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新型纳米创可贴问世 杀菌效果佳且不产生耐药性
热度 4 zhpd55 2014-8-13 18:52
注:本文已经被“ 生物探索 ”录用,未经许可,请勿转载。 新型纳米创可贴问世 杀菌效果佳且不产生耐药性 诸平 导读 纳米材料在抗菌方面存在巨大潜力,应用前景看好。中国科学院长春应用化学研究所曲小刚等人另辟蹊径,利用石墨烯量子点催化分解双氧水,使其产生强而有力的杀菌羟基自由基,研发出新型纳米创可贴,杀菌效果佳且不产生耐药性。 纳米材料独特的物理和化学性质使其在复合材料、生物医学等领域得到广泛应用。已经有研究结果表明,纳米材料在抗菌方面存在巨大潜力,应用前景看好。因为随着传统的抗菌材料如抗生素、季铵盐、消毒剂以及杀菌剂等化学药物的大量使用,耐药性原因导致微生物变异种群越来越多,由此引发的全球性微生物灾害事件频频发生。据WHO的有关统计结果,现有的抗生素在未来10~20年后将丧失其抗菌能力,故研发和应用新型抗菌材料,是应对未来危机的唯一良方妙计。 纳米技术的发展,为解决此问题提供了一条新思路,已经有不少纳米材料在抗菌作用方面的研究报道,如纳米金属材料(如纳米银等)、纳米氧化物(如TiO 2 、ZnO)、碳纳米管以及石墨烯等。近日, 中国科学院 长春应用化学研究所曲小刚等人,在石墨烯抗菌研究上取得了新进展,研究结果发表在ACS Nano上。 石墨烯与过氧化氢:两种值得关注的抗菌材料 石墨烯是通过破坏细菌的细胞膜而杀死细胞。石墨烯又可以分为氧化石墨烯(GO)和还原石墨烯,氧化石墨烯纳米悬液在与大肠杆菌孵育2h之后,对其抑制率超过90%,其抗菌性源于对大肠杆菌细胞膜的破坏。毒理学研究结果表明,氧化石墨烯不仅是一种新型的优良抗菌材料,而且对哺乳动物细胞产生的细胞毒性很小。谭小芳对功能化石墨烯的生物学效应有专门的研究,在此不再赘述(谭小芳. 功能化石墨烯的生物学效应研究 .苏州:苏州大学,2012.) 过氧化氢也是一种优良的抗菌材料。过氧化氢可以杀死伤口细菌,而且不会造成抗药性,但浓度需要达到1M,而这种浓度会对健康细胞造成损害。研究人员尝试使用金属氧化物纳米材料催化分解过氧化氢,使其形成羟基自由基,而羟基自由基是一种比过氧化氢更有效的杀菌剂。这样,研究人员就可以使用较低浓度的过氧化氢。但构成纳米颗粒的材料,自身是对健康细胞有毒性的氧化物,如氧化钒和氧化铁等。 新研究联合石墨烯和过氧化氢,杀菌效果显著 中国科学院长春应用化学研究所曲小刚(Xiaogang Qu)将石墨烯与过氧化氢结合起来,有效避免了过氧化氢在杀菌方面的不足。 据CEN网站2014年6月10日报道,曲小刚等人使用石墨烯量子点(graphene quantum dots)催化分解双氧水(hydrogen peroxide),使其产生强而有力的杀菌羟基自由基。在类似于创可贴的绷带上,含有石墨烯量子点和少量的过氧化氢,即可显著减少小鼠创伤处的细菌的数量,相关研究成果2014年5月28日发表在“ACS Nano”杂志网站上。 曲小刚等人发明的涂层可以用于伤口消毒,不必使用抗生素(disinfect wounds without the use of antibiotics),如图1所示。在老鼠背上的伤口处,贴上用石墨烯量子点和低浓度的过氧化氢处理过的“创可贴”,则具有杀菌作用(见图1右侧图示,蓝色和绿色)。杀菌作用是石墨烯量子点催化过氧化氢的分解,产生羟基自由基(黄色),穿刺细菌细胞膜所致。 图1 抗菌“创可贴” 新型“创可贴”也没有可感知的毒性 在另一项研究中,曲小刚和韩国国立交通大学(Korea National University of Transportation)、韩国忠南国立大学(Chungnam National University)、韩国汉阳大学(Hanyang University)以及韩国加图立大学(The Catholic University of Korea)的研究人员合作,在老鼠身上进行实验,结果表明羧基化(carboxylated)的石墨烯量子没有可感知的毒性,相关研究结果2013年7月5日已经在ACS Nano杂志发表。 为了测试碳纳米材料的有效性,研究人员将羧基化石墨烯量子点加入到革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌(gram-positive Staphylococcus aureus)和革兰氏阴性的大肠杆菌(gram-negative Escherichia coli)两种类型的细菌悬液中。然后他们确定能够使90%细菌细胞致死所需的过氧化氢用量,与未经处理的细菌悬液用量进行比较。相比之下,未经处理的细胞需要的过氧化氢用量要比经过处理的细胞更多,经过处理的细胞,过氧化氢所需量下降了90%,而且对两种类型的细菌均是如此。 随后研究人员制备涂有抗菌纳米材料的“创可贴”,他们将一个棉衬垫在石墨烯量子点中浸湿,然后在棉衬垫上加100μM的过氧化氢溶液,再将其包裹在老鼠背部的伤口上。但是,作为对照,研究人员仅仅是在棉衬垫滴一些生理盐水,同样包裹在另外一些小鼠的伤口上。3天后,将老鼠身上伤口处的绷带取下来,对细菌进行分析比较,发现纳米材料绷带上的细菌数量仅仅是盐水绷带上细菌数量的万分之一。 