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核殼量子點(diǎn)綜述及科普知識(shí)-杭州新喬生物

關(guān)鍵詞：

CdSe-ZnS quantum dots 硒化鎘-硫化鋅量子點(diǎn) CdS-ZnS quantumdots ZnSe/ZnS-PEG-NH2

硫化鎘-硫化鋅熒光量子點(diǎn)InP-ZnS quantum dots磷化銦-硫化鋅熒光量子點(diǎn) PEG包裹量子點(diǎn)

水溶性多糖修飾核殼量子點(diǎn)InP/ZnS Quantum Dots價(jià)格 CdS/ZnS量子點(diǎn)油溶性CdS/ZnS QDs

ZnSe/ZnS，CdS/ZnS，CdSe/ZnS，InP/ZnS量子點(diǎn) 杭州新喬生物科技有限公司國(guó)內(nèi)供應(yīng)商

量子點(diǎn)具有大的表面效應(yīng)，隨著尺寸的減小其表面原子數(shù)增加，表面積與整體體積的比急劇增大，表面能增大，表面大量的不飽和懸鍵嚴(yán)重破壞了晶格周期性，導(dǎo)致在量子點(diǎn)表面形成了眾多空穴和電子缺陷態(tài)，影響量子點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)。增加量子點(diǎn)的發(fā)光效率和光、化學(xué)穩(wěn)定性就需要鈍化量子點(diǎn)的表面態(tài)。一般有兩種方法：①量子點(diǎn)表面修飾有機(jī)配體；②量子點(diǎn)表面包覆無(wú)機(jī)殼層。有機(jī)配體不能同時(shí)鈍化量子點(diǎn)表面的電子和空穴陷阱態(tài)，且易受水、氧侵蝕和光降解，不能使量子點(diǎn)保持長(zhǎng)期的有效發(fā)光和穩(wěn)定性。

（核@殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)示意圖）

根據(jù)半導(dǎo)體材料的帶隙能級(jí)相對(duì)位置，核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)可以分為Ⅰ-型、Ⅱ-型和反Ⅰ-型三類(lèi)，Ⅰ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子中，殼層半導(dǎo)體材料的帶隙比核的大，使電子和空穴都限制在核內(nèi)；Ⅱ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)中，殼層半導(dǎo)體材料的價(jià)帶邊或?qū)н呂挥诤说膸吨g，被激發(fā)后，電子和空穴分離在核殼不同區(qū)域；反Ⅰ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)中，殼層半導(dǎo)體材料的帶隙比核的小，依賴(lài)于殼層的厚度，電子和空穴被部分或全部的離域到殼層里。

（不同類(lèi)型的核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的能級(jí)排列示意圖）

Ⅰ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的能級(jí)排列，如圖所示，其殼層被用于鈍化量子點(diǎn)的表面態(tài)，目的是提高量子點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)。殼層起到使光激活核的表面與周?chē)橘|(zhì)物理分離的作用，減少發(fā)光性質(zhì)對(duì)水、氧等引起的量子點(diǎn)表面局域環(huán)境改變的敏感性。與裸核量子點(diǎn)相比，核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)通常表現(xiàn)出增強(qiáng)的光穩(wěn)定性，同時(shí)，殼層減少了裸核量子點(diǎn)表面懸鍵（載流子陷阱態(tài)）的數(shù)量，提高了量子點(diǎn)的發(fā)光效率。殼層生長(zhǎng)伴隨著量子點(diǎn)的吸收譜激子吸收峰和發(fā)射譜峰位紅移（5-10nm），是由于電子或空穴擴(kuò)散到殼層里引起的。

Ⅱ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的能級(jí)排列，如圖所示，其殼層生長(zhǎng)的目的是使量子點(diǎn)的發(fā)光波長(zhǎng)有較大的紅移。錯(cuò)位的能級(jí)排列形成比核與殼層半導(dǎo)體材料的帶隙都小的有效發(fā)光帶隙，可以通過(guò)調(diào)控殼層厚度來(lái)改變發(fā)光波長(zhǎng)，進(jìn)而獲得其他半導(dǎo)體材料不能直接實(shí)現(xiàn)的發(fā)光波段，尤其被應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)近紅外區(qū)域的發(fā)光。與Ⅰ-型核/殼量子點(diǎn)不同的是，由于電子或空穴波函數(shù)重疊減小，Ⅱ-型型核/殼量子點(diǎn)的熒光衰減壽命明顯變長(zhǎng)。

反Ⅰ-型核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的能級(jí)排列，如圖所示，其中載流子被部分離域到殼層里，發(fā)光波長(zhǎng)可以通過(guò)改變殼層厚度來(lái)調(diào)節(jié)。典型的研究系統(tǒng)有CdS/HgS，CdS/CdSe和ZnSe/CdSe核/殼量子點(diǎn)，在這些量子點(diǎn)表面再包覆一個(gè)更寬帶隙的殼層，可以提高發(fā)光效率和抑制光漂白。

