[發明專利]一種新型熒光納米量子點及其制備方法

在審

• 申請號: 201911183060.0
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110776918A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 毛翔;楊紹輝;曾德平
• 申請（專利權）人: 重慶醫科大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 尹麗云

本發明屬于熒光納米材料技術領域，具體公開了一種新型熒光納米量子點及其制備方法，通過水相法制備出熒光為綠色和黃色的CdTe熒光量子點溶液，然后用水相法制備出單分散金納米粒子溶液，最后將金納米粒子溶液分別加入到熒光為綠色和黃色的CdTe熒光量子點溶液中，加熱攪拌反應，得到熒光為橙色和紅色的CdTe@Au新型納米熒光量子點。本發明通過水相法制備的多元新型CdTe@Au熒光量子點，具有斯托克斯位移大，熒光穩定性高，生物相容性好，熒光發射可調(從綠光到紅光)，量子產率高等優點，且本發明的制備方法簡單，可操作性和可重復性高，對實驗制備設備要求低且數量少，可大大降低合成成本。

技術領域

本發明涉及熒光納米材料領域，特別是涉及一種新型熒光納米量子點及其制備方法。

背景技術

早期半導體量子點產率低，一般小于10％，如CdSe，其熒光性質也受周圍環境中的電荷、離子、自由基等因素的影響。隨著研究的深入，科學界開始制備“核殼”類型量子點，增強了熒光穩定性，提高了熒光量子產率，CdSe、CdTe等熒光材料得到了極大發展，但是因為Cd的生物毒性，限制了此類半導體量子點在生物醫藥領域的應用。隨著科學研究的不斷深入，用1-3-62新型半導體量子點，如CuInS2，對Cd元素進行替代，越來越受到關注。隨后，研究人員發現在高沸點的有機溶劑中合成半導體量子點，其量子產率較高，但半導體量子點油溶性不利于其生化分析應用，后來發現通過配體交換、包裹水溶性納米材料或硅外殼，對其表面進行改性，將其轉化為水溶性量子點可以解決這一問題。目前制備的半導體量子點通常由三部分構成，即核、殼及表面修飾的水溶性匹配層。

半導體納米晶體的激發波長的范圍較寬，發射波長的范圍較窄，斯托克斯位移大。半導體納米晶體具有很高的量子產率，核殼結構(如在CdSe納米顆粒表面在包上一層InP層)的半導體納米晶體的量子產率一般都在30％以上。Peng等人報道了CdSe/CdS納米晶體室溫下的量子產率可以達到100％。同一種組分的納米材料，納米晶體的粒徑不同時，可以發出不同光。用同到一波長的光照射不同直徑的ZnS/CdSe納米晶體即可獲得從藍色到紅色幾乎所有可見波長的光。在有機熒光標記試劑中，很難得發射波長達800nm以上的化合物，納米晶體InP、InAs可以獲得700～1500nm多種發射波長的材料，可填補普通熒光分子在近紅外光譜范圍內品種少的不足。半導體納米晶體的發光壽命可達ms級，并且不易被光漂白。近年來熒光材料在離子分子識別、醫學診斷、生物分子檢測以及生物成像等領域已顯示出重要的應用價值。

半導體納米晶體與有機熒光染料的性質比較：

(1)與有機熒光染料相比，半導體納米晶體比較穩定，熒光光譜幾乎不受周圍環境如溶劑、PH值、溫度等的影響，通過精確控制晶體表面包覆的組分，可使其穩定分散于大多數溶劑，如對其表面進行親水化處理后可均分散于水中。

(2)半導體納米晶體的發光壽命比普通熒光標記染料的壽命長1到2個數量級，可采取時間分辨技術來檢測信號，這樣可大幅度降低背景的強度，獲得較高的信噪比。

(3)半導體納米晶體在生物材料熒光標記領域中的主要優點是可以使用同一激發光源同時進行多通道的檢測。

(4)半導體納米晶體的發射光譜覆蓋從紫外到紅外區域，而很少熒光染料的發射波長能在800nm以上。

(5)半導體納米晶體組成和粒徑大小不同時可發出不同波長的光，發射光譜峰寬比普通熒光染料窄，且峰形對稱，這樣，在一個可檢測到的光譜范圍內可同時使用多個探針。

另外，半導體納米晶體性能穩定，易于儲存和運輸，很適合商品化。用發光半導體納米晶體補充或部分取代有機熒光標記材料，將開創超靈敏度、高穩定性以及發光壽命的生物檢測技術。半導體量子點作為構建熒光探針的強有力材料之一，其應用領域已從生物成像拓展到疾病檢測、蛋白追蹤和細胞內信息傳遞以及成像等領域。