图2 过氧化氢杀菌作用示意图 研究很有前景 但还有待深入 宁波材料技术与工程研究所吴爱国(Aiguo Wu of the Ningbo Institute of Materials Technology Engineering)研究员说,尽管这样的结果是很有开发前景,但是在此“创可贴”用于人体临床试验之前,需要对石墨烯量子点进行长期的毒理学研究。吴爱国也认为这些“创可贴”应该对其他细菌,如对青霉素耐药性细菌进行试验,检查其杀菌效果如何。新加坡南洋理工大学的陈元(Yuan Chen of Nanyang Technological University)教授则认为,采用石墨烯量子点作为催化剂激活过氧化氢使其分解的确是一种新奇的想法。他想知道是否这些石墨烯量子点也可以用来激活其他抗菌药物。当然对于各种猜测与推理都需要时间,进行更多的、更深入的相关研究之后才有可能得出结论,让我们拭目以待吧。 更多信息请浏览: 生物探索
个人分类: 药物动态|5980 次阅读|5 个评论
研究进展:荧光纳米材料驱动的白光LED
qiangzhang 2014-4-5 22:03
Fluorescent Nanomaterial-derived White Light-Emitting Diodes: What’s Going On Qiang Zhang , Cai-Feng Wang , Lu-Ting Ling and Su Chen * First published online 25 Mar 2014, J. Mater. Chem. C , 2014, 2(22): 4358-4373 链接: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/tc/c4tc00048j#!divAbstract 白光LED以长寿命、节能效果显著的优越性能,成为可替代传统白炽灯的新一代照明产品,因此近年来受到广泛关注。文章主要总结了近几年 Prof. Chen 课题组及国际上其他课题组在该领域的一些进展。在前人的基础上,扩充了光转换材料的范围。涉及到的白光LED转换材料主要包括半导体量子点、硅量子点、碳量子点、石墨烯量子点、荧光纳米有机无机和材料(量子点-聚合物、荧光薄膜)等,对此方向上的主要研究进展进行了客观的总结和评述。 1. 量子点 1.1 半导体量子点 1.2 核/多壳结构 1.3 掺杂量子点 1.4 无重金属量子点 1.5 直接白光发射的量子点 2. 碳量子点 3.1 电致发光碳量子点LED 3.2 光致发光碳量子点LED 3.3 白光碳量子点基LED 3. 硅量子点 4. 石墨烯量子点 5. 有机无机杂化白光LED 5.1 量子点-共轭聚合物杂化电致发光WLED 5.2 量子点-聚合物杂化光致发光WLED 5.3 半导体量子点-聚合物荧光薄膜(远程) 5.4 碳量子点-聚合物荧光薄膜(远程) Timeline showing recent progress in fluorescent nanomaterial-derived white LEDs. Abstract: White light-emitting diodes (white LEDs) have recently attracted substantial interest owing to their remarkable energy conservation. The evolution of fluorescent nanomaterials with tunable optical properties has provided an opportunity for light source design of white LEDs. However, the stability and performance of fluorescent nanomaterial-derived white LEDs still fail to meet the requirements of practical applications. It is therefore imperative to boost their overall device performance, which depends on not only the exploitation of advanced fluorescent nanomaterials but also the design of superior light source. In this review, the achievements in fluorescent nanomaterials as color converters towards white LEDs are highlighted, including semiconductor nanocrystals or colloidal quantum dots (QDs), carbon-based nanoparticles, silicon QDs, and organic-inorganic fluorescent nanocomposites. The challenges and future perspectives in this research area are also discussed.
