纳米中心学生讲座_量子点
量子点效应 知识点
量子点效应，包括：量子尺寸效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应、表面效应、介电效应。 一、首先说下什么是量子点？ 二、下面介绍量子尺寸效应 我们通过控制量子点的形状、结构和尺寸，可以调节带隙宽度，激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等。 那这些是怎么实现的呢？ 首先我们要介绍下，原子能级、能带、禁带宽度、激子束缚能的概念 1、原子能级 说到能级就离不开早期人们对光谱的观察，光谱是电磁辐射的波长成分和强度分布的记录，人们以氢原子模式为例，从氢气放射管中获得氢原子光谱，从1885年开始，巴耳末等人将 氢原子光谱的波数归纳为：?=R H() （1） 那么这些原子是怎么发射光谱的呢，这就需要进一步研究电子在原子核的库伦场中的运动情况，原子核的质量比电子大1836倍，它们的相对运动可以近似的看作只是电子绕原子核的运动，那这样我们考虑简单的圆周运动，电子在场中的动能和体系的势能，我们得到了原子 的能量：E=（4） 和电子轨道运动的频率：f==（5） 从上述原子中的电子轨道运动，按经典理论试图说明光谱就会遇到困难。 （1）原子如果连续辐射，它的能量就逐渐降低，由1.2中(4)可知，电子的轨道半径就要连续的缩小到碰到原子核止，即半径是是10-15米的数量级，才能稳定不变，但从不同实验，测得的原子半径都是10-10米的数量级。这与事实不符。 （2）按照电动力学，原子所发光的频率等于原子中电子运动的频率。现在，如上文说到，原子辐射时，其电子轨道连续缩小，由1.2中(5)可知，轨道运动的频率就连续增大，那么所发光的频率应该是连续变化的，原子光谱应该是连续光谱。但事实不是这样，原子光谱的谱线是分隔的，代表一些分隔而有一定数值的频率。 所以所引用的宏观理论不能用在原子这样的微观客体上， 人们在此基础上发现新的规律——量子化，在玻尔研究这问题时，已经有公认正确的量子论。按照这理论，光能量总是一个单元的整数倍，而每一个单元是hv，这里v是光的频率，h是普朗克常数，在此理论的基础上，我们得到了氢原子内部能量的表达式： E=-n=1，2,3,4… 这个式子也表示能量的数值是分隔的。 求得氢原子的能量后，我们可以把能量式代入氢原子光谱的经验式中，对比经验式，我们就得到里德伯常数R，最终化简，我们得到氢原子能量随量子数n变化
量子点发光材料综述
量子点发光材料综述 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A m=S V =4πR2 4 3 πR3 =3 R ，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又
半导体量子点及其应用概述_李世国答辩
科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言 近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法 目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法 外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法
微波法制备碳量子点及其光学性能研究
摘要 传统的有机染料、半导体量子点等的制备方法复杂，设备和原料成本较高，合成环境 不友好，还容易发生光漂白，并且量子产率较低。作为碳纳米材料领域中的一名新成员，碳量子点(CDs)具有极好的荧光稳定性、水溶性、化学惰性、低毒性、抗漂白性以 及生物相容性，激发波长和发射波长可调控，无闪光现象等优点。另外,碳量子点还有 合成过程简单,仪器设备和原料成本低廉，制备过程可控等优点，使得它可以在生物标 记[1]，生物成像和生物传感[2]，分析检测[3,4]、光催化[5]和光电器件[6]等领域被 广泛的研宄与应用。 目前已经有很多方法成功合成了具有荧光性能的碳量子点，然而很多合成方法因为制 备过程繁琐，原料相对昂贵，反应时间长，荧光量子产率低等缺点，对碳量子点的应 用前景造成阻碍。因此，当前最重要的是寻找一种合成设备和仪器简单，原料成本低廉，并且能快速有效合成碳量子点，以实现荧光碳量子点的大批量合成。微波法制备 过程简单，反应条件能够程序控制，反应速度快，一步完成合成与钝化，并且荧光量 子产率相对较高，因此能够广泛用于荧光碳量子点的合成。 本实验采用微波合成的方法，以柠檬酸为碳源，尿素为表面修饰剂一步合成具有荧光 的碳量子点。通过改变反应温度、时间，结果得到的碳量子点的碳化程度不一样。此外，对所制备的碳点进行了形态、结构的表征及光学性质的研究。该方法合成操作简单，加热和反应速度快，所需时间短，能量高且均匀，所用原料价格低廉易得，绿色 环保，适用于碳点的大批量生产。 第一章绪论 纳米世界在原子和分子等微观世界和宏观物体世界交界过度区域，纳米的长度量级为 10-9 m。二十世纪后期新兴的纳米材料，其在光学、电学、热学、力学、磁学以及化 学等方面具有优良的特性，使其受到了人们广泛的研究。纳米材料即纳米量级结构材 料的简称。纳米材料狭义上是指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其 粒径为0.1-100nm。广义上所说的纳米材料包括二维纳米薄膜和纳米材料的超晶格等, 一维纳米线、纳米管、纳米棒等，以及零维的纳米粒子。现在，各种纳米材料在物理，化学，材料科学，临床医学以及生命科学等领域具有广泛应用[7]。 纳米效应是在纳米尺度下，物质的电子波性和原子间的相互作用会受到尺寸大小的影响，此时物质表现出的性质完全不同，纳米材料的熔点，磁性，电学，光学，力学以
