MoS2量子点光学性质调控及生物检测应用

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MoS2属于过渡金属硫化物,这类材料由体材料转变为低维材料时,展现出很多新奇的物理特性,因而被人们所熟知。最近几年的研究表明,MoS2量子点具有与单层膜不同的光学特性,且同时具有大的比表面积及优良的生物相容性等特点。因此,在光子学、催化、光电子学及生物传感等领域具有优异的应用前景。本文针对MoS2量子点发光机理亟待明确及光学性质有效调控的迫切需要开展系列研究。分析了MoS2量子点发光特性影响因素,通过配体修饰以及稀土离子掺杂实现了其光学性质调节,并最终成功应用于生物检测。取得的主要结果如下:(1)以超声剥离法获得了粒径约2.4nm的MoS2量子点,分析了溶剂对MoS2量子点发光的影响。发现混合有机溶剂中MoS2量子点荧光对激发波长表现出严重的依赖性。经透析处理后,溶剂分子与MoS2量子点之间的相互作用导致其在422nm附近出现多个发射峰,但其发光波长却并不随激发波长而改变,进而明确了有机溶剂被激发是剥离法制备MoS2量子点的荧光随激发波长改变的原因。(2)以含硫配体为反应物通过水热法制备水溶性MoS2量子点,发现CYS、GSH和MSA修饰下的MoS2量子点的光学带隙分别为2.56eV、2.65eV和2.59e V。荧光光谱结果表明,配体可有效钝化MoS2量子点的表面缺陷,进而可实现荧光增强。GSH修饰的MoS2量子点具有最优的荧光特性,且可与生物分子耦连,为MoS2量子点基生物检测奠定基础。(3)将MoS2量子点优异的生物相容性和稀土离子优异的荧光特性相结合,制备了可在可见光波段实现生物荧光标记的MoS2:Eu量子点。532nm可见激光激发获得了Eu离子特征发光。细胞毒性测试表明,在量子点浓度高达300μg/ml培养48小时后,细胞存活率仍在90%以上,表明其良好的生物安全性。采用三层夹心检测方案,以MoS2:Eu量子点最终实现了10nM-6.25μM人IgG分子的特异性检测。
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