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量子点可以提高太阳能转化效率
热度 5 zhpd55 2013-8-28 10:09
量子点可以提高太阳能转化效率 诸平 据荷兰物质基础研究基金会( The Foundation forFundamental Research on Matter ,简称 FOM Foundation) 网站 2013 年 8 月 23 日 报道,荷兰 代尔夫特理工大学( Delft University of Technology ) 、美国加州大学( University ofCalifornia )、比利时丰田欧洲材料研发中心( Toyota Europe, Materials Research Development )的科学家合作已经开发出一种纳米结构材料 , 用于制造太阳能电池可以提高其光电转化效率,比目前传统的太阳能电池转化水平高超 10% 。下图是物理学家组织网 ( Phys.org ) 2013 年 8 月 26 日 的转载报道截图。 上图中被链接的是量子点,在这种新纳米材料中一束 波长很狭窄光子被吸收后,会使 两个或两个以上的电子跳跃带隙 。 研究人员已经用特殊的分子强烈地将纳米球(量子点)连接在一起,结果是电子可以自由移动 , 在太阳能电池中即可以形成电流。 荷兰 代尔夫特理工大学( Delft University of Technology ) 、美国加州大学( University ofCalifornia )、比利时丰田欧洲材料研发中心( Toyota Europe, Materials Research Development )的科学家合作已经开发出一种纳米结构材料 , 用于制造太阳能电池可以提高其光电转化效率。此研究成果 2013 年 8 月 23 日 已经在《自然通讯》( Nature Communications )网络版发表。智能纳米结构可以提高太阳能电池的效率,主要体现在两方面,其一是减少热能耗,其二是提供更多的电能。 太阳能电池 传统的太阳能电池包含一层硅,当阳光照射到硅层时 , 硅中的电子吸收光子能量,由基态进入到激发态,获得能量的电子(激发态电子)可以跳越“禁带”即 带隙 而进入导带,即可自由移动并形成电流。如果光子能量等于硅的带隙,则太阳能电池的产电量即被优化,利用效率最高,没有多余的能力被浪费。然而 , 太阳光是一种复色光,包含许多不同波长的光子,而且这些光子的能量大于带隙。多余的能量以热能的形式丢失 , 这限制了传统太阳能电池的产电量,尚未实现太阳能利用效率的最大化。 纳米球 几年前 , 代尔夫特理工大学的研究人员以及其他物理学家就已经证明了多余的能量仍能得到很好的利用。在半导体材料的小纳米球体内过剩的能量可以使额外的电子跳越带隙,这些纳米球又被称为量子点,其直径大约仅有人头发的万分之一。如果一个光子能使量子点的一个电子跃过带隙 , 电子在该量子点周围运动。这样难免造成与使随后跃过带隙的电子发生碰撞,而且一个光子可以动员几个电子跃过带隙从而增加产生的电流量,如何来解决电子的自由运动,避免在量子点周围聚集,电子之间发生碰撞的问题,科学家已经有新招。 量子点之间的联系 然而 , 迄今为止存在的问题仍然是电子被困在其量子点内部 , 所以无法为当前的太阳能电池产生电流做出贡献,导致这种现象的原因是由于使量子点表面稳定的大分子所致。这些大分子阻碍了电子从一个量子点跳跃到下一个量子点 , 所以没有电流产生。但是,研究人员在新设计中 , 用小分子取代了大分子,而且在量子点之间用氧化铝来填充预留的空隙。这导致量子点之间有更多的接触,并允许电子自由移动,使问题迎刃而解。 转化效率 理学家用激光光谱物已经看到在包含量子点链接的材料中,单个光子实际上可以激发几个电子。跃过带隙的所有电子,在此新材料中可以自由运动。由于包含这种新材料的太阳能电池的理论产量会提高到 45%, 比传统的太阳能电池的转化效率高出 10% 。更有效型的太阳能电池很容易生产,即将链接的纳米球结构作为一种分层漆用于太阳能电池。因此新型太阳能电池不仅会更有效 , 而且与传统的太阳能电池相比较成本也更廉价。荷兰研究人员现在与国际伙伴合作,用此设计来产生完整的太阳能电池。 更多信息请浏览 C.S. Suchand Sandeep , Sybrenten Cate , JuleonM. Schins , TomJ. Savenije , YaoLiu , MattLaw , SachinKinge , ArjanJ. Houtepen , Laurens D. A. Siebbeles . HighCharge Carrier Mobility Enables Exploitation of Carrier Multiplication inQuantum-Dot Films , Nature Communications (23 August 2013). DOI: 10.1038/ncomms3360 ; 见附件: 纳米球-量子点-太阳能电池2013.pdf http://phys.org/news/2013-08-nanomaterial-yield-solar-cells.html#nwlt ; http://www.fom.nl/live/english/news/archives/pressreleases2013/artikel.pag?objectnumber=233832
