张佩宇-SeminarI-半导体纳米线、纳米器件研究进展

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中国科学院半导体研究所材料科学中心科研成果简介

中国科学院半导体研究所材料科学中心科研成果简介
佚名
【期刊名称】《新材料产业》
【年(卷),期】2005(000)004
【摘要】@@ 中科院半导体研究所创建于1960年,是我国第一个建立的从事半导体科学技术的综合性研究所,目前主要科研方向集中于:体材料、薄膜、微结构半导体材料科学技术;光电子及其集成科学技术;低维量子体系、量子工程和量子信息的基础研究;半导体人工神经网络和特种微电子技术等方面.
【总页数】1页(P77)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.攻坚克难搞科研创新驱动求发展——中国科学院宁波材料技术与工程研究所近期科研成果推介 [J],
2.世界知名的半导体材料和材料物理学家国家高技术新材料领域功能材料专家组组长中科院半导体所研究员、中国科学院院士王占国 [J], 无
3.拥抱低维材料之未来——记中国科学院半导体研究所研究员左玉华 [J], 庞红硕
4.太阳电池“结”缘半导材料“维”新——记中国科学院半导体研究所副研究员刘孔 [J], 孟小雪
5.国家自然科学基金委数理学部主任国家纳米科学中心主任首席科学家国家973计划纳米结构与纳米材料项目首席科学家中国科学院知识创新工程重大项目首席科学家中国科学院物理研究所研究员、博士生导师中国科学院院士发展中国家科学院院士——解思深 [J], 周洪英;卢利平
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（物理化学专业论文）低维（VIa族化合物）半导体纳米材料的制备及表征

⑧浙江大学博十学位论文第一章绪论纳米是一种长度度量单位，即米的十亿分之一。

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（１一１００ｍ）或者由它们作为基本单元构成的材料。

广义地说，纳米材料是泛指含有纳米微粒或纳米结构的材料。

１．１．１纳米材料的诞生及其发展早在】８世纪６０年代，随着胶体化学的建立，科学家们就开始了对纳米微粒体系（胶体）的研究。

到２０世纪５０年代末，著名物理学家，诺贝尔奖获得者理查德·费曼首先提出了纳米技术基本概念的设想。

他在１９５９年１２月美国加州理工学院的美国物理年会上做了一个富有远畿鬈０意黑２＝：盏：篙翼盎：见性的报告，并做出了美妙的设想：如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，那将会产生怎样的奇迹？理查德·费曼先生被称为“纳米科技的预言人”。

随后，１９７７年美国麻省理工学院的学者认为上述设想可以从模拟活细胞中生物分子的研究开始，并定义为纳米技术（ｎａｎｏｔｃｃｈｎｏｌｏｇｙ）。

１９８２年Ｂｉｎｉｎｉｎｇ和Ｒｏｈｒｅｒ研制成功了扫描隧道显微镜（ｓ１Ｍ），从而为在纳米尺度上对表面进行改性和排布原子提供了观察工具。

１９９０年美国ＩＢＭ公司两位科学家在绝对温度４Ｋ的超真空环境中用ｓＴＭ将Ｎｉ（１１０）表面吸附的ｘｅ原子在针尖电场作用下逐一搬迁，⑧浙江大学博士学位论文电子既具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。

近年来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观的量子隧道效应。

量子尺寸效应、宏观量子隧道效应将会是未来微电子、光电子器件的基础，或者它确立了现存微电子器件进一步微型化的极限，当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应。