量子点发光材料综述
量子点 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又
量子点的制备方法
量子点的制备方法综述及展望 来源:https://www.docsj.com/doc/d117388494.html, 1．前言 在最近的几十年里，量子点（QDs）即半导体纳米晶体（NCs）由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管，激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。中国硕士论文网提供大量免费英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米，它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候，量子点的连续能级开始分离，它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小，它的能隙增加，导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应，我们称它为“量子点”。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液，标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前，量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比，量子点具有无法比拟的发光性能，比如尺寸可调的荧光发射，窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱，极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸，可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱，用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的，因此这就要求我们制备出宽吸收带，窄且对称的发射峰，高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点（CdSe，CdTe，CdS）和核壳式量子点（CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40]）。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分：第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程，重点包括前体的选择，操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程，重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2．在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法，有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法，即将有机金属前躯体溶液注射进250～300℃的配体溶液中，前躯体在高温条件下迅速热解并成核，晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长，并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属（如二甲基隔）和烷基非金属（如二-三甲基硅烷基硒）化合物，主配体为三辛基氧化膦（TOPO），溶剂兼次配体为三辛基膦（TOP）。这种方法制备量子点，具有
东南大学纳米材料课程总结
什么是量子点 Ⅱ-Ⅵ族量子点有什么独特的荧光特性？ 与传统有机染料相比，量子荧光点有什么优势？ 表征荧光量子点的步骤或注意点？ 什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用 斑块的形成，POCT试纸的机制 靶向药物按照作用机制可以分为几类？P157 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？ 纳米材料、一维、二维纳米材料定义？纳米颗粒？ 简述美罗华单克隆抗体进入人体对肿瘤细胞的主要杀伤机制 胶体金与蛋白质的结合方式？环境pH对二者的结合有何影响? 为何可以用柠檬酸钠还原氯金酸制备纳米金胶体？原理。纳米颗粒的粒径？ 胶体金聚集使溶液变色的原因 纳米颗粒进行磁感应热疗时，肿瘤的散热方式 列举磁性纳米粒子的制备方法以及他们的优缺点 高温分解法制备磁性纳米粒子有什么特点？ 如何让将沉淀反应控制生成纳米颗粒 简述在成核扩散控制模型中，过饱和度对成和速度和生长速度的影响 影响纳米颗粒制备的重要因素、条件 哪几种方法可以获得窄粒度分布的纳米粒子 Ostwald熟化机制？如何制备粒径均匀的纳米颗粒 使纳米颗粒粒径变大的两种机制 剩磁，矫顽力，超顺磁性，量子尺寸效应 超顺磁性与尺寸温度的关系 能级？比较分子能级和半导体颗粒的能级 表面效应？纳米结构？ 纳米材料的研究意义？特性？（表，小尺，量，宏） 纳米粒子的表面修饰有哪些方法？ *lamer成核扩散控制模型p54 什么是激子态？针对他的特性有什么应用？ 在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑互相吸引作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起，这样形成的复合体称为激子。 四、表征荧光量子点的步骤或注意点？ 然后表征的注意事项就是 1.测紫外吸收光谱 2.选用最大吸收峰位置的波长的光为激发光 3.注意区分倍频光与真正的荧光 五、什么是EPR效应？在肿瘤治疗方面有什么作用 ERP(enhanced permeability and retention effect)效应就是增强渗透滞留效应（增强透过性与保留效应）相对于正常组织，某些尺寸的分子或颗粒更趋向于聚集在肿瘤组织的性质。
量子点的制备方法综述及展望
量子点的制备方法综述及展望 1．前言 在最近的几十年里，量子点（QDs）即半导体纳米晶体（NCs）由于具有独特的电子和发光性质以及量子点在生物标记,发光二极管，激光和太阳能电池等领域的应用成为大家关注的焦点。英语论文。 量子点尺寸大约为1-10 纳米，它的尺寸和形状可以精确的通过反应时间、温度、配体来控制。当量子点尺寸小于它的波尔半径的时候，量子点的连续能级开始分离，它的值最终由它的尺寸决定。随着量子点的尺寸变小，它的能隙增加，导致发射峰位置蓝移。由于这种量子限域效应，我们称它为“量子点” 。1998 年 , Alivisatos和 Nie 两个研究小组首次解决了量子点作为生物探针的生物相容性问题, 他们利用MPA 将量子点从氯仿转移到水溶液，标志着量子点的生物应用的时代的到来。目前，量子点最引人瞩目的的应用领域之一就是在生物体系中做荧光探针。 与传统的有机染料相比，量子点具有无法比拟的发光性能，比如尺寸可调的荧光发射，窄且对称的发射光谱宽且连续的吸收光谱，极好的光稳定性。通过调节不同的尺寸，可以获得不同发射波长的量子点。窄且对称的荧光发射使量子点成为一种理想的多色标记的材料。 由于宽且连续的吸收光谱，用一个激光源就可以同时激发一系列波长不同荧光量子点量子点良好的光稳定性使它能够很好的应用于组织成像等。硕士网为你提供计算机硕士论文。 量子点集中以上诸多优点是十分难得的，因此这就要求我们制备出宽吸收带，窄且对称的发射峰，高的量子产率稳定和良好生物兼容性的稳定量子点。 现在用作荧光探针的量子点主要有单核量子点（CdSe，CdTe，CdS）和核壳式量子点（CdSe/ZnS[39], CdSe/ZnSe[40]）。量子点的制备方法主要分为在水相体系中合成和在有机相体系中合成。 本文主要以制备量子点的结构及合成方法为主线分为两部分：第一部分综述了近十几年量子点在有机相中的制备方法的演变历程，重点包括前体的选择，操作条件和合成量子点结构。第二部分介绍了近十几年量子点在水相中制备方法的改进历程，重点包括保护剂的选择及水热法及微波辅助法合成方法。 2．在有机体系中制备在有机相中制备量子点主要采用有机金属法，有机金属法是在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点的方法，即将有机金属前躯体溶液注射进250～300℃的配体溶液中，前躯体在高温条件下迅速热解并成核，晶核缓慢生长成为纳米晶粒。通过配体的吸附作用阻滞晶核生长，并稳定存在于溶剂中。配体所采用的前躯体主要为烷基金属（如二甲基隔）和烷基非金属（如二-三甲基硅烷基硒）化合物，主配体为三辛基氧化膦（TOPO），溶剂兼次配体为三辛基膦（TOP）。这种方法制备量子点，具有可制备量子点的种类多、改进纳米颗粒性能的方法多及所量子点的量子产率高等优点，其粒径分布可用多种手段控制，因而成为目前制备量子点的主要方法。 2.1 单核量子点的制备1993 年，Murray 等采用有机金属试剂作为反应前驱物，在高温有机溶剂中通过调节反应温度，合成了量子产率约为10%、单分散(± 5%)的CdSe 量子点。