个人分类: 新科技|8778 次阅读|6 个评论
高效率量子点太阳能电池,EQE=114%
热度 2 zhpd55 2012-10-30 17:25
2012 年 10 月 26 日 e! Science News 网站报道了科学家已经演示了 高效量子点太阳能电池( Scientists demonstrate high-efficiency quantum dot solarcells ),而且新近的研究显示新开发的太阳能电池可能很快超越传统的光伏技术。来自美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的科学家,演示了首例在太阳能范围之内,具有外部量子效率 (EQE) 超过 100% 的太阳能电池。所谓 EQE 是指在特定设备内将光子转换为电子的百分比。研究人员将他们的研究结果于 2012 年 10 月 28 日 至 11 月 2 日 在美国佛罗里达州坦帕市召开的美国真空学会( AVS )第 59 届国际研讨会和展览会上进行了介绍。 传统的半导体每一个光子只产生一个电子,纳米大小的晶体材料如量子点避免这个限制,这些新材料是 目前正在开发作为有前途的光伏材料。由量子点获取能量来提高效率,就是将传统半导体中以热丢失的能量加以利用。减少大量的热损失 , 由此产生的能量转换成了创造更多的电流。通过一种被称为多激子产生 (MEG) 过程的功率调控,研究人员能够证明 , 就平均而言 , 每个被吸收的蓝色光子可以生成的电流比传统技术所能达到的多达 30%, 以有效地分割和使用高能光子更大部分的能量作为 MEG 的动力。研究人员对于 3.5 eV 光子的研究发现 EQE 值达到 114%, 证明这一概念在一个工作装置中的可行性。 NREL 的资深科学家 Joseph Luther 认为 ,MEG 技术的方向是正确的。 “ 由于当前太阳能电池技术仍然过于昂贵 , 不可能完全与不可再生能源进行抗衡 , 这种技术采用 MEG 演示的方式,使科学家和工程师考虑将太阳能光子转换电力是不断变化的。 可能会有一个机会来极大地提高一个模块的效率 , 可导致太阳能电池板比非可再生能源更便宜廉价。更多信息请浏览: http://esciencenews.com/articles/2012/10/26/scientists.demonstrate.high.efficiency.quantum.dot.solar.cells
个人分类: 新科技|6456 次阅读|3 个评论
Chemical Society Reviews 内封面文章
热度 3 huangxy04 2012-10-22 12:11
Chemical Society Reviews 内封面文章
最近,我们在 Chemical Society Reviews 上发表了题为Enhancing solar cell efficiency: the search for luminescent materials as spectral converters 的综述。 http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/CS/C2CS35288E Photovoltaic (PV) technologies for solar energy conversion represent promising routes to green and renewable energy generation. Despite relevant PV technologies being available for more than half a century, the production of solar energy remains costly, largely owing to low power conversion efficiencies of solar cells. The main difficulty in improving the efficiency of PV energy conversion lies in the spectral mismatch between the energy distribution of photons in the incident solar spectrum and the bandgap of a semiconductor material. In recent years, luminescent materials, which are capable of converting a broad spectrum of light into photons of a particular wavelength, have been synthesized and used to minimize the losses in the solar-cell-based energy conversion process. In this review, we will survey recent progress in the development of spectral converters, with a particular emphasis on lanthanide-based upconversion, quantum-cutting and down-shifting materials, for PV applications. In addition, we will also present technical challenges that arise in developing cost-effective high-performance solar cells based on these luminescent materials. TOC
