[發(fā)明專利]一種用核殼結(jié)構(gòu)納米粒子增強量子點發(fā)光的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710055023.6
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106905974A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李劍鋒;殷昊;程春曉
• 申請（專利權(quán)）人: 晉江斯貝克新材料科技有限公司
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/66;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司35203
• 代理人: 李寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強發(fā)光的方法，尤其是涉及一種用核殼結(jié)構(gòu)納米粒子增強量子點發(fā)光的方法。

背景技術(shù)

熒光是一種光致發(fā)光現(xiàn)象，但是傳統(tǒng)熒光分子存在穩(wěn)定性差，發(fā)光半峰寬較寬，熒光效率低等劣勢；而量子點具有抗光漂白能力強，熒光效率高、窄發(fā)光半峰寬等特點，已經(jīng)在生物分析、光電轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域有廣泛的應用。但組裝薄膜后其發(fā)光行為會有較強的衰減由于潛在的與基底之間的能量損耗，極大限制了其在器件上的應用。利用粗糙金銀基底或金銀納米粒子的表面等離基元增強熒光技術(shù)可以對其發(fā)光行為進行有效的調(diào)控，提高其發(fā)光強度。但又存在金屬與量子點之間的能量轉(zhuǎn)移帶來的損耗。所以找到一種合適的方法同時能避免損耗同時又能進行調(diào)控其發(fā)光行為成為增強量子點發(fā)光的關(guān)鍵。

為了提高量子點的發(fā)光行為，人們最早在上世紀八十年代年開始嘗試利用粗糙金膜表面的等離基元共振效應進行增強熒光，由于電磁場場強可以同時提高激發(fā)效率與輻射衰減速率，因此表面等離基元產(chǎn)生的局域電磁場增強可以顯著提高發(fā)光(Hideo I. et al. Optics express 2010, 18(16), 16546-16560)。但表面等離基元增強熒光屬于跨空間作用，熒光物種需處于距離納米粒子/基底適當?shù)木嚯x。當距離過近的時候會存在較強的能量轉(zhuǎn)移引起熒光強度的下降，當距離較遠的時候會因為等離基元屬于近場增強，距離較遠電磁場場強衰減明顯因為增強能力降低。本世紀初Mikhail Artemyev利用在粗糙金膜上通過調(diào)控不同PMMA層厚度進行調(diào)控量子點發(fā)光的強弱，并獲得了近十倍的增強（Olga K. et al. Nano Letters, 2002, 2 (12), 1449–1452）；但傳統(tǒng)增強機制僅僅利用單純金銀納米粒子或者粗糙基底進行增強，單純納米粒子增強能力有限，但如果將其同金銀基底進行耦合，在耦合區(qū)域內(nèi)場強可以實現(xiàn)進一步的提高，相比于單純僅僅使用納米粒子而言，局域極強的電磁場對于體系發(fā)光行為有顯著影響。因此調(diào)控合適的距離以及提高局域內(nèi)場強對于體系發(fā)光增強十分關(guān)鍵。

到本世紀初，申請人設(shè)計合成了金銀核氧化硅惰性殼層的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子，即在金銀納米粒子上化學沉積一層極薄且無針孔，厚度可控的惰性殼層，借用內(nèi)核金銀納米粒子極強的電磁場來增強表面分子的拉曼振動信號及熒光信號（Moskovits, M.; Jeong, D. H. Chem. Phys. Lett. 2004, 397, 91.；Kamat, P. V.; Shanghavi, B. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 7675；）。但目前的體系主要應用在熒光分子的體系，針對量子點發(fā)光行為的調(diào)控目前還并沒有獲得可觀的增強結(jié)果，僅僅只有幾十倍而已，因此尋找一種通過精準調(diào)控距離，實現(xiàn)對量子點基底熒光信號的增強的方法，進而獲得更高程度的增強發(fā)光能力是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單、快速、成本低、熒光信號好、重現(xiàn)性好、通用的利用核殼結(jié)構(gòu)納米粒子增強量子點熒光的方法。

為了達成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

首先在金屬納米粒子表面包裹上一層不同殼層厚度的化學惰性的致密殼層，然后將量子點組裝在玻璃/Si/Au/器件上，然后將這些納米粒子分散/組裝在基底上，利用內(nèi)核金屬納米粒子局域極強的電磁場來增強量子點膜的發(fā)光行為。

本發(fā)明包括以下步驟：

1)制備金屬納米粒子為內(nèi)核，可控厚度惰性材料為外殼的核殼結(jié)構(gòu)的核殼結(jié)構(gòu)納米粒子；

2)合成發(fā)光行為明確，量子產(chǎn)率較高的量子點；

3)將量子點采用化學吸附/LB膜/靜電吸附/旋涂(Spin-coating)/滴涂(Dip-coating)等方式進行組裝在玻璃、硅、金銀基底上；

4)將納米均勻鋪撒/組裝在待測樣品表面；

5)直接進行表面增強量子點熒光的測試。

所述金屬納米粒子最好為金納米粒子、銀納米粒子、銅納米粒子或鋁納米粒子等具有顯著表面等離基元共振性質(zhì)的金屬納米粒子。

所述金屬納米粒子最好為球形、立方體或棒狀等各種形狀的金屬納米粒子結(jié)構(gòu)，所述金屬納米粒子的粒徑最好為10-300nm。

所述外殼最好為二氧化硅外殼、氧化鋁外殼、二氧化鈦殼層、氮化硅外殼或者石墨烯殼層等化學惰性材料外殼。

所述外殼的厚度為1-30 nm精確可控。

所述量子點為水溶性鎘系量子點、油溶性鎘系量子點、傳統(tǒng)無鎘量子點、新型量子點（石墨烯量子點、鈣鈦礦型量子點等）。