半導(dǎo)體納米晶功能化二氧化硅膠體粒子的制備（SiO2）

半導(dǎo)體納米晶與介孔二氧化硅微球是兩種不同類型的納米結(jié)構(gòu)材料，在化學(xué)催化、色譜分析、光電子學(xué)、生物標(biāo)記以及生物成像等領(lǐng)域都有很大的潛在應(yīng)用。

對(duì)于Ⅱ一VI主族半導(dǎo)體納米晶來說，由于量子尺寸效應(yīng)的存在，與傳統(tǒng)有機(jī)熒光染料相比，具有激發(fā)光譜寬、光穩(wěn)定性好（不易光漂白)、可實(shí)現(xiàn)一元激發(fā)多元發(fā)射的同時(shí)標(biāo)記等非常**的熒光性質(zhì)。此類材料在光電轉(zhuǎn)換、傳感、顯示、生物成像、生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有**重要的影響，特別是作為生物示蹤的標(biāo)記物，半導(dǎo)體納米晶在基礎(chǔ)生物學(xué)研究及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但同時(shí)也面臨以下問題: a.其熒光性質(zhì)對(duì)表面狀態(tài)極為敏感: b.毒性大，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^光氧化釋放重金屬離子;c.在惡劣化學(xué)環(huán)境下的化學(xué)和膠體穩(wěn)定性不高。

而對(duì)于介孔二氧化硅微球來說，其低密度，高比表面積，良好的滲透性和生物相容性以及高的熱力學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性，近年來作為載體材料在生物學(xué)和醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。

將介孔二氧化硅微球與半導(dǎo)體熒光納米晶相結(jié)合，將二氧化硅作為載體材料封裝納米晶，不僅可以**半導(dǎo)體納米晶的光降解，而且能夠阻止其在惡劣化學(xué)環(huán)境下的重金屬離子釋放。同時(shí)，由于二氧化硅微球表面的硅烷醇易被共價(jià)鍵功能化，包覆的二氧化硅殼層還可以為這種核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料提供良好的水分散性、生物相容性和表面功能。再者，一個(gè)這樣的二氧化硅復(fù)合粒子還可以同時(shí)封裝多個(gè)不同種類的納米晶（如金納米晶、磁性納米晶、半導(dǎo)體納米晶等）從而為多峰型對(duì)比劑提供了一個(gè)理想化的開端。不但解決了納米晶實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，還可以綜其兩者優(yōu)點(diǎn)為熒光成像、生物編碼、多元生物鑒定、高通量**篩選以及軍事安全提供一種新型的“智能化”納米復(fù)合材料。

當(dāng)然用二氧化硅作為載體材料不僅僅是因?yàn)槠湓谒�溶液中的高度穩(wěn)定性，還在于其易于調(diào)節(jié)的封裝過程，不活波的化學(xué)性質(zhì)，可調(diào)的孔隙，成型性能以及光學(xué)透明度。這種核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合粒子的重要性，可以形象地夸張為是對(duì)地球結(jié)構(gòu)的一種簡單模仿。地球作為一個(gè)穩(wěn)定的核殼結(jié)構(gòu)的球體，地殼中含有61%的二氧化硅。這層二氧化硅外衣隔絕了大氣、水等侵蝕性環(huán)境與地球內(nèi)部不穩(wěn)定體系的接觸，維持著地球的完整性，為生命的存在和發(fā)展提供了一個(gè)珍貴的平臺(tái)。

半導(dǎo)體納米晶功能化介孔二氧化硅膠體粒子的制備方法大致上可以分為兩種:一種摻雜滲透法，將預(yù)先合成的半導(dǎo)體納米晶摻雜滲透進(jìn)二氧化硅微球中;另一種是封裝包裹法，用二氧化硅來包裹預(yù)先合成的或原位合成的半導(dǎo)體納米晶構(gòu)筑復(fù)合微球。

摻雜滲透法是制備半導(dǎo)體納米晶功能化二氧化硅膠體粒子簡單**的方法。某課題組在直徑5 um，孔徑10-30 nm的介孔二氧化硅微球中，修飾上含有18個(gè)C 的長鏈碳?xì)浠�合物，利用疏水相互作用，摻雜滲透進(jìn)TOPO修飾不同熒光顏色的CdSe@ZnS核殼納米晶，成功地構(gòu)筑了熒光復(fù)合微球。多價(jià)疏水相互作用為納米晶在介孔孔道中的分割和固定提供了強(qiáng)有力的驅(qū)動(dòng)力，介孔二氧化硅微球的表面和介孔孔道中可以成功地修飾上大量的納米晶。摻雜過程不但可以**量化，而且充分保護(hù)了納米晶的熒光性質(zhì)。如圖1 所示，摻雜先后納米晶的熒光強(qiáng)度一直，不同熒光顏色的復(fù)合微球可以同時(shí)激發(fā)。

在此基礎(chǔ)上，該課題組還利用這種多價(jià)疏水相互作用，將磁性納米晶和半導(dǎo)體納米晶分步或者同時(shí)摻雜進(jìn)介孔二氧化硅微球中，構(gòu)筑磁性熒光雙功能化的復(fù)合微球。如圖所示，作者將油酸穩(wěn)定的 Fe3O4納米晶和TOPO穩(wěn)定的CdSe@ZnS核殼納米晶分步或者同時(shí)滲透進(jìn)C-18修飾后的介孔二氧化硅微球中制備出了雙功能的復(fù)合微球，得到的樣品具有良好的熒光成像和磁分離效果。但是Fe3O4納米粒子的存在對(duì)納米晶的發(fā)光性質(zhì)有一定的影響。

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