他们采用TOPO 作为有机配位溶剂，用Cd(CH3)2 和TOP-Se 作为反应前驱物，依次将其注入到剧烈搅拌 的350℃TOPO 溶液中，在短时间内生成大量的CdSe 纳米颗粒晶核，然后迅速降温至240℃以阻止CdSe 纳米颗粒继续成核，随后升温 到260～280℃并维持一段时间，根据其吸收光谱监测晶体的生长，当晶体生长到所需要的尺寸时，将反应液冷却至60℃。加入丁醇防止TOPO 凝固，随后加入过量的甲醇，由于CdSe 纳米颗粒不溶于甲醇，通过离心便可得到CdSe 纳米颗粒。通过改变温度，可以将粒径控制在2.4～13nm 之间，且表面的TOPO 可以用吡啶、呋喃等代替。此后，Peng 等又通过进一步优化工艺条件 ,将两组体积不同，配比一定的Cd (CH3) 2、 Se、TOP 的混合溶液先后快速注入高温 TOPO 中的方法制得了棒状的 CdSe量子点，从而扩展了该合成方法对量子点纳米晶粒形状的控制。利用这种方法合成的量子点受到杂质和晶格缺陷的影响，因此量子产率较低。由于Te 更容易被氧化，所以制备高质量的CdTe 要比制备CdSe，CdS 难得多。2001 年，Dmitri.V 等用DDA(十二胺)代替TOPO作反应溶剂合成高质量的CdTe 量子点，量子产率可达65%，且窄的发射光谱覆盖红色和绿色
量子点作为植物光源材料的实际效果的探究
量子点作为植物光源材料的实际效果的探究 摘要 在一场关于荧光量子点实际应用问题的报告会上了解到量子点材料可代替原有荧光粉作为植物光源材料对植物进行补光照射，从而使植物的生长周期大大缩短。所以荧光量子点植物光源的补光效率是远优于荧光粉植物光源的，具有极高的推广价值。这激起了本人探究荧光量子点植物光源应用价值的兴趣。本课题首先制备新型量子点荧光材料，据此制备新型高效植物光源，并观察其对植物生长情况的影响。试验中，课题组采取了对照实验的方法，将量子点、荧光粉分别作为植物光源材料，对两盆完全相同的大叶荆芥进行为期20天的补光照射。在照射期间，本人每间隔2天就对两盆植株就植株叶片长度、宽度以及植株株高进行详细的测量，在记录数据后绘制图表进行对比。实验过程中，本人还使用了最初始的LED蓝光光源同样对另一盆植株进行照射。结果表明，荧光量子点植物光源对植物早期生长的促进作用优于荧光粉植物光源，但优势并不明显。又因为量子点价格高昂且具有较强的环境污染性，故此不建议于现阶段大面积推广应用。关键词：植物光源荧光材料荧光量子点 LED
一、引言 目前，为缓解我国农产品市场压力，人工补光照射已作为一种实用有效的方法被广泛的采用于我国各大植物培育工厂中。由于620nm以上的红光在植物生长过程中所起到的促进作用是非常明显的，因此国内外许多专家学者们对于如何才能更好的将其他波长的光波转化为红橙光进行了多方面的研究。传统的广播转化材料，即植物光源材料通常为红色荧光粉材料。然而前不久，本人于一场报告会上得知可以使用新型的荧光量子点材料作为植物光源材料，替代红色荧光粉，对光波进行转化。 由于相较于传统的荧光粉，量子点具有一系列的优势，因此许多人认为量子点可在人工培育植物的过程中大范围推广。对此本人略有质疑。因为据调查，量子点所需的合成材料多为剧毒物质，那么关于量子点是否真的具有推广意义，本人设计了此次实验进行调查研究。 二、植物光源现况 现阶段，对植物进行补光照射的主要途径为传统的荧光粉LED植物灯源，然而以荧光粉作为补光灯源存在着转化效率低、耗能高等缺点。由此，国内外许多学者将目光投向了新型的荧光材料。在众多新型荧光材料中，量子点具有独特的结构和光电性能，尺寸和形貌可以通过反应时间、温度和配体的选择等来精确控制，而且对光波的转化效率较高，因而受到人们的青睐。 为检验量子点植物光源是否确实具有着比LED植物光源更好的照射效果，本人设计了本次实验进行验证。 三、量子点材料的合成 本次课题所采用的合成方法为有机向量子点合成硒化镉/硫化镉(CdSe/CdS)核壳结构量子点，并将其作为发光材料。 3.1制备过程 本实验中以正十二硫醇（DDT）为硫源，油酸镉（Cd（OA） 为镉源进行 2 反应。其中，硫源为镉源的1.2倍（DDT易挥发，因而为保证硫源充足，DDT 需略过量），每小时生成的CdS为CdSe 的2倍，并分别置于注射器（20ml）中。其中，经过换算若硫源为镉源的1.2倍，则油酸镉每小时需滴加2mL，而DDT每小时仅需滴加0.288mL，因此DDT相对油酸镉体积较小。而使用注
纳米氧化铁、半导体量子点及其复合粒子的制备与性能研究
