种溶剂中该探针均具有较好的溶解度,当换用不同极性的溶剂时,随着溶剂极性的增加荧光发射波长逐渐红移。荧光性质随多重环境参数变化为该碳量子点在未来的生物检测和成像领域提供了广阔的应用前景。     

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。     

壳聚糖-CdS复合膜制备及其对吡啶的传感特性

利用壳聚糖（CS）易于成膜的特点，模拟生物矿化，在有机物调制下通过异相成核生长制备了CS/CdS纳米颗粒复合膜.研究了成膜条件对膜的水热稳定性和发光性能的影响，以及CS/CdS纳米颗粒复合膜对水体中吡啶的响应特性.扫描电镜分析表明CS/CdS纳米颗粒复合膜均匀性好， CdS以物理掺杂方式均匀分布于CS薄膜中， CdS颗粒尺寸在70 nm左右.但薄膜荧光光谱位置和形状表明实际发光的CdS簇集体直径小于20 nm.由此推测电镜观察到的CdS颗粒可能是由许多CdS小颗粒聚集而成，小颗粒之间因有机物的存在而相互隔离. CS/CdS纳米颗粒复合膜的荧光发射对水体中吡啶的存在十分敏感，微量吡啶的存在会引起薄膜荧光发射急剧增强.除铜和碘离子外，水体系中其他常见离子对薄膜荧光发射没有显著影响，预期CS/CdS纳米颗粒复合薄膜有可能发展成为一种重要的水体系吡啶测定专用传感薄膜材料.     

水溶性吡啶萘酰亚胺-聚酰胺-胺荧光树形分子的合成、聚集诱导荧光增强及细胞成像

将具有聚集诱导荧光的4-(2-吡啶乙烯基)-1,8-萘酰亚胺单元通过酰胺化反应连接到聚酰胺-胺(PAMAM)树形分子上,制备了一种水溶性吡啶萘酰亚胺-聚酰胺-胺荧光树形分子PN-PAMAM.结构经核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外及高分辨质谱表征.吡啶萘酰亚胺-聚酰胺-胺树形分子PN-PAMAM具有明显的聚集诱导荧光增强(AIEE)特性.在固体态时的最大荧光发射波长为532 nm,紫外灯下发出黄绿色荧光.在纯水中的最大荧光发射波长为494 nm,荧光量子产率为4.42%.在水含量为60%的水/四氢呋喃混合溶液中,其荧光强度达到最大,荧光发射波长为485 nm,荧光量子产率增大到17.54%.制备了一种负载聚集诱导荧光染料PN-PAMAM的二氧化硅纳米粒子PN-PAMAM/Si O_2,测得该纳米粒子的荧光发射波长为473 nm,粒径约为40 nm.测定了水溶液中树形分子PN-PAMAM与乳腺癌细胞MCF-7共同孵化后的共聚焦荧光成像,得到清晰的蓝场荧光照片.研究表明,吡啶萘酰亚胺-聚酰胺-胺树形分子PN-PAMAM是一种水溶性荧光分子,具有明显的聚集诱导荧光增强特性,可广泛应用于肿瘤定位、生物追踪及纳米材料等重要领域.     

金团簇的荧光性质及其生物应用

金纳米团簇作为一类新型纳米材料具有独特的光学特性。当金纳米团簇颗粒的尺寸小到与电子的费米波长（〈1nm）相当时,由于量子尺寸效应,金颗粒会受激发射出荧光。作为一种新型荧光材料,金纳米团簇具有发光颜色随团簇尺寸可调、荧光不易猝灭等许多优势。本文主要综述了金纳米团簇的荧光性质及其在生物标记、生物成像以及生物检测等方面的应用...     

多功能水溶性聚合物配体制备纳米颗粒*

以多功能水溶性聚合物配体制备的纳米颗粒具有小尺寸、单分散、生物相容性良好的特点,同时还具备近红外荧光、超顺磁性等特殊物理性质,弥补了传统方法制备纳米颗粒的缺陷。本文综述了近年来多功能水溶性聚合物配体制备贵金属纳米颗粒、磁性纳米颗粒、纳米量子点以及复合结构纳米颗粒的进展;阐述了多功能水溶性聚合物配体在制备纳米颗粒方面的优势;分析了多功能水溶性聚合物的结构、分子量、浓度等因素对制备纳米颗粒的影响。最后,探讨了小尺寸、单分散、水溶性的纳米颗粒在配体交换、药物靶向传输体系、疾病检测、生物标签、核磁共振成像以及光电学等领域的应用,并展望了多功能水溶性聚合物配体制备纳米颗粒的研究方向。     

高稳定性荧光纳米SiO2的合成及其在磷脂巨型囊泡成像中的应用

在不同类型醇溶剂中,通过改进St?ber法合成了三种不同粒径的荧光纳米SiO2颗粒,并将其应用于磷脂巨型囊泡的成像.荧光光谱法检测数据显示,荧光纳米颗粒的粒径大小对荧光强度影响巨大,纳米颗粒粒径越小的荧光强度及存储稳定性越强;激光共聚焦显微镜检测结果及光漂白实验证实,所合成的荧光纳米SiO2颗粒具有较佳的荧光稳定性.荧...     

金属介电核壳结构复合材料的制备、性质及应用

金属介电核壳结构复合纳米颗粒因其独特的结构而具有许多奇异的性质,尤其表现在表面等离子体共振特性上。通过改变金属纳米颗粒的大小和核壳的相对尺寸,可实现光学共振在很宽波段内的可调特性。这一特性不仅在光子学,而且在生物光子学、生物医学等领域都有广泛的应用前景。本文介绍了几种金属介电核壳结构纳米颗粒的制备、性质及其应用。