谷胱甘肽配位的碲化镉量子点的合成与应用文献综述

 2021-09-25 01:15:17

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1.1 引言

信息、能源和材料是人类文明发展的三大发现，其中材料是核心部分。而纳 米材料是其中最富有活力和研究内涵的一个学科分支，近几十年来一直是各国科 学家研究的热点。纳米材料指的是在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围 (一般为 1~100 nm)或者由他们作为基本单元构成的材料。由于在此尺度范围内，大部分物资都以单晶的形式存在，所以这些材料也称为纳米晶体。通过维数划分，纳米材料的基本单元可以分为四类：零维，指纳米微粒、原子团簇等，又可称为量子点 (quantum dot, QD)； 一维，,, , 如纳米丝、纳米棒、纳米管等， 又可称为量子线 (quantum wire, QWR)；二维，如超薄膜、多层膜和超晶格等，又可称之为量子阱 (quantum well, QW)；三维，如体相纳米材料。在所有的纳米材料中，量子点纳米晶由于具有真正尺寸依赖的光学性能[1,2]，已广泛应用于太阳能电池[3,4]、光电设备[5,6]、 传感器[7,8]以及生物标记[9,10]等领域。量子点纳米晶是三维尺寸均被限制在纳米尺度范围之内，由相对小数目的原子和分子组成的原子簇。由于量子点纳米晶的尺寸与光波波长、德布罗意波波长以及超导态的相干长度等物理特征尺寸相当或更小，使得纳米晶晶体周期性的边界条件被破坏，其表面层附近的原子密度减小，电子的平均自由程变短，导致纳米晶内部电子的局域性和相干性增强。此外，量 子点纳米晶尺寸的下降还会使体系内包含的原子数大大下降，从而导致原来宏观 固定的准连续态能带转变为离散的能级。这些独特的物理特性导致量子点纳米晶 显示出与常规材料不同的声、光、电、磁、热以及力学等性能。因此，研制各种新型的量子点纳米晶材料已成为新材料开发的一条重要途径。

1.2量子点纳米晶的概念

量子点(quantumdots，QDs)是由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级。量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由IIB～ⅥA或IIIA～VA元素组成)制成的、稳定直径在2～20 nm的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由IIB．VIA族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或IIIA．VA族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的纳米性质。

1.3量子点纳米晶的性质

(l)量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。

通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。以CdTe量子为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm

(2)量子点具有很好的光稳定性。

量子点的荧光强度比最常用的有机荧光材料罗丹明6G高20倍，它的稳定性更是罗丹明6G的100倍以上。因此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了有力的工具。

(3)量子点具有宽的激发谱和窄的发射谱。

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