纳米氧化铁、半导体量子点及其复合粒子的制备与性能研究【摘要】：随着纳米科学的不断发展,各种新型纳米材料和制备手段不断涌现,材料的性能不断提高。随着对纳米材料研究的不断深入,纳米材料逐步走向多功能化。多功能的纳米材料不仅具有多样化的性能,更有强大的应用潜力。于此同时,纳米科学正在经历着产业化的发展阶段,开发符合产业化要求的纳米材料也是当今纳米材料制备所面临的一个重大挑战,为此科学工作者们正在不断努力,使纳米材料这门新兴科技产业更多的融入到人们的日常生活。为了开发具有高性能、多功能及实用性的纳米材料,本文选择在诸多领域有着广泛应用的且具有许多奇特性能的氧化铁和半导体量子点为题材,通过一些比较简单环保的方法来获得高性能、构造奇特的氧化铁纳米颗粒、半导体量子点及其复合物。通过X射线衍射分析(XRD)、穆斯堡尔谱仪、差热热重(TDA-TGA)、电子色散能谱(EDS)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)、紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、红外可见光谱(FT-IR)、比表面积分析仪(BET)等多种分析测试手段,对合成的产物进行结构、成分、形貌、磁性能、光性能以及多孔材料的比表面积和孔径分布进行了表征和分析。通过研究表征结果,得出了如下主要结论：1、在空气气氛和室温的条件下,通过高能球磨a-FeOOH制得了平均粒径为18nm的a-Fe203。通过穆斯堡尔谱、XRD及TGA-TDA等表征手段对球磨过程中α-FeOOH到α-Fe2O3的转变过程进行分析,得出的球磨机理为：a-FeOOH原料粉末在球磨的
撞击过程中颗粒逐渐减小,经过球磨一段时间后其尺度小到使其变为超顺磁性的小颗粒,这些超顺磁的a-FeOOH小颗粒又在球磨过程中脱水生成了α-Fe203颗粒。2、通过在聚乙二醇4000(PEG4000)存在的条件下,热分解乙酰丙酮化铁制得了直径在100nm到200nm的Fe304多孔纳米球。这种纳米球是由直径8nm左右的Fe304纳米粒子组装而成,其比表面积达到87.5m2/g,多数孔径小于4nm。Fe304多孔纳米球的饱和磁化强度达到56.4emu/g；磁测量和穆斯堡尔谱测量结果表明产物表现出超顺磁性。实验表面PEG的浓度和聚合度对产物形貌有很大影响,并得出介孔Fe304多孔纳米球的形成机理是：在足够高的PEG4000浓度下,PEG4000分子间因交联作用相互缠绕而形成网络,使得处于网络内的Fe304纳米粒子也随之组装起来,最后形成了具有多孔结构的产物。3、通过改变CdSe量子点的保存条件来研究其荧光性能的变化,发现在有光照的条件下,CdSe量子点的荧光强度显著增强,量子产率在保存期间持续增强,在保存了44天后量子产率达到36.6%。XRD和pH值的测量结果推断,CdSe量子点表面发生的光诱导的分解作用以及溶解于样品溶液中的02在量子点表面发生的反应,消除了CdSe量子点表面的部分缺陷,是量子点的荧光产率提高的主要原因。CdSe量子点的量子产率增强的过程可以用一个延展的指数函数来拟合,拟合的结果与实验现象基本相符,说明CdSe量子点量子产率的增强动力学可能是CdSe量子点表面分阶段的变化的过程。4、通过原位复合制得了CdS/α-Fe2O3复合纳米粒子,TEM表征表明α-Fe2O3纳米粒子的粒径为50nm左右,复合样品中附着于α-Fe2O3纳
生物医学荧光量子点功能材料的应用
生物医学荧光量子点功能材料的应用量子点（quantumdot，QD）又称为半导体纳米微晶体（semiconductornanocrystal）材料，由Ⅱ-Ⅱ族或Ⅱ-Ⅱ族元素组成，粒径为1~100nm，是小于或接近激子玻尔半径的半导体纳米颗粒[1]。荧光量子点功能材料是一种新兴的无机发光纳米材料，因其独特的光学性能、电学和光电性质，克服了细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖现象，较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察。因此，荧光量子点功能材料作为一种生物示踪的标志物，受到了越来越广泛的关注与研究，并已成为近期新的国内外研究热点。 1荧光量子点功能材料的基本特点及合成修饰方法 1.1荧光量子点功能材料的基本特点 探索和发展高灵敏度的非同位素检测方法一直是生物医学研究领域十分关注的课题，其中使用有机荧光染料来标记细胞是广泛应用的方法之一。传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷：较宽的发射光谱和较窄的激发光谱，在多种成分同时成像时容易造成荧光光谱的重叠，导致了荧光探针数量较少；荧光染料性质不稳定，容易分解和漂白，其产物易对细胞造成破坏[2]。荧光量子点功能材料相比于传统的有机荧光分子，具有分子激发光谱特性好、发射光谱对称、吸收光谱宽而连续、荧光效率高、寿命长、光学化学稳定性、不易被生物活性物质降解等优点[3]。量子点的荧光发射波长可以通过改变荧光量子点的半径以及化学成分而得到，因此其荧光覆盖了从近紫外光到近红外光的光谱范围。量子点标记作为一种高灵敏度的非同位素检测方法，被认
