硒化镉量子点多功能聚合物复合材料的设计与结构调控研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jmzhao8888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
从量子点和纳米金棒粒子被发现至今,人们对它们的结构与性能之间的关系有了一定认识,并且可以人工合成不同尺寸大小和不同形貌的量子点或者纳米金棒。将合成的纳米粒子与高分子材料结合制备出可以应用于生物医学研究的纳米复合材料,仍然面临许多挑战。水相单分散硒化镉量子点纳米复合粒子的制备对提高量子点生物探针的灵敏度和检测效果非常有利。结合计算机模拟,多尺度认识两亲性三嵌段共聚物分子结构、探索单分散性硒化镉量子点纳米复合粒子的微观结构和宏观荧光性能之间的定性规则和定量关系模型,获得调控两亲性三嵌段共聚物结构和硒化镉量子点纳米复合粒子结构的科学规则和方法至关重要。本文利用耗散粒子动力学(DPD)方法对两亲性三嵌段共聚物甲氧基聚乙二醇-block-聚(甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)-block-聚(2,2,3,4,4,4-甲基丙烯酸六氟丁酯)(简写为OmAnFp,其中O代表甲氧基聚乙二醇,A代表聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯,F代表聚甲基丙烯酸2,2,3,4,4,4-六氟丁基酯,m、n、p分别代表O、A、F的聚合度)和硒化镉量子点(Cd Se QDs)在水中组装制备单分散硒化镉量子点纳米复合粒子(OmAnFp@QDs)的过程进行仿真模拟,成功从微观尺度上揭示了单分散聚合物纳米复合粒子的形成机制。研究了两亲性三嵌段共聚物中嵌段F、A、O不同聚合度以及体系中不同OmAnFp和Cd Se浓度对单分散硒化镉量子点纳米复合粒子不同特性的影响。结果表明,随着亲水嵌段O聚合度的增加,硒化镉量子点纳米复合粒子的分散性和稳定性增加,粒径减小。随着疏水嵌段A和F聚合度的增加,硒化镉量子点纳米复合粒子中包覆的Cd Se量子点的数目变得均一,纳米复合粒子的粒径增大。体系中Cd Se初始体积分数保持不变的情况下,随着嵌段共聚物OmAnFp初始浓度的增加,体系中的没有包覆Cd Se的空包胶束的数量增加,体系中形成的聚集体的粒径也变得不均一。通过对以上结果的分析,我们得出制备理想稳定性好、粒径大小均一的单分散硒化镉量子点纳米复合粒子所需嵌段O的聚合度为90和120,嵌段A和F的聚合度分别为10和15,体系中初始OmAnFp、量子点Cd Se和水的体积分数分别为6%、0.25%和93.75%。根据DPD模拟结果,指导设计并制备了不同亲疏水链段长度的两亲性三嵌段共聚物OmAnFp。以OmAnFp和油溶性硒化镉(Cd Se)量子点的复合体系为研究对象,对二者在水相中的组装行为进行了系统研究,通过控制OmAnFp和Cd Se量子点的组装行为,成功制备了单分散的量子点纳米复合粒子(OmAnFp@QDs),所得到的OmAnFp@QDs纳米复合粒子可以稳定长久地分散在水溶液中。通过与具有不同疏水嵌段的两亲性三嵌段共聚物组装,可以将单分散纳米复合粒子OmAnFp@QDs的水力直径(Dh,DLS)从40 nm调节到61 nm。单分散的纳米复合粒子OmAnFp@QDs可以在p H值范围为4.0-12.0之间的水溶液中稳定存在而不发生团聚。在浓度为400 m M的Na Cl溶液中,OmAnFp@QDs纳米复合粒子的荧光强度在4小时内仅有微弱的减小。