例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法正常工作，经典电路的极限尺寸大概在Ｏ．２５ｕｍ。

目前研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一代器件。

基于果糖和多巴胺的碳点制备及性能

第 43 卷第 3 期2024年 5 月Vol.43 No.3May 2024中南民族大学学报（自然科学版）Journal of South-Central Minzu University（Natural Science Edition）基于果糖和多巴胺的碳点制备及性能张洋洋1，崔丽丽1，刘科2，程盈盈1，余燕敏1*（1 湖北文理学院基础医学院，湖北襄阳441053；2 湖北文理学院低维光电材料与器件湖北省重点实验室，湖北襄阳441053）摘要以果糖为碳源，多巴胺（DA）为氮源，一步水热法制备N掺杂碳点（N-CDs）.分别采用X-射线衍射仪（XRD）、高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、X射线光电子能谱仪（XPS）、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）等表征手段对N-CDs的结构、形貌、表面官能团及光学性质进行分析，用MTT法研究细胞毒性，用共聚焦显微技术研究细胞成像性能.结果表明：N-CDs为平均粒径约1.76 nm的球形颗粒，表面富含羟基、羧基、氨基和羰基等官能团，荧光激发和发射波长分别为440 nm和536 nm. N-CDs水溶性好，低细胞毒性，浓度为0.5 mg‧mL-1时，Hela细胞的存活率高于93%，且N-CDs易通过细胞膜进入细胞质中，在细胞内展现出较亮的荧光信号.该方法简便、绿色环保，N-CDs具有低细胞毒性，可在细胞内荧光成像，有望应用于癌细胞的早期诊断.关键词果糖；多巴胺；碳点；荧光性能；细胞成像中图分类号O657.3 文献标志码 A 文章编号1672-4321（2024）03-0319-07doi：10.20056/ki.ZNMDZK.20240304Preparation and properties of carbon dots based on fructose and dopamine ZHANG Yangyang1，CUI Lili1，LIU Ke2，CHENG Yingying1，YU Yanmin1*（1 School of Basic Medicine， Hubei University of Arts and Science， Xiangyang 441053，Hubei， China；2 Hubei Key Laboratory of Low Dimensional Optoelectronic Materials and Devices， Hubei University ofArts and Science， Xiangyang 441053，Hubei China）Abstract Nitrogen doped carbon dots （N-CDs）were synthesized via one-step hydrothermal method using fructose as carbon source and dopamine （DA） as nitrogen source. The structure， morphology， surface functional groups and optical properties of N-CDs were characterized via X-ray diffraction （XRD），high-resolution transmission electron microscopy （HRTEM），X-ray photoelectron spectrometer （XPS），ultraviolet-visible absorption spectrum （UV-vis），Fourier-transform infrared spectroscopy （FT-IR）and other characterization techniques. The cytotoxicity was studied by MTT assay，and cell imaging performance was studied by confocal microscopy. The results showed that the N-CDs were spherical particles with an average particle size of about 1.76 nm. The surface was rich in functional groups，such as hydroxyl， amino， carboxyl and carbonyl groups. The fluorescence excitation and emission wavelengths of the N-CDs were 440 nm and 536 nm， respectively. The N-CDs demonstrated good water solubility and low cytotoxicity. At a concentration of 0.5 mg∙mL-1， the survival rate of Hela cells was higher than 93%. N-CDs could easily enter the cytoplasm through the cell membrane and showed bright fluorescence signal in the cell. This method is simple，green and environmentally friendly. The N-CDs have low cytotoxicity and can be used in intracellular fluorescence imaging， which is highly desirable