为是有机荧光标记染料的合适替代物。 1.2荧光量子点功能材料的合成及修饰方法 荧光量子点功能材料的合成方法有溶胶法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、气相沉积法等[4]，其制备研究早期，普遍使用产量低、粒径分布特性差的气相沉积法或者是水溶液中的共沉淀法。经过不断发展，荧光量子点功能材料的合成从有机金属法过渡到水相合成法，再到目前较为常用的溶胶法。如今，量子点的合成技术在粒径分布、荧光量子的产率及一次合成的数量上都有了明显的突破。荧光量子点材料的发光性质不仅同其合成技术有关，而且还与其表面所修饰的分子的结构性质密切相关。在荧光量子点材料修饰具有特异性识别目标物的生物分子或者其他化合物时，就可以利用荧光量子点的荧光增强、荧光淬灭、氧化还原的性质与待检测的底物联系起来或者发生反应，进而将其用于目标物的分析。如将荧光量子点材料用不同的金属离子来修饰，以构建新型的传感材料。一般情况下，合成的荧光量子点因表面覆盖一层疏水的配体而难以直接应用于以水溶液为微环境的生物医学检测领域，需要对其进行一定的修饰才能使其具有水溶性。目前，已经存在多种修饰荧光量子点的方法，如包覆法、化学交换法、疏水相互结合法等。 2荧光量子点功能材料在生物医学工程中的应用 荧光量子点材料在生物医学、药学、环境检测、食品卫生和公共安全等领域均有广泛的应用。由于其应用领域较为宽泛，因此本研究主要讨论荧光量子点功能材料在生物医学中的应用。按照基于荧光量
量子点发光材料简介
量子点发光材料综述 1.1 量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm 左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2 量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为，也就是说量子点比表面积随着颗粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又称为宏观量子隧道效应[6][7]。 1.2.4 介电限域效应
纳米CdS及其量子点的制备和性能研究【开题报告】
毕业设计开题报告 高分子材料与工程 纳米CdS及其量子点的制备和性能研究 一、选题的背景、意义 在现今的生物检测领域，荧光标记法已经被广泛应用，成为一种较为成熟的的检测标记法，但现今的方法的激发光谱范围一般较窄，发射峰较宽且拖尾而在实际应用中受到很多限制。所以，现今的科研工作者们正不断探索希望找到更好更简单的标记方法。现在关注度较为高的一种方法是利用量子点作为标记物的荧光标记方法，这些选用为标记物的量子点一般都具有特殊的光电性质，激发带宽，发射谱窄，光稳定性远远高于传统荧光分子，量子点的荧光波长可以通过控制它的大小和组成来调整，因而可获得多种可分辨的颜色，同一种量子点可以实现多色标记。 随着研究的不断深入和方法的不断完善，量子点荧光标记技术将得到很大发展，真正实现各种生物分子事件的快速、灵敏、特异的检测追踪，成为揭示生命活动最有力的工具之一。 二、相关研究的最新成果及动态 CdS是一种典型的Ⅱ-Ⅳ族半导体化合物，室温下其禁带宽度为2.42eV，具有独特的光电化学性能, 广泛应用于光化学电池和储能器件, 在光致发光、电致发光、传感器、红外窗口材料、光催化等许多领域有着广泛的应用[1-3], 其性能与晶粒尺寸和形状等密切相关，因此关于纳米硫化镉的研究引起了许多人的注意。 在中国几代科研工作者的不懈奋斗下，中国在CdS的应用研究方面有了长足的发展。 在催化领域，曹维良等[4]以光降解苯酚溶液为探针反应，考察了[Cd2+]/[S2-]、表面过剩S2-和表面修饰剂PVP 等纳米硫化镉晶粒制备条件对其光催化活性的影响，得出了制得的样品的光催化效应的大小与Cd2+、S2-和PVP浓度的关系。陈友存等[5]将纳米硫化镉用于甲基橙溶液的脱色反应，研究表明随着硫化镉剂量的增加，其对甲基橙光催化降解速率加快，当硫化镉剂量超过1.0g/L 时，降解效率反而降低。这主要是因为催化剂量太少时，光源产生的光子能量不能被充分利用，反应速度慢，而催化剂量过多时,则会引起光散射, 影响溶液的透
涂层纳米功能材料(一)
涂层纳米功能材料(一) 摘要：纳米材料复合涂层的结构和特性是纳米科技中的重要研究课题，本文重点讨论了制造技术的新观念，纳米材料的完美定律，涂层材料的发展前景，纳米场发射特性等。进而，讨论重要的物理理论研究的热点-电子强关联体系和软凝聚态问题。展现了涂层材料科学与技术的深刻理论内容和重要的发展前景。 关键词：纳米涂层；场发射；电子强关联；软凝聚态物质2003年在国际和中国都发生了具有突发性的灾难事件，但中国的GDP仍以9.1％的高速度在增长，达到了人民币11.6万亿元，其中第二产业贡献4万多亿元。中国现今的第二产业主要领域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工厂，也是大市场。在国际竞争中所以有优势是中国的劳动力廉价，这个优势我们能保持多久?我们还注意到与化工有关的产品中，我们的生产效率是国际发达国家的5％，能耗是3倍，环境的破坏是9倍。这就是我们所付出的代价。不论形势如何严峻，21世纪是中华民族振兴的机遇期，制造业绝对是一个极其重要的领域，是个急速发展变化的领域。2003年3月国际真空学会执委会在北京举行，会议上讨论了将原来的冶金专委会改名为“表面工程专委会”，当时也考虑了另一个名字“涂层专委会”，我想用涂层材料更合适，含有继承性和变革性。20世纪70年代曾经说成是塑料年代，此后塑料科技和工业迅速崛起，极大地改变了人类社会。