两亲性三嵌段共聚物中的嵌段O和F为OmAnFp@QDs纳米复合粒子提供了良好的生物相容性,使得OmAnFp@QDs纳米复合粒子与牛血清白蛋白(BSA)剧烈混合后呈现出的较低水平的非特异性结合。水相单分散的纳米复合粒子OmAnFp@QDs的这些优异特性满足了高级生物医学成像体系中荧光探针的使用要求。为实现对CdSe量子点的荧光强度进行最大限度的增强,以纳米金棒(Au NR)作为表面等离子共振荧光增强体,并通过调节包覆在Au NR表面的二氧化硅壳层的厚度实现对Cd Se量子点和Au NR距离的调控,进而实现Cd Se量子点的荧光强度调控。本研究首先将Au NR的表面进行改性包覆一层二氧化硅(Si O2),改性后纳米金棒(Si O2@Au NR)的表面带有负电荷。通过与表面带有正电荷的Cd Se量子点混合,在静电力的作用下Cd Se量子点均匀附着在Si O2@Au NR的表面,实现纳米金棒表面等离子体共振增强硒化镉量子点荧光复合纳米粒子(QDs@Si O2@Au NR)的初步构建。将初步制备的QDs@Si O2@Au NR与O113A11F19在水相中进行组装,得到能够在水相中稳定分散的纳米金棒表面等离子体共振增强硒化镉量子点荧光复合纳米粒子(O113A11F19@QDs@Si O2@Au NR)。其中,作为荧光发射体的Cd Se量子点的最大紫外吸收峰和荧光发射峰分别位于波长625 nm和636 nm处;作为表面等离子共振荧光增强体的Au NR的纵向表面等离子体共振L-LSPR最大紫外吸收峰在波长638 nm处,其较宽的L-LSPR紫外吸收带与Cd Se量子点的吸收光谱和荧光发射光谱有一定的重叠。实验中发现,当Cd Se量子点与Au NR表面的距离为22±1.2 nm时,O113A11F19@QDs@Si O2@Au NR纳米复合粒子的荧光强度是相同浓度下Cd Se量子点溶液荧光强度的3.3倍。QDs@Si O2@Au NR通过与三嵌段共聚物O113A11F19组装制备的O113A11F19@QDs@Si O2@Au NR纳米复合粒子能够稳定地分散在水相中并且荧光特性得到最大限度的保持。基于时域有限差分法(FDTD),利用FDTD solutions对QDs@Si O2@Au NR复合纳米粒子体系中Cd Se量子点和Au NR之间的相互作用进行了仿真模拟。结果表明,当入射光与Au NR表面自由电子发生耦合时,Au NR高度受限的电磁共振效应产生的电磁场强度会被增强,使得位于Au NR表面一定距离的Cd Se量子点中激发态电子的比例和辐射衰减率增加,从而引起CdSe量子点的荧光强度得到增强。
其他文献
机器视觉技术是智能制造装备涉及关键技术之一,广泛应用于精密制造生产线、在线产品质量检测等多个领域的智能制造装备中。本论文以“基于在线语义分割机器视觉检测鉴别关键技术研究与应用”为题,面向在线机器视觉检测鉴别,重点研究在线复杂背景语义分割方法、语义分割模型自动深度学习方法、多任务并行调度方法等关键技术问题,对于提高机器视觉检测技术及装备水平,具有重要学术价值与实际意义。论文从在线机器视觉检测鉴别的准
在信号处理的众多分支领域中,观测模型均可表示为线性系统,求解它即为信号恢复。然而,根据实际应用建模而成的系统矩阵通常是秩亏或病态的,使求解此线性系统成为不适定或病态问题,因此解不唯一或不稳定。为求得有意义的解,需引入关于原信号的先验信息。在信号处理中,稀疏表示是一种常用的先验模型,而字典在其中扮演着重要角色。本文对基于稀疏表示的信号恢复算法,以及字典学习算法展开研究,既为某些现有算法提供改进版本或
