4、量子点：特性、合成方法与应用探索

量子点：特性、合成方法与应用探索

1. 量子点的独特性质

量子点（QDs）由于量子限域效应而拥有独特的电学和光学性质，当量子点尺寸小于激子玻尔半径（EBR）时就会产生这种效应，这使得量子点与块状材料有所不同。

• 限域效应 ：当量子点尺寸低于临界值时，量子限域效应就会出现，导致其光学和电学特性与块状材料不同。
• 激发和发射光谱 ：与传统荧光团（如有机染料和荧光蛋白）相比，量子点具有明显优势。
  • 激发光谱宽度 ：有机染料激发光谱窄，只能在特定波长激发；而量子点激发光谱宽，可被广泛波长激发，能用单一激发波长激发不同颜色的量子点。
  • 发射光谱宽度 ：有机荧光团发射光谱宽，不同颜色光谱易重叠，限制多荧光团同时检测；量子点发射光谱窄，可通过调整纳米颗粒的尺寸、成分和表面涂层精确控制，能在从紫外到红外的宽波长范围内发光。
• 抗光辐射稳定性 ：量子点在光辐射下表现出卓越的稳定性，适合基于荧光的应用。与有机荧光团受光照射后迅速褪色不同，量子点能承受反复照射和高光强度，可用于长期跟踪荧光信号进行标记，在全身荧光成像等应用中很有价值。
• 发光效应 ：量子点与电极表面接触并受光照射时，会表现出电化学性质。光子刺激电子从价带转移到导带，形成电子 - 空穴对（激子），电子回到基态时发光。在适当条件下，量子点可通过两种机制产生电流：