[发明专利]一种制备具有圆偏振发光量子点的方法

说明书

本发明提供一种凝胶负载的无机非手性量子点的制备方法，所述方法将水与非手性量子点或非手性量子点的水溶液混合，加入溶剂，再次混合得到混合液；将得到的混合液与凝胶因子混合，加热，冷却，得到凝胶负载的无机非手性量子点。所述制备方法使非手性量子点具有圆偏振发光的性质，实现非手性量子点全波段可调的CPL发光，并实现具有白光发射的CPL发光。

技术领域

本发明属于量子点技术领域，涉及一种无机非手性量子点，尤其涉及一种凝胶负载的无机非手性量子点的制备方法。

背景技术

光是横电磁波，是一种在各个方向上振动的射线。其电场矢量E与磁场矢量H相互垂直，且与光波传播方向垂直。由于产生感光作用的主要是电场矢量，一般就将电场矢量作为光波的振动矢量。光波电场矢量与传播方向所组成的平面称为光波的振动面。若此振动面不随时间变化，这束光就称为平面偏振光，其振动面即称为偏振面。平面偏振光可分解为振幅、频率相同，旋转方向相反的两圆偏振光。其中电矢量以顺时针方向旋转的称为右旋圆偏振光，其中以逆时针方向旋转的称为左旋圆偏振光。两束振幅、频率相同，旋转方向相反的偏振光也可以合成为一束平面偏振光。如果两束偏振光的振幅(强度)不相同，则合成的将是一束椭圆偏振光。光学活性物质对左、右旋圆偏振光的吸收率不同,其光吸收的差值称为该物质的圆二色性(circular dichroism,简写作CD)。圆二色性的存在使通过该物质传播的平面偏振光变为椭圆偏振光，且只在发生吸收的波长处才能观察到。圆二色谱变现出了手性物质的基态的结构信息。在圆二色谱基础上，人们发现某些具有手性的物质发射出的左右圆偏振光强度不同，这种现象成为圆偏振发光(CPL)，表现了物质激发态的结构特征。圆偏振发光在光信息的处理、显示和存储等方面具有重要的应用价值。

量子点是准零维的纳米材料，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100nm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，所以量子限域效应特别显著。量子点的主要性质有以下几个方面：1)量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。以CdTe量子为例，当它的粒径从2.5nm生长到4.0nm时，它们的发射波长可以从510nm红移到660nm；2)量子点具有很好的光稳定性。量子点的荧光强度比最常用的有机荧光材料“罗丹明6G”高20倍，它的稳定性更是“罗丹明6G”的100倍以上。因此，量子点可以对标记的物体进行长时间的观察，这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了有力的工具；3)量子点具有宽的激发谱和窄的发射谱。使用同一激发光源就可实现对不同粒径的量子点进行同步检测，因而可用于多色标记，极大地促进了荧光标记在中的应用。而传统的有机荧光染料的激发光波长范围较窄，不同荧光染料通常需要多种波长的激发光来激发，这给实际的研究工作带来了很多不便。此外，量子点具有窄而对称的荧光发射峰，且无拖尾，多色量子点同时使用时不容易出现光谱交叠。4)量子点具有较大的斯托克斯位移。量子点不同于有机染料的另一光学性质就是宽大的斯托克斯位移，这样可以避免发射光谱与激发光谱的重叠，有利于荧光光谱信号的检测。5)生物相容性好。量子点经过各种化学修饰之后，可以进行特异性连接，其细胞毒性低，对生物体危害小，可进行生物活体标记和检测。6)量子点的荧光寿命长。有机荧光染料的荧光寿命一般仅为几纳秒(这与很多生物样本的自发荧光衰减的时间相当)。而量子点的荧光寿命可持续数十纳秒(20ns—50ns)，这使得当光激发后，大多数的自发荧光已经衰变，而量子点荧光仍然存在，此时即可得到无背景干扰的荧光信号。总而言之，量子点具有激发光谱宽且连续分布，而发射光谱窄而对称，颜色可调，光化学稳定性高，荧光寿命长等优越的荧光特性，是一种理想的荧光探针。

目前为止，量子点还很少有实现圆偏振光发射的报道，更别说实现全波段可调的圆偏振发光了。探究一种具有普适性的方法来实现非手性量子点的圆偏振发光，扩展了对无机纳米材料的研究，实现非手性量子点的圆偏振发光将会使得其在3D成像技术，分子开关，光学数据存储，光量子信息学，手性识别，医学成像增强等方面具有较大的应用价值。

发明内容