【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量子點(diǎn)器件的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì), 是目前能帶工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分, 也是國(guó)際研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域[2]。由于量子點(diǎn)所具有的量子尺寸( 約束) 、量子隧穿、庫(kù)侖阻塞、量子干涉、多體關(guān)聯(lián)和非線性光學(xué)效應(yīng)明顯, 以及它在微電子、光電子器件, 超大規(guī)模集成電路和超高密度存儲(chǔ)以及量子計(jì)算等方面的潛在應(yīng)用優(yōu)勢(shì), 故在低維量子結(jié)構(gòu)的研究中, 對(duì)載流子施以盡可能多的空間限制, 制備零維量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)并開發(fā)其應(yīng)用, 、化學(xué)和材料等多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域, 內(nèi)容廣泛. 本文主要討論半導(dǎo)體量子點(diǎn)的制備、性質(zhì)和它可能的應(yīng)用[2]。 、量子點(diǎn)的制備 早期的發(fā)光量子點(diǎn) 是在有機(jī)溶劑中制備的, 其制備條件苛刻, 反應(yīng)步驟較復(fù)雜, 成本較高,給推廣應(yīng)用帶來了一定的困難. 因此, 研究在水溶液中直接合成半導(dǎo)體量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用具有重要意義。本文討論了用NaHSe 為前驅(qū)體在水相中合成CdSe量子點(diǎn) 的生長(zhǎng)過程和熒光性能在不同條件下的比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:選用NaHSe前驅(qū)體制備CdSe量子點(diǎn), 紫外吸收峰、熒光發(fā)射峰隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)有明顯籃移, 即粒徑在不斷長(zhǎng)大；隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)熒光發(fā)射譜的半峰寬逐漸變寬，制備反應(yīng)條件不同, 反應(yīng)相同的時(shí)間, 可以得到不同粒徑的量子點(diǎn)材料。、水相制備 水相制備CdSe量子點(diǎn)的方法很多本文主要以NaHSe為前驅(qū)體，以巰基乙酸為保護(hù)劑的制備方法。制備中以巰基乙酸為穩(wěn)定劑是防止制備的量子點(diǎn)發(fā)生團(tuán)聚。巰基乙酸又名硫代甘醇酸或硫代乙醇酸，或硫醇代乙酸，為羥基乙酸的相應(yīng)含硫化合物，也是最簡(jiǎn)單的硫基羧酸， 分子式為HSCH2COOH 或C2H4O2S，縮寫為TGA。巰基乙酸分子中含有羧基和巰基，具有羧酸和硫醇兩者的典型反應(yīng)，能生成鹽、酯、硫胺等化合物，以巰基乙酸為原料的系列精細(xì)化學(xué)品有著廣泛的市場(chǎng)和前景。該產(chǎn)品為醫(yī)藥芬那露、獸藥地克珠利的中間體，也可用作抗氧劑、催化劑及生化研究，還可用于鑒定鐵、鉬、銀、鋁、錫等的試劑，其衍生物還可用作脫毛劑、卷發(fā)劑、聚氯乙烯加工的熱穩(wěn)定劑、石油工業(yè)中的緩蝕劑、選礦助劑以及有機(jī)合成中間體等[3] 。在制備當(dāng)中所用到的反應(yīng)方程式為: （前驅(qū)體的配制） 上述反應(yīng)式可見:還原性較強(qiáng)，因此，在制備前驅(qū)體過程中，應(yīng)注意防止被氧化，和粉的反應(yīng)劇烈，并伴隨放出大量氣體，在常溫常壓下反應(yīng)也能夠進(jìn)行。 量子點(diǎn)材料的應(yīng)用 隨著量子點(diǎn)材料的深入研究，量子點(diǎn)材料的應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬，已經(jīng)受到廣大科研者的關(guān)注。主要從量子點(diǎn)的光電性能進(jìn)行研究，像生物熒光探針、量子點(diǎn)太陽能電池、量子點(diǎn)激光器、量子點(diǎn)染色劑等領(lǐng)域都主要對(duì)量子點(diǎn)的光電性能進(jìn)行研究。由于量子點(diǎn)受制備條件不完善研究進(jìn)行緩慢，因此基礎(chǔ)的制備成為研究的重點(diǎn)。 量子點(diǎn)在生命科學(xué)中的運(yùn)用 1998 年, Alivisatos和Nie 兩個(gè)研究小組分別提出量子點(diǎn)可作為生物探針, 并且適用于活細(xì)胞體系的理論。解決了如何將水溶性量子點(diǎn)通過表面的活性基團(tuán)與生物大分子偶聯(lián)的問題。Alivisatos 等報(bào)道可以通過靜電引力、氫鍵作用或特異的配體受體相互作用將生物分子結(jié)合在量子點(diǎn)的表面。