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胶体量子点膜应用于下一代太阳能电池
热度 1 zhpd55 2012-8-1 11:35
胶体量子点膜应用于下一代太阳能电池
ScienceDaily ( 科学日报 ) 2012 年 7 月 29 日 报道了加拿大多伦多大学( University of Toronto )和阿卜杜拉国王科技大学 (King Abdullah University of Science Technology) 的研究人员,在研究太阳能电池方面取得了新突破,特别是在胶体量子点 (colloidal quantum dot ,简称 CQD) 膜的研发方面取得新成果,导致了最有效的 CQD 太阳能电池。他们的研究成果以快报形式发表在《自然纳米技术》( Nature Nanotechnology )—— Alexander H. Ip, Susanna M. Thon, Sjoerd Hoogland, Oleksandr Voznyy, David Zhitomirsky, Ratan Debnath, Larissa Levina, Lisa R. Rollny, Graham H. Carey, Armin Fischer, Kyle W. Kemp, Illan J. Kramer, Zhijun Ning, André J. Labelle, Kang Wei Chou, Aram Amassian, Edward H. Sargent. Hybrid passivated colloidal quantum dot solids . Nature Nanotechnology , 2012; DOI: 10.1038/nnano.2012.127 。该研究的负责人是多伦多大学工程教授泰德·萨金特( Ted Sargent ),他们已经从廉价的材料创造了一种太阳能电池 , 而且被证明光电转化效率达到了 7.0% 。 苏珊娜·索恩( Dr. Susanna Thon )博士作为此论文的重要合作者之一,认为以前的量子点太阳能电池一直受限于薄膜中纳米微粒庞大的内表面积 , 这使制约光电转化的主要困难; 但是,他们的突破在于使有机化学和无机化学相结合,完全地覆盖所有的暴露表面。量子点是只有几个纳米大小的半导体,可以吸收整个太阳光包括可见光区和不可见光区的所有波长的光线。与当前增长缓慢且费用昂贵的半导体技术不同 , 胶体量子点薄膜可以快速制作 , 而且成本低 , 类似于油漆或墨水。此研究为太阳能电池装配在类似于报纸的柔软底质上,而且可以快速大批量印刷铺平了道路。加拿大多伦多大学研制的太阳能电池的转化效率与以前的太阳能电池相比较提高了 37% 。为了提高太阳能电池的光电转化效率 , 研究人员需要一种方法来降低与表面质量不佳而相伴的电子“陷阱”的数量 , 同时要确保他们制得的薄膜非常密集,可以吸收尽可能多的太阳光。其解决方案是一种所谓的“混合钝化”。 Alex Ip 博士也是论文主要合著者之一,认为合成量子点之后立即引入氯原子 , 即可修复此前无法修补的角落和导致电子“陷阱”的缝隙。紧接着使用短的有机连接基与薄膜中的量子点成键,紧密联系在一起。美国阿卜杜拉国王科技大学的 Aram Amassian 教授领导的研究小组的研究表明,为了得到最致密的胶体量子点膜,有机配体交换是必要的。阿卜杜拉国王科技大学的研究小组,利用最先进的具有亚纳米分辨率的同步加速器方法,来辨明胶体量子点膜的结构和证明混合钝化法导致具有最密堆积纳米粒子的密集型胶体量子点膜。这为进一步研究和太阳能电池效率的改进打开了很多渠道 , 这可能会导致一个可靠的、低成本的太阳能转化的光明未来。萨金特教授说 , 我们的世界迫切需要创新 , 符合成本效益的方式 , 将丰富的阳光能转化为可用的电能。此研究表明 , 丰富的材料界面内胶体量子点膜可以通过一个稳健的方式来掌控 , 并证明成本低和稳定提高效率可以兼顾。有望成为下一代太阳能电池的新亮点。详细内容请浏览: http://doc.sciencenet.cn/DocInfo.aspx?id=12761 (包括补充材料共30页)
个人分类: 新科技|10235 次阅读|4 个评论
纳米材料的几大热点
热度 2 redrum 2011-10-15 17:16
看文献越久,感觉越强烈,有那么几种材料,文章真是层出不穷。 1. 石墨烯材料 太热,简介就免了 2. 纳米金材料 包括纳米晶、纳米簇、纳米线、各种异质结构,主要应用就是LSPR SERS,癌症的光热疗法 3. 纳米铁氧化物 Fe2O3、Fe3O4,各种形貌,做核啊、壳啊,应用就是磁性分离的催化剂、MRI、锂电电极等等 4. 纳米氧化锌 各种颗粒啊、膜啊……应用除了王中林开创的压电材料,其他的gas sensor啊 电极啊 催化剂啊一堆一堆的 5. 量子点 现在已经从合成到应用了,医学荧光探针、发光二极管、太阳能电池,and so on. 看得我心里痒痒的,不知该不该去跟风一把啊?