多孔碳材料具有比表面积高、孔隙丰富、稳定性高、导电性好、密度低等一系列优异的理化特性,在能源存储和转换领域具有重要的应用前景。传统的多孔碳材料主要以化石资源为原料,面临资源枯竭和环境污染等问题,不是未来可持续发展的途径。因此,从可持续发展理念出发,以资源丰富、可再生、环境友好、价格低廉的生物质为碳源,合成绿色环保的多孔碳材料是替代化石基碳材料的理想途径。本论文以生物质为原料,通过理化结构调控构建新
随着科技社会的不断发展,柔性电子产品在日常生活中得到了广泛应用。作为柔性电子器件的重要组成部分,柔性导电材料因其独特的机械性能和电学性能而受到科研工作者的广泛关注。然而,现有的柔性导电材料仍然存在一定的问题:无机/金属/高分子聚合物导电材料要具有一定的柔韧性,通常需要对其结构进行设计,或需与其他柔性基材进行复合,因而存在制备成本高、工艺过程复杂的缺陷;水凝胶易于受环境影响,在高温或低湿度环境下水分
学位
手性高分子因其在手性识别、手性响应、手性分离和不对称催化等领域的应用,近年来备受关注,尤其是关于具有独特发光性质的手性高分子的研究。聚集诱导发光(AIE)聚合物作为一类新型的发光功能高分子材料,因其发光特性对外界环境变化如温度、p H值、光照、力和溶剂等因素的敏感响应,逐渐发展为一类极具潜力的刺激响应智能材料。在本论文中,拟设计一种可对单一信号输入实现多重信号变化输出的AIE智能响应高分子,即单一
目的:本研究基于临床样本和肠炎小鼠模型,发现粪菌移植(Fecal microbiota transplantation,FMT)治疗溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis,UC)中重要的菌群代谢物丁酸含量显著增加。通过组学联合分析的方法,探讨丁酸对实验性肠炎的治疗效果,利用菌群体外培养和自噬激活/抑制肠炎小鼠模型,验证FMT通过丁酸介导的肠道菌群调节和自噬激活改善实验性肠炎的可能作用机
相对于建筑主体结构,围护结构在风荷载作用下的破坏现象更为常见,并且由于大跨度屋盖结构自身特点和近地面流场的不规则运动,致使大跨度屋盖围护结构相比高层建筑围护结构周围的风压场分布更加错综复杂,因此其风场分布特征、抗风安全性和可靠性往往会受到更多关注。本文通过围绕大跨度屋盖结构风荷载研究和抗风设计需求,针对与大跨度结构屋面风荷载相关的几个关键问题开展了详细地研究。研究结果对于促进大跨度屋盖结构抗风理论
偶极子天线具有体积小、成本低、重量轻和便于组成阵列等优点,长期以来受到广泛关注。同时,圆极化天线由于可以显著地抑制法拉第旋转效应,被广泛应用在全球定位系统以及卫星通信等无线通信系统中。因此,圆极化偶极子天线具有重要的研究价值。另一方面,双极化天线由于能抑制多径干扰以及增加信道容量,在基站天线中应用广泛。随着无线通信技术的快速发展,通信系统的小型化和紧凑化已经成为一种新的发展趋势,天线单元的小型化与
“社会建设”是一个具有中国特色的概念,在党的十七大报告中与“经济建设、政治建设、文化建设”并列为“四位一体”,为中国国家发展战略的重要组成部分。新中国成立初期,中国共产党领导全国人民开展全国性的社会建设,积累了丰富的实践经验。梳理新中国成立初期社会建设的历史资源,总结归纳这一时期中国共产党领导社会建设的基本经验,对新时代中国特色社会主义社会建设具有重要参考价值。新中国成立初期,国家社会发展的主题由
脂质是食品的主要成分之一,易被活性自由基、金属离子、酶、光照等因素诱导氧化。脂质的过度氧化不仅会导致生物膜功能异常,蛋白质分子聚合、交联等,还会严重降低食品品质。随着人类对健康和营养的需求不断增加,对脂质氧化及抑制机制进行研究显得尤为重要。大豆分离蛋白(Soybean protein isolate,SPI)经酶水解后产生的小分子肽类物质,安全性高、抗氧化性强且具有两亲性,可用作食品体系的抗氧化剂