for the early diagnosis of cancer cells.Keywords fructose； dopamine； carbon dots； fluorescence properties； cell imaging收稿日期2023-04-01* 通信作者余燕敏（1985-），女，副教授，博士，研究方向：功能纳米材料的设计合成及其应用，E-mail：yuyanmin2005@ 基金项目国家自然科学基金资助项目（51809087）；中国国家留学基金资助项目（202008420051）；湖北省教育厅科学技术研究资助项目（Q20182601）第 43 卷中南民族大学学报（自然科学版）碳点（carbon dots，CDs）是一种新型发光碳纳米材料，主要由C、H、O元素构成，与传统半导体量子点相比，CDs具有水溶性好、荧光性能强、生物相容性好、低毒性、低成本、易制备、易功能化等优点［1-3］，已在化学传感［4］、生物医学［5-6］、离子检测［7-8］和催化学［9-10］等领域展现极好的应用前景.高效、灵敏地监测单个细胞的生命活动进程，将对阐明细胞生理过程产生极大的促进作用.CDs作为细胞生命动态过程及动物活体内肿瘤的靶向荧光示踪剂，因其高灵敏度、低毒性、良好的时空分辨率、操作简单和无创实时等优点成为监测细胞生命活动进程的首选方法［11-13］.目前，CDs制备方法主要有水热法［14-15］、热解法［16-17］、微波辅助法［18］、激光消融法［19］等，其中水热合成法，因其操作简单，绿色经济等优点，成为合成CDs 的主要方法［20］.本文采用简易的水热法，以含有多羟基D-果糖为碳源，含酚羟基和氨基的多巴胺为氮源，一锅水热合成N-CDs.合成的N-CDs为尺寸均匀的球形纳米颗粒，平均粒径约为1.76 nm，表面含羟基、羧基、氨基和羰基等官能团，具有良好的水溶性和生物相容性，荧光特性优异.N-CDs具有低细胞毒性，易通过细胞膜进入细胞质中，在细胞内展现出较亮的荧光信号.本合成方法操作简单、绿色环保，制备的N-CDs发光性能稳定，细胞毒性低，在细胞成像尤其是肿瘤细胞成像中具有潜在的应用价值. 1　实验部分1.1　试剂和仪器果糖（国药集团化学有限公司）；多巴胺（上海源叶生物科技有限公司）；超纯水采用Millipore系统的二次水；Hela细胞（普诺赛公司）；DMEM/High Glucose、磷酸盐缓冲液（PBS）、MTT、DMSO、10%胎牛血清购自武汉塞维尔生物科技有限公司.所用试剂均为分析纯.傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR，Nicolet IS 5）；X 射线衍射仪（XRD，Rigaku Ultima IV）；场发射透射电镜（TEM，JEOL JEM-2100 F）；X射线光电子能谱（XPS，Thermo Fisher Scientific K-Alpha Plus）；荧光光谱仪（Hitach F-4600）；多功能荧光酶标仪（Molecular Devices SpectraMax i3x）；电子分析天平（Mettler Toledo AL104）；电热鼓风干燥箱（上海博迅实业有限公司医疗设备厂，GZX-9030MBE）；荧光共聚焦显微镜（Leica TCS SP8）.1.2　实验方法1.2.1　N-CDs的制备称取2.0 g果糖和0.02 g多巴胺，溶于15 mL的去离子水，搅拌5 min后，转移至50 mL的聚四氟乙烯里衬水热反应釜中，于电热恒温鼓风干燥箱180 ℃下加热24 h，反应结束后自然冷却至室温.将所得溶液在4500 r·min-1转速下离心5 min，6次后用0.22 µm 的微孔滤膜过滤得到黄色滤液，即N-CDs溶液，置于4 ℃冰箱保存备用.采用同样方法不添加DA制备CDs，不添加果糖制备DA参照溶液.1.2.2　细胞毒性采用MTT法检测N-CDs的细胞毒性.Hela细胞以每孔8×103个细胞接种于96孔板，每孔体积为100 µL.将96孔板置于细胞培养箱（5% CO2，37 ℃）培育24 h，然后加入不同浓度的碳点100 µL继续培养24 h后，用PBS清洗3遍，每孔加入含有MTT的新鲜培养基100 µL，放入细胞培养箱继续培养4 h.吸弃上清液，每孔加100 µL DMSO，轻微震荡.酶标仪测量每孔在490 nm波长处的吸光度值，记录并处理实验结果.以未处理细胞的吸光度值为100%，计算在不同浓度的N-CDs，细胞的存活率.1.2.3　细胞成像将对数生长期Hela细胞按照每孔1×104个分散于装有载玻片的六孔板中，于细胞培养箱37 ℃下培养24 h.细胞贴片后，加入制备的N-CDs继续孵育6 h.取出载玻片，用PBS溶液把细胞洗涤3遍.细胞固定之后，用共聚焦显微成像技术观察细胞的成像情况.2　结果与讨论2.1　碳点合成条件优化运用单因素法对制备N-CDs的条件（反应温度、反应时间、果糖用量和果糖-DA用量比）进行优化，以制备光学性能优异的N-CDs.实验结果表明最佳合成条件为：反应温度180 ℃、反应时间24 h，果糖用量2.0 g，DA用量为0.02 g.考察水热反应温度和反应时间对CDs荧光强度的影响，结果见图1.由图1（a）可知：反应时间24 h时，制备的CDs荧光性能最强；由图1（b）可知：反应温度180 ℃时，CDs荧光性能最强.故本研究选择反应时间24 h、反应温度180 ℃.320第 3 期张洋洋，等：基于果糖和多巴胺的碳点制备及性能2.2　CDs 和N -CDs 表征和性质不同果糖用量制备的CDs 的TEM 结果见图2（a ）‒2（f ）.由图可知：用果糖制备的碳点均呈球形结构，水溶性好，分散性良好.果糖用量为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 g 时，合成的CDs 平均粒径分别为4.06、4.10、2.56、1.70、2.50、3.05 nm ，表明果糖用量影响碳点的粒径.当果糖的量大于2.0 g 后，CDs 球形颗粒出现团聚现象；用量3.0 g 时，团聚明显.添加氮源DA 后，制备的N -CDs 的TEM 结果见图2（g ）、2（h ）.由图可知：DA 的加入量0.2 g 时，N -CDs 平均粒径约为3.9 nm ；DA 用量0.02 g 时，制备的N -CDs 平均粒径约为1.76 nm.