个人分类: 文献笔记|3219 次阅读|5 个评论
一种新颖的通用的碳化物合成方法--液相激光烧蚀
热度 3 SKYang2011 2011-9-5 18:02
一种新颖的通用的碳化物合成方法--液相激光烧蚀
液相激光烧蚀已经被广泛的应用于纳米颗粒的合成当中。从传统意义上,它被认为是一种物理的合成方法。我们发现有机溶剂在激光的辐照下能够被很轻易的分解,而提供碳成分。那么,这种液相激光烧蚀方法能否应用于合成碳化物纳米结构呢?我们知道,碳化物,由于其高度的稳定性,很强的硬度,具有很广泛的应用领域,特别是在极端条件下工作的器件领域。事实证明,通过激光烧蚀置于酒精或者甲苯中的靶材,如 钨, 硅 等, 碳化物,碳化硅纳米结构可以被轻松的合成。这是一种通用的方法合成碳化钨纳米颗粒。合成的碳化物纳米颗粒的周围被若干层石墨烯包裹,更加拓宽了其应用领域。有趣的是,由于内层碳化钨对电子束的敏感特性,在电子束辐照时,外部的碳壳会破裂。我们进一步发现,碳化物-碳芯壳结构具有奇特的光学特性。另外,碳化钨由于具有类似金属铂的电子结构,在催化领域更是吸引了广泛的研究兴趣。我们预期利用液相激光烧蚀合成的独特的碳化钨纳米颗粒在催化领域会有十分优异的性能,此系列研究在进行之中。初步成果发表在 J.Phys.Chem. C 2011, 115, 7279. TOC W2C@C
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量子点的研究动向
ZELONGHE 2011-7-3 20:56
从事量子点的研究也有几年了,中间也间断了一段时间。哦,忘了告诉大家我主要研究的是:量子点电输运理论研究。这里将一些心得体会说一说。 1.刚入手时,感觉蛮难的,因为理论方法就有好多,最后选择了"格林函数",这个是业内使用较多也很精准的。但格林函数还真不太好弄,因为它是建立在高量基础上的,所以理解起来还是有一点困难。 2.经过一段时间的学习,格林函数终于有一点懂了。接下来就是建立物理模型,进行纸上的计算,大部分时间在算产生和消灭算符的对易关系,最终算出相应的公式。这个计算中还真的蛮有意思,有时你会发现公式好难啊,但是最后你会发现一个很简洁的公式被你推导出来。这时,你能体会到科研的乐趣...... 3.公式得到后,发现还要学习一种计算机语言(我用的还是比较传统的语言:fortran)。因为,接下来要进行编程数值计算。之后做数据处理、绘图,绘图我用的是origin。 4.最后,也是最难的,根据数值计算给出物理解释。当初,大多还是请教老师来完成的。 5.接下来就是撰写论文,这个对于初写论文的同志来说,也不容易。 现在,回头来看,公式原来可以直接写出来,发现规律后根本不用计算算符间的对易关系,也不用在纸上算。当然,你也可以在纸上努力算出最后的表达式(这需要点耐心,弄不好就会弄出人为带来的数学错误)。这样你会发现:公式和数值结果的图形能够很好的吻合,那是最好的。 有人说量子点输运的研究已经到了尽头,个人感觉还有很多规律我们没有发现。人们只是从一个量子点的研究到多个线性连接的量子点,从线性连接到平行连接,从平行2个点以及3个点到多个平行点,从环形2点到环形多个点,从平面到立体等等。现在,相关模型基本都建立差不多了,然而参数也在增多【磁场,电子相互作用(这里若是多个点,还包括点内库仑作用,点间相互作用),Rashba相互作用,Dresshaus相互作用,点间耦合强度,点和电极间耦合强度,量子点能级,电压,温度等等】。于是,只要我们改变一个参数,就能写出一篇论文,这样做并不能使我们的科研前进。有人会说,我们也可以研究量子点的其他方面。但是,有关量子点电输运的许多规律我们并没有被完全指出,期待早一天寻找到这其中的奥妙。以此来结束有关量子点电输运的研究,这看起来像是不可能完成的任务。
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人类社会中的量子现象
wanglm 2011-1-10 11:47
如果把一个人看作一个量子点,一个家庭看作量子点分子,那么社会就是一个量子点系统。 在这个系统中,量子点之间通过共振遂穿建立与外界的联系,包括家庭、朋友、同学等等,而不同的关系对应着不同的能级。一个人的状态发生改变必然要和外界交换能量或者信息,这种能量或信息同样是量子化的,不可能连续。 基于这种认识,我们就可以解释人类社会中的各种现象,首先以网络世界为例。在互联网时代,虽然人们可以方便地发表言论,可能够引起轰动的话题并不多,人们往往感到更加孤独,人与人之间很难发生共振。一旦某个人在某段时间与另外一个人发生共振,必然会改变自己的状态,造成部分能量或信息的共享,形成量子点分子态。随着外界条件的变化,这种分子态必然会破裂,重新形成单个的量子点。如此往复,构成了每个量子点的演化。 如何描述人的状态,正如描述一个量子点的状态一样困难。物理学中的单量子态能不能得到?单光子如何描述和制备?都是我目前还不知道的,需要学习。
个人分类: 新世界|2928 次阅读|1 个评论
量子点包覆的磁纳米环(QD-FVIOs):高性能的多功能生物纳米探针
Nanofhm 2010-10-23 17:58
Quantum Dot Capped Magnetite Nanorings as High Performance Nanoprobe for Multiphoton Fluorescence and Magnetic Resonance Imaging Authors: Hai-Ming Fan,* Malini Olivo, Borys Shuter, Jia-Bao Yi, Ramaswamy Bhuvaneswari, Hui-Ru Tan, Gui-Chuan Xing, Cheng-Teng Ng, Lei Liu, Sasidharan S. Lucky, Boon-Huat Bay, and Jun Ding 期刊 : J. Am. Chem. Soc . 