| 结构层 | 材料 | 关键作用 | 能带特性 |
|---|---|---|---|
| 内核 | CdTe | 提供红光至近红外基础发光 | 带隙窄(约 1.5 eV) |
| 中间过渡层 | CdSe | 调节晶格匹配度,扩展发光范围,形成 type-II 异质结构 | 带隙适中(约 1.7 eV),与 CdTe 形成能级交错 |
| 外层钝化壳 | ZnS | 钝化表面缺陷,提高量子产率,增强稳定性,降低毒性 | 宽带隙(约 3.7 eV),有效阻隔水氧侵蚀 |
| 表面修饰层 | 巯基羧酸、PEG 衍生物等 | 实现水溶性,提供生物偶联位点 | 亲水性配体,替代油溶性配体 |
宽吸收窄发射:吸收光谱覆盖紫外至可见光区,发射峰半高宽(FWHM)小于 40 nm,单色性优异
波长可调:通过控制 CdTe 核尺寸和 CdSe 壳厚度,实现 480-1200 nm 发光范围,尤其擅长近红外(620-820 nm)发射
高量子产率:近红外波段仍保持 40%-45% 的量子产率,远超传统有机染料
长荧光寿命:荧光寿命可达数十至数百纳秒,便于时间分辨成像,消除背景干扰
良好光稳定性:ZnS 壳层有效保护核心,减少光漂白,适用于长时间动态观察
CdTe 核合成:Cd 源(如 CdO、CdAc₂)与 Te 前驱体(如 TOP-Te、NaHTe)在高温溶剂中反应,控制粒径获得特定基础发光
CdSe 中间壳包覆:逐步注入 Se 前体,进行外延生长,形成均匀过渡层,缓解晶格失配
ZnS 外壳包覆:较低温度下加入 Zn 与 S 前体(如 ZnSt₂+TOP-S),形成 2-5 个原子层的钝化壳
| 修饰方法 | 常用试剂 | 优点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 配体交换法 | 巯基丙酸(MPA)、巯基乙酸(TGA)、巯基 - PEG | 操作简便,保留高量子产率 | 生物标记、传感器制备 |
| 聚合物包裹法 | 两亲性聚合物(如 PMAO)、聚乙二醇衍生物 | 稳定性高,可引入多种官能团 | 体内成像、药物递送 |
| 硅壳包覆法 | 正硅酸乙酯(TEOS) | 化学稳定性佳,生物相容性好 | 长期储存、苛刻环境应用 |
| 脂质体包裹法 | 磷脂分子 | 模拟生物膜结构,提高生物相容性 | 细胞靶向、活体成像 |
近红外活体成像:650-900 nm “光学窗口",组织穿透深,背景荧光低
细胞标记与追踪:可标记细胞膜、细胞器或生物分子,实现长时间动态观察
肿瘤靶向成像:表面修饰靶向分子(如抗体、肽段),实现肿瘤特异性识别
核酸检测:基于荧光共振能量转移(FRET)原理,检测 DNA/RNA 杂交
蛋白质分析:标记抗原 / 抗体,用于免疫分析、蛋白质相互作用研究
重金属离子检测:利用量子点荧光淬灭 / 增强效应,检测环境或生物样品中重金属
光催化:用于光解水、有机污染物降解
显示技术:近红外量子点在防伪、红外显示等领域的应用
药物递送:作为载体负载药物,实现靶向递送与实时监测一体化