图3为CDs 和N -CDs 的XRD 图.图中CDs 和N -CDs 均在2θ为19˚~23˚处有一个较宽的衍射峰，该衍射峰归属为石墨结构的（002）面［21-22］.由谢乐公式可知：半峰宽越大，粒径越小；如表1所示：果糖用量为2.0 g 时，半缝宽最宽，粒径较其他用量小，与TEM 结果相符.N -CDs 的XRD 图谱在2θ为22.58˚处均有一个宽的衍射峰，与CDs 相比，衍射峰的半缝宽较CDs 变窄，粒径较CDs 增大，表明DA 的加入对CDs 晶型的影响较小.图4为CDs 和N -CDs 的FT -IR 图.图4（a ）为不同果糖用量1.0、1.5、2.0、2.5 g 制备的CDs 的FT -IR 图，由图可知：不同果糖用量制备的CDs 的红外特征吸收峰一致，说明果糖用量不影响CDs 的官能团组成.3373 cm -1馒头式吸收峰为―OH 的伸缩振动峰；1707、1309、1205 cm -1吸收峰分别归属为C =O 的伸缩振动峰，C ―H 弯曲振动峰和C ―O 伸缩振动峰［23-24］；1452 cm -1和871 cm -1的O ―H 的变形震动峰［25］说明果糖为碳源制备的CDs 含有羟基、羧基和羰基等官能团，CDs 良好的水溶性与这些基团相关［23-27］.图4（b ）中，DA 为前驱物制备的DA 溶液的红外谱图中1638 cm -1强吸收峰，归属于DA 苯环中的C =C 的伸缩振动峰.在N -CDs 的红外特征吸收峰中，与CDs 的50055060065070002004006008001000120014001600 16 h 20 h 24 h 28 hF L i n t e n s i t y2004006008001000120014001600F L i n t e n s i t yλ/nm (a) 反应时间500550600650700λ/nm (b) 反应温度220 ℃200 ℃180 ℃160 ℃图1 CDs 荧光性能Fig.1　Fluorescence spectra of CDs(a) 0.5 g(b) 1.0 g(c) 1.5 g(d) 2.0 g(h) 0.2 g fructose-0.02 g DA(g) 2.0 g fructose-0.2 g DA(f) 3.0 g(e) 2.5 g345Diameter/nm1230102030Diameter/nm2435Diameter/nm2435Diameter/nm1324Diameter/nmF r e q u e n c y /%346505Diameter/nm2354Diameter/nm1243Diameter/nmF r e q u e n c y /%510152025F r e q u e n c y /%5F r e q u e n c y /%F r e q u e n c y /%0F r e q u e n c y /%F r e q u e n c y /%F r e q u e n c y /%图2 不同果糖用量制备的CDs （a -f ）和N -CDs （g -h ）的TEM 图Fig.2　TEM images of CDs （a -f ） and N -CDs （g -h ） prepared with different amounts of fructose321第 43 卷中南民族大学学报（自然科学版）特征吸收峰相比，3373 cm -1馒头式吸收峰变宽，为―OH 和―NH 的伸缩振动峰，C =O 的伸缩振动峰发生了改变，由1707 cm -1改变至1671 cm -1，且在1081 cm -1呈现C ―N 吸收峰，在1522 cm -1呈现N ―H 的特征峰，说明N 元素成功掺入CDs 形成N -CDs ，结构中含有羟基、羧基、氨基和羰基等官能团［27］.XPS 研究CDs 和N -CDs 的元素组成和元素化合价态，如图5所示.图5（a ）可知，XPS 全谱图中有2个明显的峰，对应结合能为284.6 eV 和532.7 eV ，归属为C 1s 和O 1s ，说明CDs 主要含C 和O 两种元素，与CDs 相比，N -CDs 的XPS 全谱图中新出现了400.0 eV 吸收峰，归属为N 1s ，说明DA 的加入，成功将N 元素掺杂入CDs.由图5（b ）中的O 1s 高分辨扫描XPS 谱图，对其去卷积分峰拟合，CDs 在531.5 eV 和533 eV 处有2个峰，分别归属为C =O 和C ―O （H ），N -CDs 在531.5、532.3、533.3 eV 处有3个峰，分别归属为C =O 、C ―O ―C 和C ―O （H ）［22］.图5（c ）的C 1s 高分辨XPS 谱图分峰拟合结果显示：CDs 在284.78、286.48、288.53 eV 处有3个峰，分别归属为C ―C 、C ―O 和C =O 基团.N -CDs 在284.58、285.38、286.53、288.63 eV 处有4个峰，分别归属为C ―C 、C ―N 、C ―O 和C =O 基团［22］.图5（d ）是N 1s 的高分辨XPS 谱图分峰拟合，图中结合能399.7、401.5 eV 分别归属C ―N ―C 键和H ―N键，表明合成的N -CDs 含有羟基、羧基、氨基和羰基等官能团，与FT -IR 结果一致.XPS 价带谱包含元素的化学信息和电子结构信息，且线形与价电子结构有密切的关系［28］.由图5（e ）可见：CDs 与N -CDs 的价带谱上均有3个基本峰，与石墨碳价带谱近似，说明合成碳点有石墨烯结构特征［29］，与XRD 结论一致.图6为DA 、CDs 和N -CDs 的紫外-可见吸收光谱、激发/发射光谱.由图6（a ）‒（c ）中，DA 主要吸收峰位于227 nm 处，CDs 的主要吸收峰位于296 nm 处，N -CDs 的紫外光谱图中存在227 nm 和296 nm 两处吸收峰，分别对应于π-π*、n -π*跃迁［30-31］.荧光光谱图6（d ）‒（f ）为DA 、CDs 和N -CDs 在不同激发波长（380 nm~460 nm ，间隔10 nm ）扫描下的荧光光谱图，由图可知，DA 、CDs 和N -CDs 的最大发射波长分别位于475、540、536 nm.