上海技物所创新项目“CdSe纳米结构的制备和研究”完成总结报告

   近日，所创新项目“CdSe纳米结构的制备和研究”完成总结报告。
   本项研究的主要研究内容是CdSe纳米结构的制备和光学性能。材料制备在有机溶剂中通过热解法进行：反应溶剂为络和性溶剂TOPO及非络和性溶剂十八烯ODE，前驱体为无机镉盐、无机锌盐和元素Se、S，并加入适当的添加剂，如有机脂肪酸和有机胺。通过改变反应温度、前驱体配比、添加剂的种类和数量，控制具体的工艺参数，实现CdSe纳米材料的大小、形状和荧光性能可控生长；进一步对材料进行表面包覆及改性，提高其量子荧光效率，改变其表面极性，实现CdSe纳米结构在生物研究中的应用。光学性能研究主要进行吸收光谱和荧光发光性能研究，通过和标准物质的荧光光谱比较，计算材料的量子荧光发光效率；并对材料进行组分、表面形貌及晶体结构等物理性能表征，研究影响光学性能的根本因素。
   主要研究成果。材料制备方面：（1）完成了窄尺寸分布的CdSe纳米晶的制备：在TOPO和ODE中均制备了CdSe纳米晶；（2）对材料表面进行亲水性能的改性工作：无论TOPO还是ODE中制备的CdSe纳米晶都是厌水性表面，这种性质的表面使材料可以很好的溶解在多种非极性有机溶剂中；但生物研究需要在亲水性环境中进行。我们对材料表面进行改性，使用双亲性有机大分子，如硫醇，来置换表面的TOPO包覆层，制备了水溶性很好的CdSe纳米结构。（3）无机包覆层制备工作进展顺利。光学性能研究：（1）先后到北京物理所、合肥科大及上海的上海大学、硅所等多家单位进行TEM测试，基本解决了此项测试难问题；测试结果显示制备的CdSe材料为球形粒子。(2)表面亲水性能改性对材料的发光性能产生影响。改性后，荧光效率有所降低，并对材料抗光退色性能产生影响。（3）研究材料环境对光学性能的影响。因为量子点的尺寸很小，表面积较大，表面环境对材料的光学性能影响较大；溶解在有机溶剂中的材料比较固体形态存在时，吸收峰红移；溶剂不同对吸收和荧光光谱都有影响。
    本研究成果可望在生物研究中具有实际应用价值。CdSe纳米结构具有尺寸可调的发光性能， 发光波长覆盖整个可见光范围；相对于传统使用的有机荧光素和荧光蛋白质，具有激发光谱宽，荧光光谱窄；荧光寿命长的优点，在生物研究中作为荧光材料使用具有很好的应用前景。我们所制备的CdSe纳米结构以胶体溶液形态存在，表面改性后可溶解在水溶液中，很适合于生物研究。我们已经与复旦大学和中科院上海生物所建立了合作关系，由我们提供材料，他们探索在生物中的应用。