荧光纳米材料之合成制备、性质表征和应用研究

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1、荧光纳米材料之合成制备、性质表征和应用研究第1章绪论1.1荧光纳米材料随着生命科学的发展，人们迫切需要了解在生命过程中起重要作用的生物分子（比如多肽、蛋白质和DNA）的结构和功能，以及这些生物分子之间的相互作用。人们更希望在细胞的水平上观测到药物与靶点之间的相互作用。在这些需求的促使下，各种各样的生物分析技术的发展起来了。在过去的几十年中，标记技术已经成为一种重要的生物分析技术。最早向生物分析体系中引入外来标记物的标记方法是美国科学家Yalodash;荧光纳米材料。荧光纳米材料不但克服了有机荧光染料的固有的缺点，而且还拥有很多独特的优点，成为新一代最具发展潜

2、力的标记物。1.1.2荧光纳米材料现阶段可用于生物标记成像、医药和化学传感等领域的新型荧光纳米材料主要包括：半导体量子点、贵金属纳米簇、有机小分子聚合或聚集形成的荧光纳米粒子和复合型荧光纳米粒子。下面对上述荧光纳米材料进行一一介绍。1.1.2.1半导体量子点半导体量子点（quantumdot,QD），是一类由周期表中Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族元素构成的能够接受激发光而发射出荧光的球形或类球形的半导体纳米晶。通常情况下，量子点由几百到几千个原子组成，直径在几到几十纳米之间，其半径小于或接近于激子波尔半径，其内部电子在三维空间上的运动都受到限制，而空穴也被量子限域，表现出

3、显著的量子限域效应。在这个尺寸下，宏观固体的电子能级由准连续能带变成了分立的能级，这样，量子点具有了分子特性的分立能级结构，使其具有和有机染料分子一样的荧光发射的光学性质；能带之间的带隙随半导体纳米粒子的粒径的减小而增大，导致其荧光光谱和吸收光谱有蓝移现象的发生。因此，量子点的一个比较显著的特点就是粒子半径的大小决定了其荧光发射的波长。通过调节半导体纳米粒子的尺寸和化学组成，可以使其荧光发射波长从红外，可见一直到紫外区域内进行调节。另外，由于量子点的小尺寸所引起的表面效应使其具有高的比表面和表面能，使量子点在光学、电学、力学、热学、磁学以及化学等很多方面表现

4、出和体相材料显著差异的性质。第2章Ru(bpy)3Cl2复合的聚甲基丙烯酸甲酯荧光纳米球的合成及其发光性质的研究2.1引言聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）由于其特殊的化学稳定性、良好的生物相容性和透光率，已经被广泛地应用在很多领域。例如它可以通过嵌入染料分子的方式实现其功能化和多色化，这些染料和聚甲基丙烯酸甲酯的复合物质已经被应用到太阳能电池，染料电池，电致发光器件和光学显示器等领域[131-137]。染料掺杂的PMMA聚合物纳米材料也是载药微胶囊、[137-138]胶体晶体、[139]生物标记物[25]和纳米传感器[28]的重要基质。合成染料掺杂的PMMA纳米

5、材料主要有两种方案，一种是在单体甲基丙烯酸甲酯聚合的过程中通过疏水-疏水相互作用[140-141]或共价键作用[142-144]使染料分子嵌入到纳米粒子中；另外一种方式就是通过物理相互作用或化学键合作用使染料分子吸附到纳米粒子的内部或表面[28]。在后一种方案中，为了获得高的染料负载量,通常通过有机溶剂来溶胀聚合物纳米粒子,以方便染料分子的进入[25]。把染料分子掺杂到聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯这些聚合物基质中，能够使其隔离对染料分子发光不利的外界环境[145]。相关文献已经报道了高分子聚合物基质对掺杂在其中的染料分子的光学性质的影响[146-147]。比如

6、，在Ru(bpy)32+掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯薄膜体系中，PMMA在金属向配体荷转移的过程中起到了稳定剂的作用，让掺杂其中的染料分子具有更好的抗光漂白能力和更长的激发态寿命[147]。对于一种聚合物纳米基质来说，染料分子可以通过多种方式附着到聚合物基质上，而不同的复合方式对染料分子的光学性质会有很大的影响，但是关于这方面的报道却很少。第3章可调节电荷的多色PMMA纳米标记物.........................63-753.1引言.....................63-643.2实验部分.....................64-66

7、3.3结果与讨论.....................66-743.3.1荧光纳米球的合成.....................66-703.3.2复合荧光纳米球的性质表征.....................70-733.3.3细胞成像实验.....................73-743.4结论.....................74-75第4章羧酸化聚合物纳米球保护的银纳米簇.....................75-874.1引言.....................75-764.2实验部分...............

8、......76-794.3结果与讨论.......