当激发波长由380 nm 增加到460 nm 时，荧光强度先增大后减小，荧光发射峰发生红移，位置与强度对激发波长具有较强的依赖性，主要由1020304050607080CDs-1N-CDs CDs-2CDs-3CDs CDs-4CDs-52θ/(°)图3 CDs 、N -CDs 的XRD 图Fig.3　XRD pattern of the CDs and N -CDs表1　不同果糖用量制备碳点的XRD 衍射峰参数Tab.1　XRD diffraction peak parameters of quantum dots preparedwith different amount of fructose样品CDs -1CDs -2CDs -3CDsCDs -4CDs -5N -CDs 果糖用量/g0.51.01.52.02.53.02.0半缝宽/（˚）17.1216.8721.3822.1917.9618.4220.312θ/（˚）19.4219.7020.4820.4820.0620.8222.5820406080100σ/cm -1σ/cm -1(τ)λ/%20406080100(τ)λ/%图4 CDs 和N -CDs 的傅里叶变换红外光谱Fig.4　FT -IR spectra of CDs and N -CDs322第 3 期张洋洋，等：基于果糖和多巴胺的碳点制备及性能于碳点表面的缺陷作为激发能阱和粒子粒径对光的选择性不同所致［30］，此现象属于石墨碳点的典型特征［25，30］.采用不同浓度（0~1.0 mol ‧L -1）NaCl 溶液中N -CDs荧光光谱的方法研究N -CDs 离子稳定性，N -CDs 具有良好的离子稳定性，当浓度为1 mol ‧L -1时，荧光强度减弱仅11%.氙灯持续照射N -CDs 溶液，研究光稳定性，实验结果表明：N -CDs 溶液荧光强度随着氙灯的不断照射呈现出非常微小的下降趋势，其氙灯照射100 min 后的荧光强度仍有最初强度的92%，表530531532533534535N-CDsO 1sC—O—CC—O (H)CDsC =OC—O (H)C =O282284286288290CDsC—C C—NC—OC =O N-CDsC 1sC—CC =O C—O396398400402404N 1sN-CDsC—N—CN—HCDsN-CDs24681020040060080010001200(a) 全谱CDsN-CDsC 1sN 1sO 1s E b /eV (d) N 1sE b /eV (e) 价带谱E b /eV (b) O 1sE b /eV (c) C 1sE b /eV 图5 CDs 和N -CDs 的XPS 谱图Fig.5　XPS spectra of the CDs and N -CDs4505005506006507001 380 nm2 390 nm3 400 nm4 410 nm5 420 nm6 430 nm7 440 nm8 450 nm 9460 nmF L i n t e n s i t y1234567894505005506006507001 380 nm 2 390 nm 3 400 nm 4 410 nm 5 420 nm 6 430 nm 7 440 nm 8 450 nm 9460 nmF L i n t e n s i t y1234567894004505005506006501 380 nm 2 390 nm 3 400 nm 4 410 nm 5 420 nm 6 430 nm 7 440 nm 8 450 nm 9460 nmF L i n t e n s i t y123456789200300400500600700800A b s o r b a n c eEmExAbsF L i n t e n s i t y200300400500600700800A b s o r b a n c eEmEx AbsF L i n t e n s i t y200300400500600700800A b s o r b a n c eλ/nm (a) DAλ/nm (d) DAλ/nm (b) CDsλ/nm (e) CDsλ/nm (c) N-CDsλ/nm (f) N-CDsF L i n t e n s i t yAbsExEm图6 紫外-可见吸收光谱、荧光激发、荧光发射光谱和不同激发波长下的荧光光谱Fig.6　UV -vis absorption ， fluorescence excitation and fluorescence emission spectra and fluorescence spectra of CDs at the various excitation wavelengths323第 43 卷中南民族大学学报（自然科学版）明N -CDs 光稳定性良好.2.3　碳点生物成像性能2.3.1　细胞毒性采用MTT 法测定CDs 与N -CDs 对Hela 细胞的体外细胞毒性，结果如图7所示.由图7可知：在CDs 和N -CDs 浓度为0.5 mg ‧mL -1条件下，Hela 细胞的存活率分别为85%和93%，当浓度高达1.0 mg ‧mL -1条件时，Hela 细胞的存活率有所下降，存活率可达70%和84%.MTT 实验表明，CDs 和N -CDs 具有较低的细胞毒性.2.3.2　细胞成像将合成的N -CDs 与Hela 细胞共培养6 h ，在激发波长405 nm 条件下，Hela 细胞的荧光共聚焦显微结果见图8.由图8可知：细胞孵育情况良好，N -CDs 标记的Hela 细胞在405 nm 激发下，可发出较亮的绿光，表明N -CDs 通过细胞膜进入Hela 细胞中.细胞成像的结果说明，N -CDs 具有良好的生物相容性，在细胞中保持良好的荧光性能，且N 元素掺杂，修饰的CDs 提高其在细胞成像中的荧光强度，表明N -CDs 有望运用在Hela 细胞的靶向识别和成像.3　结语本文采用水热法一步合成了生物相容性好、水溶性好、粒径均一的氮掺杂-碳点复合材料（N -CDs ），合成过程原料简单易得，操作简便.原料果糖用量对量子点粒径影响明显，果糖用量为2.0 g 时，多巴胺为0.02 g 时，制得碳点呈球形，分散性好，粒径约1.76 nm.多巴胺为氮源，由于多巴胺分子间力，N -CDs 分散性明显增大.