继而是信息时代，通信网、计算机网、万维网、智能网，信息流，日新月异地改变着人类的生活和观念。我们这个时代是高速发展的时代，技术和观念都在与时俱进地改变着。本世纪初兴起了纳米科技，促进其到来的是由于微电子小型化的发展趋势，推动科技发展进入纳米时代1]，不仅电子学将进入纳电子学领域，物理学进入介观物理领域，各类科技，包括生物医学等都在探索纳米结构与特性。涂层和表面改性越来越多地增加了纳米科技的内容，这是一种低维材料的制造和加工科技，将是制造技术的主流，将迅速地改变传统制造技术的方法、理论和观念，作为现今国际上的制造大国，世界加工厂，我们更应该注意研究制造技术的发展和未来。1突破传统制造技术的观念 纳米科技研究的内容主要是在原子、分子尺度上构造材料和器件，测量表征其结构和特性，探索、发现新现象、新规律和应用领域。与我们熟悉传统的相比，纳米材料和器件具有显著的维数效应和尺寸效应。近几年来，在纳米材料制造方面做了大量的研究工作，在纳米粒子粉材的制造，以及材料结构和特性测量、表征上取得了显著成果2～7]。接下来深入到纳米线、纳米管和纳米带的研究8～14]，出现了一些成功有效的制造方法，发现了一些惊人的结构和特性。在此基础上，发展了纳米复合材料的研究，展现了非常有希望的应用前景15～17]。近来人们在纳米科技初期成果的基础上挑战某些产品的传统加工技术，比如Al组件的快速加工。T.B.Sercombe等人报道了快速加工铝(Al)组件的新方法18]，这个方法的主要特征是用快速成型技术先形成树脂键合件，然后在氮气氛中分解其键和第二次渗入铝合金。在热处理过程中，铝与氮反应形成氮化铝骨架，在渗透过程中得到刚体结构。与传统制造工艺相比，这个过程是简单的快速的，可以制造任何复杂组件，包括聚合物、陶瓷、金属。图1是过程示意和原型样品，(a)是尼龙巾镶嵌铝粒子的SEM像，中心有结构细节的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是为还原氧化铝，它将不是铸件中的成分。在尼龙被烧去时，这个结构基本保持不变。(b)是氮化物骨架，围绕Al粒子的一些环状结构的光学显微镜像，再渗入Al时将形成密实结构。(c)是烧结的氮化铝和渗铝组件，小柱的厚为0.5mm其密度和强度都达到了传统铸造技术的水平。他们还制作了公斤重量多种结构的样品。这是一种冶金技术的探索，开辟了一种新的冶金和制造技术途径。 2纳米材料的完美定律 描述材料结构的常用术语是原子结构和电子结构。原子结构的主要参量是晶格常数、键长、键角；电子结构的主要参量是能带、量子态、分布函数。对于我们熟悉的宏观体系，这些参量多是确定的常数，但对于纳米体系，多数参量随着原子数量的改变而变化。这是纳米材料
多酸-量子点荧光开关纳米材料的制备及其生物应用
目录 摘要 ....................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................................ I II 第1章绪论 . (1) 1.1 课题背景及研究的目的和意义 (1) 1.2荧光开关材料及其应用 (3) 1.2.1 荧光开关材料的调控机制 (3) 1.2.2 电控可逆荧光开关材料 (4) 1.2.3光控可逆荧光开关材料 (10) 1.2.4光控可逆荧光开关材料的生物应用 (13) 1.3 基于多酸的可逆荧光开关材料研究概况 (16) 1.3.1 多酸概述 (16) 1.3.2 多酸在可逆荧光开关材料中的应用 (17) 1.4 量子点概述 (21) 1.5 本课题的主要研究内容和技术路线 (22) 1.5.1 课题的主要研究内容 (22) 1.4.2 技术路线 (23) 第2章实验材料与方法 (24) 2.1 实验试剂及仪器 (24) 2.1.1 实验试剂 (24) 2.1.2 实验仪器 (26) 2.2 实验材料的制备方法 (27) 2.2.1 多酸K28Li5H7P8W48O184.92H2O合成 (27) 2.2.2 量子点的合成 (28) 2.2.3 多色可逆荧光开关纳米粒子的制备 (29) 2.2.4 可逆荧光开关纳米薄膜材料的制备 (30) 2.3 表征及测试方法 (31) 2.3.1 红外光谱与核磁共振波谱表征 (31) 2.3.2 电子显微镜表征 (32) 2.3.3 荧光光谱与紫外可见吸收光谱测试 (32) 2.3.4 光致可逆荧光开关性能测试 (32)
量子点
