| 結構層 | 材料 | 關鍵作用 | 能帶特性 |
|---|---|---|---|
| 內核 | CdTe | 提供紅光至近紅外基礎發(fā)光 | 帶隙窄(約 1.5 eV) |
| 中間過渡層 | CdSe | 調節(jié)晶格匹配度,擴展發(fā)光范圍,形成 type-II 異質結構 | 帶隙適中(約 1.7 eV),與 CdTe 形成能級交錯 |
| 外層鈍化殼 | ZnS | 鈍化表面缺陷,提高量子產(chǎn)率,增強穩(wěn)定性,降低毒性 | 寬帶隙(約 3.7 eV),有效阻隔水氧侵蝕 |
| 表面修飾層 | 巰基羧酸、PEG 衍生物等 | 實現(xiàn)水溶性,提供生物偶聯(lián)位點 | 親水性配體,替代油溶性配體 |
寬吸收窄發(fā)射:吸收光譜覆蓋紫外至可見光區(qū),發(fā)射峰半高寬(FWHM)小于 40 nm,單色性優(yōu)異
波長可調:通過控制 CdTe 核尺寸和 CdSe 殼厚度,實現(xiàn) 480-1200 nm 發(fā)光范圍,尤其擅長近紅外(620-820 nm)發(fā)射
高量子產(chǎn)率:近紅外波段仍保持 40%-45% 的量子產(chǎn)率,遠超傳統(tǒng)有機染料
長熒光壽命:熒光壽命可達數(shù)十至數(shù)百納秒,便于時間分辨成像,消除背景干擾
良好光穩(wěn)定性:ZnS 殼層有效保護核心,減少光漂白,適用于長時間動態(tài)觀察
CdTe 核合成:Cd 源(如 CdO、CdAc?)與 Te 前驅體(如 TOP-Te、NaHTe)在高溫溶劑中反應,控制粒徑獲得特定基礎發(fā)光
CdSe 中間殼包覆:逐步注入 Se 前體,進行外延生長,形成均勻過渡層,緩解晶格失配
ZnS 外殼包覆:較低溫度下加入 Zn 與 S 前體(如 ZnSt?+TOP-S),形成 2-5 個原子層的鈍化殼
| 修飾方法 | 常用試劑 | 優(yōu)點 | 適用場景 |
|---|---|---|---|
| 配體交換法 | 巰基丙酸(MPA)、巰基乙酸(TGA)、巰基 - PEG | 操作簡便,保留高量子產(chǎn)率 | 生物標記、傳感器制備 |
| 聚合物包裹法 | 兩親性聚合物(如 PMAO)、聚乙二醇衍生物 | 穩(wěn)定性高,可引入多種官能團 | 體內成像、藥物遞送 |
| 硅殼包覆法 | 正硅酸乙酯(TEOS) | 化學穩(wěn)定性佳,生物相容性好 | 長期儲存、苛刻環(huán)境應用 |
| 脂質體包裹法 | 磷脂分子 | 模擬生物膜結構,提高生物相容性 | 細胞靶向、活體成像 |
近紅外活體成像:650-900 nm “光學窗口",組織穿透深,背景熒光低
細胞標記與追蹤:可標記細胞膜、細胞器或生物分子,實現(xiàn)長時間動態(tài)觀察
腫瘤靶向成像:表面修飾靶向分子(如抗體、肽段),實現(xiàn)腫瘤特異性識別
核酸檢測:基于熒光共振能量轉移(FRET)原理,檢測 DNA/RNA 雜交
蛋白質分析:標記抗原 / 抗體,用于免疫分析、蛋白質相互作用研究
重金屬離子檢測:利用量子點熒光淬滅 / 增強效應,檢測環(huán)境或生物樣品中重金屬
光催化:用于光解水、有機污染物降解
顯示技術:近紅外量子點在防偽、紅外顯示等領域的應用
藥物遞送:作為載體負載藥物,實現(xiàn)靶向遞送與實時監(jiān)測一體化
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