通过N -CDs 与Hela 细胞共培养可知N -CDs 具有低细胞毒性，在恶性肿瘤细胞中能发出较强的荧光，说明碳点对恶性肿瘤细胞具有识别作用，在癌症的早期诊断中具有优异的潜在的应用价值.参考文献［1］ JOHN J ， MATHEW R M ， THOMAS T ， et al. Tunablelight emission using crystalline carbon dots ［J ］. Journal of Optics ， 2019， 48（2）： 288-293.［2］ ZHI B ， CUI Y ， WANG S ， et al. Malic acid carbon dots ：From super -resolution live -cell imaging to highly efficient separation ［J ］. ACS Nano ， 2018， 12（6）： 5741-5752.［3］王强，胡旭虎.荧光碳点在环境监测中的应用研究［J ］.中南民族大学学报（自然科学版）， 2017， 36（4）： 22-26.［4］ YI Z ， LI X ， ZHANG H ， et al. High quantum yieldphotoluminescent N -doped carbon dots for switch sensing and imaging ［J ］. Talanta ， 2021， 222： 121663.［5］ ZHANG Z ， FAN Z. Application of cerium -nitrogen co -doped carbon quantum dots to the detection of tetracyclines residues and bioimaging ［J ］. Microchemical Journal ， 2021， 165： 106139.［6］ HUO X Y ， LIU L Z ， BAI Y F ， et al. Facile synthesis ofyellowish -green emitting carbon quantum dots and their applications for phoxim sensing and cellular imaging ［J ］. Analytica Chimica Acta ， 2022， 1206： 338685.［7］ GUO J Q ， YE S ， LI H ， et al. Novel fluorescent probesbased on nitrogen -sulfur co -doped carbon dots for chromium ion detection ［J ］. New Journal of Chemistry ， 2021， 45（10）： 4828-4834.［8］ PICARD M ， THAKUR S ， MISRA M ， et al. Miscanthusgrass -derived carbon dots to selectively detect Fe 3+ ions ［J ］. RSC Advances ， 2019， 9（15）： 8628-8637.［9］ LI W D ， LIU Y ， WU M ， et al. Carbon -quantum -dots -loaded ruthenium nanoparticles as an efficient electrocatalyst for hydrogen production in alkaline media ［J ］. Advanced Materials ， 2018， 30（31）： e1800676.［10］ QU D ， ZHENG M ， DU P ， et al. Highly luminescent S ，N Co -doped graphene quantum dots with broad visible20406080100ρ/(mg·ml -1)C e l l v i a b i l i t y /%图7 CDs 和N -CDs 培养48 h 后的细胞毒性Fig.7　Cytotoxicity after culturing Hera cells using CDs and N -CDs for 48 h图8 Hela 细胞的共聚焦荧光图像Fig.8　Confocal fluorescence images of Hela cells324第 3 期张洋洋，等：基于果糖和多巴胺的碳点制备及性能absorption bands for visible light photocatalysts［J］.Nanoscale， 2013， 5（24）： 12272-12277.［11］YU C，QIN D，JIANG X，et al. Facile synthesis of bright yellow fluorescent nitrogen-doped carbon quantumdots and their applications to an off‒on probe for highlysensitive detection of methimazole［J］. MicrochemicalJournal， 2021， 168： 106480.［12］LI Z，WANG Q，ZHOU Z，et al. Green synthesis of carbon quantum dots from corn stalk shell by hydrothermalapproach in near-critical water and applications in detectingand bioimaging ［J］. Microchemical Journal， 2021， 166（13）： 106250.［13］LIU L，MI Z，HUO X，et al. A label-free fluorescence nanosensor based on nitrogen and phosphorus co-dopedcarbon quantum dots for ultra-sensitive detection of newcoccine in food samples［J］. Food Chemistry，2022，368： 130829.