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文献读书报告14级3班          赵晓静2014070329单个量子点的光学性质与应用一、选题背景和意义近年来,单分子检测技术取得了长足的进步,既能探究复杂环境中的单分子行为,也能揭示纳米尺度内的单分子的属性,能够发现化学"生物"物理各方面的新效应,拓展了研究领域。为了实现单分子成像,需要尽可能地提高成像的信噪比,一方面减少成像背景,降低噪音;另一方面开发出量子产率高的荧光探针,提高信号强度。量子点(quantumdots,QDs)是近年来发展起来的一种半导体纳米晶,具有许多优良的光学特性,,量子点已广泛应用于生物医学成像、化学生物传感等领域。但是,量子点的多个光学特性还没有被完全地发现并理解!单颗粒水平上研究量子点的光学特性,能发现宏观方法无法发现的现象,进一步探究量子点内在光学属性,深刻理解量子点独特的光学性能,有助于为改善量子点的光学性能提供思路,也有助于更好地将其应用于各领域。另外,与宏观检测法相比,基于单颗粒水上分析量子点的荧光特性开发的多种单量子点的检测方法,其检测方法在灵敏度与检测下限方面表现得更为优秀。本文评述了单个量子点的检测与判定方法,单个量子点的荧光增强、漂白、眨眼、蓝移等光学性质及其在单分子示踪、生物化学传感、超分辨定位技术等方面的应用。总结了目前量子点作为荧光探针在实际应用中遇到的问题,并提出未来量子点将朝着合成能同时满足尺寸小、量子产率高、“non-blinking”、蓝移幅度大、无生物毒性的量子点及能同时为成像检测提供荧光探针与散射探针的等离子体量子点等研究方向发展!二、单个量子点光学性质目前单个量子点光学性质的研究主要集中在量子点的光漂白与荧光激活或增强"量子点的荧光闪烁以及光谱蓝移。深刻地理解这些现象的来源,不仅有助于减少或者补偿量子点的缺陷,而且还能为合成光学性能更优的量子点提供思路,为更好地应用量子点找到理论支撑。1、量子点的光漂白及荧光增强量子点的光漂白是指经过激发光照射后,量子点荧光消失的一种现象。与传统的有机染料相比,量子点的抗漂白性能更强,但是最终还是会发生漂白。为了能更长时间地追踪量子点,科研工作者试图从不同的角度来研究量子点的抗光漂白行为。Cordero等和vanSark等研究发现量子点在氮气下较空气中持续发光的时间更长!本文利用添加巯基已胺来实现增强量子点的漂白性能,同时还发现量子点在空气中比在水溶液中更难漂白!这些方法的发现有助于理解量子点的光漂白特性,但很难解决量子点在实际样品应用中的问题。从量子点的合成角度出发来改良量子点光漂白性能,能更好地解决量子点的实际应用问题!一般认为量子点的光漂白是由于量子点的内部晶格发生变化,从而使量子点的能级分裂及形成了更多的表面缺陷态,即使量子点吸收光子,其光子主要以非辐射的形式衰减!这为改良量子点的表面或壳来提高光漂白性能提供了思路,比如,增加量子点核的厚度有利于进一步提高量子点的耐漂白性能!包裹上金膜的量子点也能有效地提高量子点的抗漂白性能。在荧光增强方面,量子点的尺寸、结构样式对荧光特性起到决定性的作用。从最初的核结构,到核壳结构,不论从量子产率还是耐漂白性能都有所改善!不同的核壳结构及外包高聚物,量子产率也不一样。量子点处于不同的环境中,也表现出不同的量子产率。Lee等发现单个核壳量子点存在一个