[发明专利]水溶性近红外量子点,其制备方法及应用

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体纳米材料领域，具体涉及一种量子点的制备方法，由此得到的水溶性近红外CdTeSe/ZnS量子点，及其应用。 

【背景技术】

半导体纳米材料(量子点)是由无机半导体材料组成的具有一定晶体结构的纳米粒子，具有尺寸依赖的电学和光学性能，被广泛应用于生物检测，催化，光电能量转换等领域。自1998年被用于生物荧光标记以来，量子点作为生物探针已被广泛应用于分子生物学、医学诊断学等学科中。 

量子点的另一个应用领域是用于生物医学活体成像的研究，由于在可见光区(400-650nm)成像存在着诸多问题，如会受到生物组织中内源性物质(黑色素、有氧/无氧血红蛋白、胆红素和水等)的吸收、散射等对光学成像的影响。而近红外区域(650-900nm)的能量不易被生物组织中内源性物质吸收，采用近红外量子点成像具有更有效穿透组织，灵敏度高等特点，因此近红外量子点在分子生物学、细胞生物学及医学诊断学等方面引起了广泛关注。 

目前，近红外量子点的波长调节方式主要通过三种途径实现，1)利用窄禁带材料，通过粒径大小调节发射波长；2)利用晶格可伸缩材料，通过核壳材料调节发射波长；3)利用成分组成，通过调节组分含量调节发射波长。 

2006年，Bawendi等(Zimmer，J.P.；Kim，S.W.；Ohnishi，S.；Tanaka，E.；Frangioni，J.V.；Bawendi，M.G.Size Series of Small Indium Arsenide-Zinc Selenide Core-Shell Nanocrystals and Their Application to In Vivo Imaging，J.Am.Chem.Soc.2006，128，2526-2527.)以窄禁带材料InAs为核，合成了发射范围在700nm-800nm近红外量子点，并通过硫辛酸修饰后用于生物成像，Nie shuming等(Andrew M.Smith，Aaron M.Mohs and Shuming Nie，Tuning the optical and electronic properties of colloidal nanocrystals by lattice strain，Nature Nanotechnology，2009，56-63)在油相中高温制备了CdTe/ZnSe核壳量子点，该 方法通过调节ZnSe壳层厚度，可合成发射波长在650nm-900nm的量子点；2003年，Bailey等(Robert E.Bailey and Shuming Nie，Alloyed Semiconductor Quantum Dots：Tuning the Optical Properties without Changing the Particle Size，J.Am.Chem.Soc.2003，125，7100-7106)通过控制硒和碲的比例，合成了三元近红外量子点。 

现有技术通过窄禁带材料(InAs)或者通过壳层压缩(CdTe/ZnSe)合成的近红外量子点，是通过核或者壳的生长来调节波长的，会影响量子点的大小，不同大小的量子点具有不同的比表面积，从而会对应用产生一定的影响。 

对量子点的包壳一般采用Peng xiaogang等(J.Jack Li，Y.Andrew Wang，Wenzhuo Guo，Joel C.Keay，Tetsuya D.Mishima，Matthew B.Johnson，Xiaogang Peng，Large-Scale Synthesis of Nearly Monodisperse CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals Using Air-Stable Reagents via Successive Ion Layer Adsorption and Reaction.Journal of the American Chemical Society，2003，125，12567-12575)的连续离子层吸附(SILAR)方法，把前体溶液交替滴入反应容器，达到包壳的目的。 

然而，这种包壳方式过程控制复杂，造成合成的量子点表面存在较多缺陷，而缺陷的增加，会降低量子点的量子产率。此外，这种包壳方法中，加入前体时的温度通常比较高，为了防止加入的离子自己成核，添加速度很慢，并且加入完成后也需要生长较长的时间。