［14］GAO S，WANG X，XU N，et al. From coconut petiole residues to fluorescent carbon dots via a green hydrothermalmethod for Fe3+ detection［J］. Cellulose， 2021， 28（3）：1647-1661.［15］WANG Y，LIU Y，ZHOU J，et al. Hydrothermal synthesis of nitrogen-doped carbon quantum dots fromlignin for formaldehyde determination［J］. RSCAdvances， 2021， 11（47）： 29178-29185.［16］李志英，李洋. 红枣碳量子点荧光探针的制备及对食品中赖氨酸的检测［J］. 化学研究与应用，2018，30（11）： 1902-1907.［17］EL-MALLA S F， ELSHENAWY E A， HAMMAD S F，et al. N-doped carbon dots as a fluorescent nanosensor fordetermination of colchicine based on inner filter effect［J］.Journal of Fluorescence， 2021， 31（3）： 675-684.［18］ARCHITHA N， RAGUPATHI M， SHOBANA C， et al.Microwave-assisted green synthesis of fluorescent carbonquantum dots from Mexican Mint extract for Fe3+ detectionand bio-imaging applications［J］. EnvironmentalResearch， 2021， 199： 111263.［19］SIDOROV A I，LEBEDEV V F，KOBRANOVA A A，et al. Formation of carbon quantum dots and nanodiamondsin laser ablation of a carbon film［J］. QuantumElectronics， 2018， 48（1）： 45-48.［20］SINGH V， RAWAT K S， MISHRA S， et al. Biocompatiblefluorescent carbon quantum dots prepared from beetrootextract for in vivo live imaging in C. elegans and BALB/cmice［J］. Journal of Materials Chemistry B，2018，6（20）： 3366-3371.［21］LI H T，HE X D，KANG Z H，et al. Water-soluble fluorescent carbon quantum dots and photocatalystdesign［J］. Angewandte Chemie （International Ed inEnglish）， 2010， 49（26）： 4430-4434.［22］LIU Y，ZHOU L，LI Y，et al. Highly fluorescent nitrogen-doped carbon dots with excellent thermal andphoto stability applied as invisible ink for loading importantinformation and anti-counterfeiting［J］. Nanoscale，2017，9（2）： 491-496.［23］HSU P C， CHANG H T. Synthesis of high-quality carbon nanodots from hydrophilic compounds：Role of functionalgroups［J］. Chemical Communications， 2012， 48（33）：3984-3986.［24］MEHTA V N， JHA S， SINGHAL R K， et al. Preparation of multicolor emitting carbon dots for HeLa cell imaging［J］.New Journal of Chemistry， 2014， 38（12）： 6152-6160.［25］张现峰，芦静波，王学梅. 温敏性碳量子点的快速制备、荧光性质及细胞成像应用［J］. 分析测试学报，2018， 37（2）： 198-203.［26］LIU G，WANG X，HAN G，et al. Earth abundant colloidal carbon quantum dots for luminescent solarconcentrators［J］. Materials Advances，2020，1（2）：119-138.［27］胡国文，乔玉玲. 叶酸修饰的碳量子点在体外癌细胞成像中的应用［J］. 应用化学， 2020， 37（9）： 1003-1009.［28］朱永法，郑斌，姚文清，等. 电子能谱线形分析研究碳物种的化学状态［J］. 分析化学， 1999， 27（1）： 10-13.［29］BAKER S N， BAKER G A. Luminescent carbon nanodots：Emergent nanolights［J］. Angewandte Chemie（International Ed in English），2010，49（38）：6726-6744.［30］杨彩玲，赵国虎，张鸣，等.氮掺杂碳量子点荧光猝灭法测定柠檬黄［J］. 化学研究与应用， 2019， 31（7）：1293-1298.［31］黄湘，周莉佳，粟小燕，等. 基于甘草酸的荧光纳米碳点的合成及性能研究［J］. 化学试剂， 2022， 44（8）：1142-1147.（责编&校对刘钊）325。