為了進(jìn)一步改進(jìn)Ⅰ-型、Ⅱ-型和反Ⅰ-型量子點(diǎn)的發(fā)光與電學(xué)性質(zhì)，通常在它們表面再包覆合適的表面殼層，形成多殼層結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。

（多殼層結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)和量子點(diǎn)量子阱的能級(jí)排列示意圖）

核殼量子點(diǎn)的制備方法可以分為兩類(lèi)：膠體化學(xué)法和外延生長(zhǎng)法。

膠體量子點(diǎn)通常采用有機(jī)金屬前軀體高溫?zé)岱纸獾姆椒ê铣桑ǔ㈥庪x子前驅(qū)體快速注入到含有陽(yáng)離子前驅(qū)體的高溫反應(yīng)溶液中也被稱(chēng)為高溫?zé)嶙⑷敕ǎ浞磻?yīng)機(jī)理是反應(yīng)前驅(qū)體濃度瞬間過(guò)飽和、超過(guò)成核的臨界點(diǎn)，迅速獲得單分散的晶核，將量子點(diǎn)的成核過(guò)程和生長(zhǎng)過(guò)程分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了快速成核和緩慢生長(zhǎng)，此方法易于控制量子點(diǎn)的尺寸和單分散性（如下圖所示）。

高溫?zé)嶙⑷敕ê铣珊藲そY(jié)構(gòu)量子點(diǎn)可以通過(guò)兩步來(lái)法實(shí)現(xiàn)：①合成裸核量子點(diǎn)，隨后在室溫下經(jīng)過(guò)正己烷與甲醇的混合溶液反復(fù)萃取、再加入丙酮等離心去掉反應(yīng)溶劑和副產(chǎn)物來(lái)純化量子點(diǎn)，純化時(shí)還可以通過(guò)選擇不同的離心速度來(lái)去掉大尺寸和小尺寸的裸核量子點(diǎn)，后留下中間尺寸、粒徑較均一的裸核量子點(diǎn)；②將裸核量子點(diǎn)重新分散在反應(yīng)溶液中，包覆表面殼層（為了阻止殼層半導(dǎo)體材料獨(dú)立成核:一方面，通常殼層的生長(zhǎng)溫度低于成核溫度；另一方面，殼層半導(dǎo)體材料的前驅(qū)體要用注射器緩慢加入到反應(yīng)溶液中）。

   核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)中對(duì)殼層厚度的控制是十分有意義的。如果殼層厚度過(guò)薄，

對(duì)裸核量子點(diǎn)的表面鈍化將不有效，導(dǎo)致差的發(fā)光穩(wěn)定性。相反，如果殼層厚度

過(guò)厚，將由晶格失配產(chǎn)生晶格應(yīng)變，同時(shí)伴隨著在核殼界面處形成缺陷態(tài)。

核/殼結(jié)構(gòu)多元合金量子點(diǎn)的合成可以通過(guò)將陰離子前驅(qū)體一步注入到高溫下混合有核和殼層半導(dǎo)體材料的陽(yáng)離子前驅(qū)體及穩(wěn)定劑的反應(yīng)溶液中合成。由于核殼前驅(qū)體的反應(yīng)速率不同，先生成晶核，再逐漸生長(zhǎng)合金化的殼層，后形成單分散的核/殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)。

核殼結(jié)構(gòu)摻雜量子點(diǎn)的合生長(zhǎng)摻雜方式，是先合成基質(zhì)晶核，然后在晶核的表面吸附摻雜離子，再在吸附有摻雜離子的基質(zhì)，晶核表面包覆基質(zhì)殼層。此方法摻雜均一性、摻雜濃度及徑向位置具有可控性。

量子點(diǎn)做為生物標(biāo)記物可以標(biāo)記諸如蛋白質(zhì)，核酸、生物酶等大分子，也可以將量子點(diǎn)與細(xì)胞膜表面生物分子特異性結(jié)合，從而間接地將量子點(diǎn)標(biāo)記在細(xì)胞表面，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞成像。量子點(diǎn)與傳榮熒光染料的優(yōu)劣對(duì)比如下圖：

分子信標(biāo)一種可以識(shí)別特異性核酸序列的熒光探針，將其同量子點(diǎn)連接后，檢測(cè)特定的核酸或蛋白質(zhì)其現(xiàn)象將更加明顯。

量子點(diǎn)早是作為檢測(cè)金屬離子的熒光探針，水相合成的CdS量子點(diǎn)這種探針只對(duì)銅、鐵和鋅離子具有響應(yīng)，其原理是銅離子對(duì)硫代甘油包覆的CdS量子點(diǎn)有淬滅作用，而鋅離子對(duì)CdS量子點(diǎn)則有熒光增強(qiáng)效果。

