Ⅱ-Ⅵ族量子点的发光特性及其在分析科学中的应用.pdfVIP

4 第37卷 ，第4期 安 徽 化 工 Vo1．37．No．4 2011年 8月 ANHUICHEMlCAL INDUSTRY Aug．2011 Ⅱ一Ⅵ族量子点的发光特性及其在分析科学中的应用 张 侠 (安徽省化工研究院，安徽 合肥 230041) 摘要：Ⅱ一Ⅵ族半导体量子点在可见光区具有特殊而优良的荧光性质，这一性质使其在太阳能电池 、发光器件等领域得到了广泛应用，随 着研究的深入，其在生物及化学分析领域的应用也逐渐成为研究热点。综述了Ⅱ一Ⅵ型量子点的荧光特性及其在分析科学中的应用。 关键词：量子点；荧光探针；荧光淬灭；分析化学 doi：10．3969／j．issn．1008-553X．2011．04．002 中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1008—553X(2011)04—0o04—03 量子点(QuantumDots，简称 QDs)是指半径接近或 有关外，还与其颗粒尺寸大小密切相关，颗粒尺寸越小， 小于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，也被称为 “人工 发射光波长越小。通过改变 Ⅱ一Ⅵ族半导体量子点的尺 分子”，其颗粒尺寸在 1～10nm之间，电子在晶体三个维 寸和化学组成可以使其荧光发射波长覆盖整个可见光 度上的运动都受到限制 ，因此 ，属于一种零维的半导体 区，实现从绿光到红光的颜色阶梯变化。以CdTe量子点 纳米材料。量子点在具有类似体相晶体的规则原子排列 为例，当它的粒径从 2．5nm变化到4．0rim时，它们的发 的同时，又具有表面效应、量子尺寸效应、量子限域效 射波长可以从 510am变化到660nm。因此，量子点的 应、宏观量子隧道效应，这使得其能带结构量子化，派生 尺寸可以影响其能隙的宽度，能隙宽度又决定了量子点 出与宏观体系和微观体系均不同的低维物性。Ⅱ一Ⅵ族 发射荧光的波长。在量子点的制备过程中，可以通过改 量子点是指第二副族元素(Zn、cd)和第六主族元素(O、 变反应条件控制纳米粒子的生长速度，进而很方便的得 s、se、Te)化合组成的量子点，因其具有特殊而优 良的可 到不同粒径即发射不同波长荧光的量子点。 见光区荧光发射性质，目前已广泛应用于太阳能电池、 (2)量子点具有宽而连续的激发光谱，即可以使用 半导体发光材料、光敏传感器等领域fl1。 小于其发射波长 10nm的任意波长激发光来激发量子 在生物标记和化学分析领域，探索和发展高可靠性、 点，而量子点的发射光谱谱峰较窄且无拖尾(半高峰全 高灵敏度的非同位素检测方法一直是各国学者研究的方 宽只有30nm左右)，单色性好。Ⅱ一Ⅵ族量子点如CdS、 向。荧光分析法是其中重要的分析方法之一，但传统的荧 CdSe、CdTe等的发射光谱跨越可见光谱区，实验中可以 光分析法在应用中存在一些难以克服的缺陷，大部分的 使用一种波长的激发光同时激发不同的QDs，而发射光 荧光试剂如有机荧光染料等存在光学稳定性差、激发光 谱几乎不会出现交叠，因此 ，可以同时标记不同的结构 谱窄、发射光谱宽且拖尾、易发生光漂白、与生物分子的 成分，获得多色图像，进行多元荧光检测。 背景荧光难以区分、自身存在毒性等不可忽视的缺点，导 量子点不同于有机染料的另一光学性质就是宽大 致其应用受到一定程度的限制。量子点作为一种新型的 的斯托克斯位移 (StokesShift)，能够避免发射光谱与激 纳米荧光材料，与传统的有机荧光染料相比，其在荧光强 发光谱的重叠，从而允许在低信号强度的情况下进行光 度、发光效率、稳定性、谱线宽度等方面都具有突出的优 谱学检测。 势和广阔的应用前景。本文以Ⅱ一Ⅵ族QDs为重点，介绍 (3)量子点的荧光寿命长达几十纳秒，远大于生物 了其光学特性及其在生物标记、化学分析中的应用 。 样本的自发荧光寿命(约数纳秒)。量子点在被光激发的 1量子点的光学特性