用微胶囊包裹量子点—更高效、更稳定

水相合成的碲化镉/硫化镉(CdTe/CdS)量子点被成功的包入两性的聚合物微胶囊中。

作者:孙凌

量子点(quantum dots)是一种准0维的纳米颗粒。半导体量子点(semiconductor quantum dots)通常由II-VI族或者III-V族元素组成。人们可以通过调节半导体量子点,尤其是II-VI族半导体量子点的尺寸来调节其光学和电学性能。与传统的有机染料相比,II-VI族半导体量子点具有发射峰可调、发射带狭窄、吸收谱较宽、发光效率(photoluminescence quantum yield)高以及光稳定性强等特点。这些优异的光学性能决定了半导体量子点在生物传感和生物成像中具有广泛的应用前景。

当量子点表面存在亲水的基团时,生物分子可以与其直接结合。因此,通过环保的水相法合成量子点引起了研究人员的广泛的关注。此外,一些表面修饰手段也被用来进一步提高量子点的光稳定性、胶体稳定性以及生物兼容性。然而传统的修饰方法仍然具有很多的局限性,尤其体现在如何提高量子点的发光效率和光学稳定性上。

为此,来自新加坡南洋理工大学和复旦大学的研究人员提出了一种新的方法来修饰量子点——胶囊封装法。通过这种方法得到的量子点具有更高的发光效率和光稳定性,以及可控的形态。

整个封装过程包括两个步骤:配位交换和聚合物附着。通过配位交换,量子点的表面从亲水性转变为亲油性,并在超声振荡下与预先合成的聚合物胶囊(水包油)均匀混合。在微波加热下,量子点被成功的包裹在聚合物胶囊内。为了提高配位交换的效率并有效阻止光湮灭,研究人员使用了水和乙醇的混合物作为胶囊封装过程中的溶剂。与未封装的量子点相比,封装后的量子点的发光效率提高了50%。此外,研究人员还通过调整聚合物胶囊与量子点的摩尔比来控制单个胶囊中量子点的数量。

L. Yuwen, et al. Small, 2010, DOI: 10.1002/smll.201002039