量子点 链接：https://www.docsj.com/doc/d117388494.html,/baike/2247.html 量子点 百科名片 量子点(quantum dot)是准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，由少量的原子所构成。粗略地说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应(quantum confinement effect)特别显著。 定义 V族元素组成的纳米颗粒，尺寸小于或者接近激子波尔半径（一般直径不超过10nm），具有明显的量子效应。 基本介绍 量子点（英语：Quantum Dot）是在把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。量子点，电子运动在三维空间都受到了限制，因此有时被称为“人造原子”、“超晶格”、“超原子”或“量子点原子”，是20世纪90年代提出来的一个新概念。 量子点是在把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。这种约束可以归结于静电势（由外部的电极，掺杂，应变，杂质产生），两种不同半导体材料的界面（例如：在自组量子点中），半导体的表面（例如：半导体纳米晶体），或者以上三者的结合。量子点具有分离的量子化的能谱。所对应的波函数在空间上位于量子点中，但延伸于数个晶格周期中。一个量子点具有少量的（1-100个）整数个的电子、空穴或空穴电子对，即其所带的电量是元电荷的整数倍。 量子点，又可称为纳米晶，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。基于量子效应，量子点在太阳能电池，发光器件，光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。科学家已经发明许多不同的方法来制造量子点，并预期这种纳米材料在二十一世纪的纳米电子学(nanoelectronics)上有极大的应用潜力。 小的量子点,例如胶状半导体纳米晶,可以小到只有2到10个纳米,这相当于10到50个原子的直径的尺寸,在一个量子点 体积中可以包含100到100,000个这样的原子.自组装量子点的典型尺寸在10到50 纳米之间。通过光刻成型的门电极 或者刻蚀半导体异质结中的二维电子气形成的量子点横向尺寸可以超过100纳米。将10纳米尺寸的三百万个量子点首尾 相接排列起来可以达到人类拇指的宽度。 原文地址：https://www.docsj.com/doc/d117388494.html,/baike/2247.html 页面 1 / 1
光电信息功能材料复习知识点
光电信息功能材料复习知识点 1.材料分类：物理功能材料，化学功能材料，生物功能材料，功能转换材料 2.功能材料：具有优良的光、电、磁、热、声学、力学、化学和生物学功能及其相互转化 的功能，被用于非结构目的具有特定功能的材料。 3.现在是材料的功能设计时代 4.光电信息材料：指?用于制造各种光电设备（主要包括各种主、被动光电传感器、光电 转换器、光电显?示、光信息处理和存储装置、光通信等）的材料 5.功能材料按照功能的显示过程可以分为一次功能材料和二次功能材料（有能量形式变化） 6.薄膜制备方法：物理气相沉积PVD，化学气相沉积CVD，溶液镀膜法 7.溅射：直流，射频，磁控，离子束 8.离子镀：结合真空蒸镀和溅射的特点 9.新的CVD：?金属有机化合物化学?气相淀积（MOCVD）；等离?子增强化学?气相沉 积（PECVD) 10.薄膜的生长模式可以归结为以下三种形式：岛状生长模式；层状生长模式；层岛复合生 长模式（浸润性区别） 11.粉体材料制备方法：（1）机械粉碎法（2）气体蒸发法（3）溶液法（4）激光合成法（5） 等离子体合成法（6）射线辐照合成法（7）溶胶-凝胶法 12.纳米陶瓷的制备：制粉，成型，烧结 13.外光电效应：指物质受光照后而激发的电子逸出物质的表面，在外电场作用下形成真空 中的光电子流。这种效应多发生于金属和金属氧化物 14.内光电效应：指受光照而激发的电子在物质内部参与导电，电子并不逸出光敏物质表面 15.内光电效应之光电导效应：半导体内部价带原子吸收光子的能量跃迁到导带，半导体内 部载流子数目增多，电导率增加的效应 16.内光电效应之光生伏特效应：半导体吸收光子产生电子空穴对，并且在PN结内建电场 的作用下形成光电压 17.GaN是的蓝光半导体激光器材料 18.ZnSe是?一种蓝绿光半导体激光器材料 19.红光半导体激光器材料主要有InGaAlP和InGaP/GaAsP等 20.光电子集成电路OEIC：把光器件和电子器件都集成在同一基片上的集成电路 21.标准测试条件：AM1.5地面太阳光谱辐照度分布光源辐照度：1000W/m2，测试温度： 25±2°C 22.暗电流(ID)是指器件在反偏压条件下,没有入射光时产生的反向直流电流 23.Rsh对光电流的影响较小，而对开路电压的影响较大 24.Rs对开路电压的影响几乎没有，但对短路电流却有很大的影响 25.温度上升，硅电池的开路电压降低，短路电流增大 26.太阳光伏系统：一般我们将光伏系统分为独立系统、并?网系统和混合系统 27.Ge、Si、InP、GaAs的禁带宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.35eV、1.42 eV 28.硅料制备：改良西门子法；硅烷法——硅烷热分解法；流化床法 29.多晶硅是生产单晶硅的直接原料。被称为“微电子大厦的基石” 30.实现多晶硅定向凝固生长的四种方法：布里曼法?热交换法?电磁铸锭法?浇铸法