他們采用兩種大小不同的量子點(diǎn)標(biāo)記小白鼠的纖維細(xì)胞, 一種發(fā)射綠色熒光, 一種發(fā)射紅色熒光, 并且將發(fā)射紅色熒光的量子點(diǎn)特異地標(biāo)記在F肌動(dòng)蛋白絲上, 而發(fā)射綠光的量子點(diǎn)與尿素和乙酸結(jié)合, 這樣的量子點(diǎn)與細(xì)胞核具有高親和力, 并且可以同時(shí)在細(xì)胞中觀察到紅色和綠色的熒光。[1] 量子點(diǎn)可能會(huì)在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。研究人員們已發(fā)現(xiàn)可以用量子點(diǎn)來監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)部或細(xì)胞表面的蛋白質(zhì), 即可以用量子點(diǎn)來標(biāo)記一個(gè)蛋白質(zhì), 作為一種觀察細(xì)胞活動(dòng)事件的方法。這將幫助我們更深刻的理解細(xì)胞是怎樣工作的, 也有可能會(huì)改變細(xì)胞生物學(xué)家設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法。用熒光染料分子對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的組分進(jìn)行標(biāo)記,是一種廣泛應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)研究的方法。如果能夠解決不同材料的量子點(diǎn)與生物分子偶聯(lián)的問題,就可以用量子點(diǎn)來代替很多熒光染料分子, 從而在細(xì)胞器定位、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、原位雜交、胞內(nèi)組分的運(yùn)動(dòng)和遷移等研究中發(fā)揮巨大作用。例如, 可以將量子點(diǎn)交聯(lián)在特異性抗體上, 而這些抗體是可以和細(xì)胞內(nèi)不同的細(xì)胞器或骨架系統(tǒng)特異性結(jié)合, 就相當(dāng)于給各種細(xì)胞器或骨架系統(tǒng)貼上了“ 標(biāo)簽”, 可以分辨不同的細(xì)胞器或骨架系統(tǒng), 進(jìn)行詳盡研究。由于大小不同、材料不同的量子點(diǎn)受到光激發(fā)后發(fā)出一系列不同顏色( 光譜) 的光, 且發(fā)射的熒光強(qiáng)度足以使光學(xué)設(shè)備檢測(cè)到單獨(dú)的量子點(diǎn)。加之量子點(diǎn)很穩(wěn)定, 一般在數(shù)個(gè)小時(shí)之內(nèi)可經(jīng)受反復(fù)的激發(fā), 而光學(xué)特性不會(huì)有明顯變化。假如兩個(gè)生物分子之間可發(fā)生相互作用, 則標(biāo)記其上的不同的量子點(diǎn)就會(huì)因此互相靠近, 那么在這一區(qū)域中的光譜就會(huì)發(fā)生變化, 成為兩個(gè)光譜的疊加, 在合適的條件下, 甚至可能發(fā)生能量轉(zhuǎn)移, 即受體量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)。如果將某一生物過程中的有關(guān)生物分子標(biāo)記上不同顏色的量子點(diǎn), 就可能制作一個(gè)監(jiān)測(cè)活細(xì)胞中這一過程中生物分子之間相互作用的動(dòng)畫。量子點(diǎn)有可能成為篩選藥物的有力工具。通常, 一個(gè)有效的藥物為達(dá)到所需的藥效往往要和數(shù)個(gè)不同的靶分子結(jié)合, 同時(shí)要避開其他的一些靶位點(diǎn)以避免副作用。將不同顏色的量子點(diǎn)與藥物的不同的靶分子結(jié)合, 就可以一次性檢測(cè)藥物的作用靶分子。假如一種藥物上只展示出藍(lán)色、淺綠色、綠色等藥效所需作用的靶分子, 同時(shí)不顯示出橙色、黃色、紅色這些代表副作用的靶分子, 則說明已成功找到一種有效的藥物。量子點(diǎn)在細(xì)胞生物學(xué)中的應(yīng)用也可能會(huì)為將來藥物作用機(jī)制的研究提供非常有價(jià)值的方法和信息。量子點(diǎn)還可能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像, 由于可見光最多只能穿透毫米級(jí)厚度的組織, 而紅外光則可穿透厘米級(jí)厚度的組織, 因此將某些在紅外區(qū)發(fā)光的量子點(diǎn)標(biāo)記到組織或細(xì)胞內(nèi)的特異組分上, 并用紅外光激發(fā), 就可以通過成像檢測(cè)的方法來分析研究組織內(nèi)部的情況, 達(dá)到診斷的目的。 量子點(diǎn)在化學(xué)電池領(lǐng)域的運(yùn)用 目前, 人類正面臨著環(huán)境不斷惡化和能源日漸短缺的嚴(yán)重問題, 加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和開發(fā)清潔能源是各國(guó)政府所高度