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表面活性剂对量子点光学性质的影响摘要：半导体纳米晶，也称量子点(quantum dots)，是一种半径接近或小于澈子玻尔半径的零准文纳米材料。表面活性剂是指一种加入少量后便能使溶液体系界面状态发生较为明显变化的物质，具有独特的亲水基团和疏水基团。在QD655溶液中加入不同类型的表面活性剂制成溶液，并在荧光显微镜下观察量子点的光学性质的变化后，再通过分析实验结果来比较几种表面活性剂对量子点光学性质的影响。32506
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毕业论文关键词：量子点、表面活性剂、光学性质
Effect of Surfactants on the Optical Properties of Quantum Dots
Abstract: Semiconductor nanocrystals, also known as quantum dots (quantum dots), is a new type of semiconductor nonmaterials with radius less than or close to Che Bohr radius. Surfactant refers to substance that can change the solution system interface state significantly in small amount. After adding different types of surfactants in QD655 solution, we observe the change of the optical properties of quantum dots by the fluorescence microscope. Then we compare effects of several kinds of surfactant on the optical properties of quantum dots by comparing the results of experiment.
Keywords: Quantum dots; Surfactant; Optical properties
前言
量子点是由半导体材料制成的具有稳定性，并且能够溶于水的近乎圆形的纳米颗粒，是由Ⅳ族、Ⅱ～Ⅵ或Ⅲ～V族元素构成的，粗略来说，量子点的直径尺寸通常在1-12 nm之间。由于其尺寸比激子波尔半径小，因此内部电子在各个方向上运动都会受到限制，这时量子限域效应便尤其显著，也称作量子限制效应，这同时也使其具有表面与界面效应、宏观量子隧道效应[1]及独特的光学和电子学性质[2]。不同种类的量子点有不同的化学成分、不同的材料结构、不同的外形[3]，所以不同的种类的量子点也有不同的光学性质、能级结构等，此外，它们的合成方式也多种多样，因而它们在各种领域具有着多种多样的用途，这使得量子点近几年大受关注。
因其具有独特的纳米性质，量子点经常被作为一种新型材料而受到人们的关注。随着量子点制备技术的不断提高，量子点已广泛应用到生物学、细胞学、化学、医学诊断、药物筛选、材料科学、基因组学等领域[4]。量子点还具有独特的电学性质，在离子识别及检测领域也有很大应用空间[5]。近年来，由于量子点在作为生物探针，应用于活细胞体系作为生物荧光标记领域有着十分广阔的前景，因此引起研究者们广泛的关注。要作为标记生物大分子的荧光探针必须要有优秀的灵敏度，还要耐光漂白[6]，同时避免背景的干扰。这时，相较于传统的有机荧光染料，在光属性方面，显然量子点具有了很大的优势[7]，比如它的吸收峰宽；发射光谱窄、重叠小，不易互相干扰，这使得量子点的荧光强度更强更稳定，也可以通过它的大小来精确的调整发射的波长，与生物能更好相容[8]等。量子点在连续激发光照射下，荧光会逐渐消失，这称为光漂白（Photobleaching）。与传统荧光材料相比，量子点的抗漂白性能显然更强，但是仍存在光漂白现象[9]。除了光漂白使量子点荧光消失之外，光谱蓝移（Spectral bluing）现象则会使量子点在视场范围内消失。量子点的闪烁（Blinking）则使荧光强度减小。这些现象都是量子点在作为荧光探针应用上的劣势，因此如何有效抑制量子点这些现象十分重要。
在观察研究量子点这些光学性质并做出解释后，接下来要研究的便是如何有效抑制这些现象，已有文献提供了一些方法。许多实验表明，在量子点溶液中加入某些化学试剂可以抑制这些现象，研究发现，用含有极性基团如巯基分子的浓溶液可以抑制周围量子点闪烁[10]，比如，加入巯基乙醇可以有效的抑制量子点的光谱蓝移却不能抑制光漂白现象，而巯基乙胺却可以抑制量子点蓝移，同时抑制量子点漂白[11]。同时也说明了量子点的这些光学性质受周围环境的影响很大，除了温度外[12]，量子点的光学性质也受添加剂的影响，添加剂种类不同，对它的影响也不同。基于表面活性剂的种类众多，我们在表面活性剂对量子点光学性质的影响这一方面仍然有很大的研究空间，可以从表面活性剂的带电属性和非离子型活性剂两方面着手。因此在之前的基础上，本文探讨了十二烷基硫酸钠（SDS）、十优尔烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基磺酸钠、十优尔烷基三甲基氯化铵（CTAC）、曲拉通这五种表面活性剂对量子点闪烁、光漂白和光谱蓝移现象的影响，并初步揭示量子点光学现象的机理。
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