2010, 132, 1480314811 摘要: In the present study, quantum dot (QD) capped magnetite nanorings (NRs) with a high luminescence and magnetic vortex core have been successfully developed as a new class of magneticfluorescent nanoprobe. Through electrostatic interaction, cationic polyethylenimine (PEI) capped QD have been firmly grafted into negatively charged magnetite NRs modified with citric acid on the surface. The obtained biocompatible multicolor QD capped magnetite NRs exhibit a much stronger magnetic resonance (MR) T2* effect where the r2* relaxivity and r2*/r1 ratio are 4 times and 110 times respectively larger than those of a commercial superparamagnetic iron oxide. The multiphoton fluorescence imaging and cell uptake of QD capped magnetite NRs are also demonstrated using MGH bladder cancer cells. In particular, these QD capped magnetite NRs can escape from endosomes and be released into the cytoplasm. The obtained results from these exploratory experiments suggest that the cell-penetrating QD capped magnetite NRs could be an excellent dual-modality nanoprobe for intracellular imaging and therapeutic applications. This work has shown great potential of the magnetic vortex core based multifunctional nanoparticle as a high performance nanoprobe for biomedical applications. 简评: 氧化铁纳米环的合成和制备已经在前期报道了很多。其特殊的形貌结构导致了稳定涡旋磁态(vortex state)的存在,这个vortex state 在外场的作用下可以磁化转成onion state。涡旋磁态的存在和 两个态之间的transition在过去5年已经在包括Science, PRL 等一系列顶级杂志中发表的论文里进行了详细的讨论。 然后其应用领域尚未有所突破,近期在nature physics上有论文报道关于利用vortex spin有效杀死癌症细胞的例子。本文利用其涡旋磁态时,颗粒之间弱的磁相互作用形成了较稳定的水相分散体,并嫁接了荧光量子点赋予其光学性能。这个复合的纳米环定义为,QD-FVIOs. 其中FVIO is ferrimagnetic/ferromagnetic vortex-state iron oxides.在磁共振成像的表征上发现,相对于超顺磁的氧化铁,涡旋磁态氧化铁表现了非常高的T2*效应。细胞荧光成像实验和MRI成像实验结果表明,这种基于vortex state 的纳米磁环结构在生物医学和细胞成像(cell imaging)上有着很大的用途。详情请参考论文。
个人分类: 学术交流|9450 次阅读|3 个评论
请教量子点在电场中的行为?
chaohe 2009-12-1 23:23
量子点(英语:Quantum Dot)是在把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。这种约束可以归结于静电势(由外部的电极,掺杂,应变,杂质产生),两种不同半导体材料的界面(例如:在自组量子点中),半导体的表面(例如:半导体纳米晶体),或者以上三者的结合。量子点具有分离的量子化的能谱。所对应的波函数在空间上位于量子点中,但延伸于数个晶格周期中。一个量子点具有少量的(1-100个)整数个的电子、空穴或空穴电子对,即其所带的电量是元电荷的整数倍。摘自《百度百科》 我们都知道量子点在太阳能电池中有很好应用前景。量子点敏化太阳能电池中,在光子作用下,束缚的电子受激发后,可以经量子点和半导体金属氧化物(TiO2,ZnO等)的界面传输到半导体中,从而产生光电流传输(?原理是不是这样,不是很清楚)。 那么量子点在电场的激发下,是不是也会在这样一个两相界面处释放束缚电子,从而产生电子传输呢?望请各位高人指点一二,如有相关文献推荐一二亦可,谢谢!
个人分类: 纳米点滴|5777 次阅读|0 个评论
最近获得高质量亲水性量子点
zbb 2009-11-8 22:14
最近获得高质量亲水性量子点,具体表现在: 1,亲水性极好 2,胶体稳定性好,几月都不沉; 3,生物相容性好,表面有乙氧基团; 4,荧光效率高,基本维持原有荧光效率; 5,化学反应活性位点,具有羧基基团; 6,可离心分离纯化, 22000rpm 45min(1.5ml离心管),且离心沉淀再分散极容易,这个是对于以后的偶联生物蛋白分子后纯化带来了极大的方便。 7,非特异性吸附小,本人已做了免疫荧光生物检测实验,其非特异性吸附甚小。
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量子点凝胶电泳
zbb 2009-8-24 20:01
以前利用双亲性改性的水溶性量子点跑凝胶电泳,结果出来很不尽人意,有很长的拖尾。现在改用silica包裹的量子点跑电泳,很漂亮! 图片等以后分享!