杭州新喬生物科技有限公司是國(guó)內(nèi)的熒光量子點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)家我公司可以提供各種熒光量子點(diǎn)定制產(chǎn)品：

聚苯乙烯修飾CdSe/ZnS熒光量子點(diǎn)

PVB/QDs聚乙烯醇縮丁醛修飾量子點(diǎn)

氨基羧基修飾熒光量子點(diǎn)

巰基功能化熒光量子點(diǎn)

DSPE-PEG磷脂修飾量子點(diǎn)

CdTe近紅外量子點(diǎn)

RGD多肽修飾量子點(diǎn)QDs

BSA包裹的ZnS量子點(diǎn)(BSA-ZnS QDs)

溶菌酶(Lyz)修飾量子點(diǎn)

MPA包裹的ZnS量子點(diǎn)(MPA-ZnS QDs)

牛血清白蛋白修飾水溶性CdTe量子點(diǎn)

玉米醇蛋白修飾的硫化鎘量子點(diǎn)

葉酸白蛋白納米粒修飾量子點(diǎn)

3-巰基丙酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)

PAA-DSPE修飾的CdSe量子點(diǎn)

L-半胱氨酸修飾的CdTe量子點(diǎn)

近紅外量子點(diǎn)CuInS2/ZnS

巰基環(huán)糊精修飾量子點(diǎn)CD@QDs

水溶性CdSe@ZnS量子點(diǎn)

巰基修飾的 CdSe/ZnS 量子點(diǎn)

谷胱甘肽 (GSH)修飾的CdTe量子點(diǎn)

溶菌酶修飾的CdTe量子點(diǎn)

聚乙烯亞胺(PEI)修飾量子點(diǎn)

殼聚糖包裹AgInS2熒光量子點(diǎn)

多糖海藻酸鈉包裹量子點(diǎn)

羧甲基纖維素/溶菌酶修飾量子點(diǎn)

葡聚糖、蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素修飾熒光量子點(diǎn)

生物蛋白多糖多肽修飾熒光量子點(diǎn)

MAA修飾ZnO量子點(diǎn)

聚合物表面修飾量子點(diǎn)

PAA-PEG-FA氨基聚合物修飾量子點(diǎn)

氨基修飾的ZnO量子點(diǎn)

CdSe量子點(diǎn)修飾物DSPE-PAA

聚3-甲基噻吩修飾量子點(diǎn)，光電化學(xué)修飾量子點(diǎn)

近紅外PbS量子點(diǎn)

聚倍半硅氧烷POSS修飾量子點(diǎn)

葉酸修飾碳量子點(diǎn)

二氧化硅聚合物修飾水溶性Cdse/ZnS熒光量子點(diǎn)

偶氮苯修飾CdSe/ZnS核殼量子點(diǎn)

PEG-PLA修飾核殼量子點(diǎn)

聚丙烯酸修飾核殼水溶性量子點(diǎn)

聚3-己基噻吩/硒化鎘量子點(diǎn)，P3HT修飾CdSe量子點(diǎn)

噻吩聚合物改性CdSe量子點(diǎn)

CdSe/P3HT復(fù)合納米晶

PAMAM修飾量子點(diǎn)

巰基丙酸(MPA)修飾CdSe/ZnTe量子點(diǎn)

聚馬來(lái)酸十六醇酯,PMAH修飾量子點(diǎn)

PNIPAM修飾熒光硅量子點(diǎn)

QDs/PLGA

二氧化硅包覆的碳量子點(diǎn)

脂質(zhì)體包裹的CdTe復(fù)合量子點(diǎn)

Fe3O4@CdSe四氧化三鐵熒光量子點(diǎn)

二氧化硅包裹量子點(diǎn)

PMMA修飾熒光量子點(diǎn)

PC@ QDs聚碳酸酯修飾量子點(diǎn)

聚丙烯酸功能化量子點(diǎn)

巰基吡啶表面功能化CdTe量子點(diǎn)

氨基功能化熒光碳量子點(diǎn)

功能化磁性納米量子點(diǎn)

生物功能化碳量子點(diǎn)

半胱胺功能化CdSe/ZnS量子點(diǎn)

PbS/CdS核/殼型量子點(diǎn)

聚乙烯亞胺修飾熒光量子點(diǎn)PEI@QDs

石墨烯量子點(diǎn)功能化金納米粒子

PEI功能化石墨烯量子點(diǎn)

蛋氨酸功能化石墨烯量子點(diǎn)

組氨酸功能化石墨烯量子點(diǎn)

十二胺功能化石墨烯量子點(diǎn)

甘氨酸功能化石墨烯量子點(diǎn)

免疫磁珠熒光量子點(diǎn)

N摻雜碳量子點(diǎn)

雙功能石墨烯量子點(diǎn)

透明質(zhì)酸修飾熒光量子點(diǎn)