个人分类: 科研|4366 次阅读|1 个评论
A novel method to enhance quantum yield of silica-coated quantum dots for biodet
zbb 2009-8-19 16:00
In this paper, based on selecting the appropriate type of quantum dots (QDs), a novel method is developed to enhance the quantum yield (QY) of silica-coated QD nanoparticles (SQDNPs). The effect of varying types of QDs on the QY after silica encapsulation is systematically studied. The results show that QDs with appropriate structure and composition of shells can much better retain the initial QY after silanization. The seven-layered shell/core QDs with QY of 47.8% nearly completely retain the original QY and is the best type among six types of QDs for silica modification. In the aspect of shell composition, the CdS plays an important role for QY retention since the lattice mismatch between CdSe and CdS is lower than that of CdSe and ZnS. After the appropriate type of QDs is chosen for silica coating, the highly fluorescent SQDNPs are chemically modified with amine, thiol and carboxyl groups, and then labeled by antibodies for particle-based immunofluorescence assay. The results indicate that the SQDNPsantibody bioconjugates are alternative fluorescent probes useful for biodetection. http://www.iop.org/EJ/abstract/0957-4484/19/46/465604
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让 电压-电流曲线 变得不再“单调”
jixuanhou 2009-5-6 01:19
你是否已经厌倦了普通的电压-电流曲线?它就是一根直线,线性的欧姆定律是否已经让你觉得乏味? 你是否也看腻了二极管那几十年不变的电压-电流曲线?几十年前它可是个香饽饽,不过现在它已经翻不出什么新花样了。 那么现在我们就让电压-电流曲线翻点新花样吧!!! 1、量子点与负电阻 量子点是今年来科学研究的热点。考虑如下图所示的一个与源和漏接触的二能级量子点。 当在源和漏上加上电压,那么量子点上就会有电流通过。我们将量子点两边的电势差逐渐增大。当量子点两边的电势差与量子点本身的基态与激发态的能级差相等的时候,就会发生共振,这时电流会忽然增大。当量子点两边的电势差继续增大时,共振条件就不满足,电流就会减小。当量子点两边的电势差增加到量子点能级差的两倍时,又会出现共振现象,电流又会很快增加。如此反复,如下图所示 有趣的是,这将出现负电阻区域,在这些区域里,增大电压,电流反而会减小。 下图显示的是Au(111)-SC5-Fc-Au(111)结的电压-电流曲线,其不规则的形状显示了复杂的分子内部结构。 2、无序绝缘体与电压-电流曲线的跳跃 对无序绝缘体(如InO, TiN和YSi的无序薄膜)的实验观测发现,在低温下如果增加电压超过一定阈值V 1 后,电流会忽然增加几个数量级。如果再降低电压,到底某个阈值V 2 后,电流会忽然减小几个数量级。V 2 V 1 . 如下图所示 其机理如下:考虑电子的运动、晶格的振动(声子的运动),以及电子-声子相互作用。由于电子-声子相互作用非常弱,所以不足以让电子和声子达到热平衡。声子处于较低温度T ph ,而电子受到电流焦耳热的加热,处于较高的温度T e 。T ph T e . 这会导致系统可以处于热的低阻态和冷的高阻态。计算结果显示,整个I-V曲线呈现一个S型,如下图 其中包含一段非物理的虚线,实际系统是不会按照虚线行走的,所以当系统到达V 1 或者V 2 后,会直接跳跃到另一个态上。该过程和过冷汽体凝结成液体、过热液体暴沸成气体的道理是一样的。 总结 现在I-V曲线已经不再是单调连续的了,在新奇的系统中会有新鲜的花样产生。让I-V曲线在数学上不单调,那么看起来也就不单调了。
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中国诺贝尔奖级的量子点激光理论研究在哪里?
zmwang 2009-3-26 10:12
想了解一下国内对量子点的介绍。上网一搜,看到了2008年09月09日的凤凰资讯,人民网消息: “如果说在传统的导弹技术方面中国落后于美国不可否认,因为中国的起步较晚,基础工业较差,加之西方国家对中国军事工业的严格限制。但是在新兴激光的军事技术方面,由于我们与美国起步点相差不大,所以我们的研究处于世界领先地位,如果不是牵涉到军事机密,200x年获诺贝尔奖的恐怕绝不会是俄罗斯人,在量子点激光器方面的理论研究中,中国早就处于世界最领先的地位...” http://news.ifeng.com/mil/2/200809/0909_340_774345_1.shtml 文中提到的那位获诺贝尔奖的俄罗斯人是《纳米研究快讯》的编委,和我有几次电邮联系,确实是在做量子点激光器的研究。但是,他的那个诺贝尔奖却和量子点扯不上多大关系。 我对国内量子点激光器的研究进展应该还是比较了解的,特别是具体实验研究。但还真是从来没听说过中国的量子点激光器理论研究达到了拿诺贝尔奖的水平。这是指谁的工作呢? 把基础理论工作保密到如此地步,也够令人叫绝的了。
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