铋基半导体纳米材料的改性及光催化研究进展

铋基半导体纳米材料的改性及光催化研究进展
韩梦阳;陈飘;张晓燕;张胜余;杨水金
【期刊名称】《精细石油化工进展》
【年(卷),期】2024(25)2
【摘要】光催化技术在解决能源危机和环境污染方面受到了广泛的关注,其研究也取得了很多进展。

光催化剂在不同领域的作用机制不同,大多数光催化剂都需要克
服带隙宽、光生电荷易复合、电荷利用率低等缺陷。

由于铋基光催化剂的价带中存在Bi 6s和O 2p杂化轨道,使得大多数Bi基光催化剂具有较窄的可见光利用带隙,
因此成为研究热点。

本文以铋基半导体为研究对象,针对铋基半导体材料的优缺点,
在简单介绍3种Fe^(3+)掺杂BiOCOOH、氧空位BiOCl/Bi4O5Br2和
CoWO4/Bi2WO6 Z型异质结铋基半导体纳米材料改性研究的基础上,系统综述铋
基半导体纳米材料的光催化降解性能及其改性研究进展,以期为相关研究提供参考。

【总页数】7页(P41-47)
【作者】韩梦阳;陈飘;张晓燕;张胜余;杨水金
【作者单位】湖北师范大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】O64
【相关文献】
1.铋基半导体光催化材料的研究进展
2.半导体基纳米复合材料光催化研究进展
3.CdS基半导体纳米材料光催化研究进展
4.基于钨酸铋基光催化复合材料的改性方法研究进展
5.碳酸氧铋基光催化材料的改性研究进展
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纳米半导体材料及其纳米器件研究进展

Ｍａｒｃｈ２００１
学和质量输运及其二者相互耦合的复杂过程 M OCVD 是在常压或低压 To rr 量级下生长的氢气携带的金属有机物源如族在扩散通过衬底表面的停滞气体层时会部分或全部分解成
族原子在衬底表面运动迁移到合适的晶格位置并捕获在衬底表面已热解了的族原子从而形成 - 族化合物或合金在通常温度下 MOCVD生长速率主要是由族金属有机分子通过
２．３应变自组装纳米量子点线结构生长技术
异质外延生长过程中根据晶格失配和表
面界面能不同存在着三种生长模式[8] 晶格
匹配体系的二维层状平面生长的 F rank - Van
der Merwe 模式;大晶格失配和大界面能材料体系的
三维岛状生长模式即 Volmer-Weber 模式大晶
２半导体纳米结构的制备技术
半导体纳米结构材料的发展很大程度上是依赖材料先进生长技术 MBE, MOCVE 等和精细加工工艺聚焦电子离子束和 x- 射线光刻技术等的进步本节将首先介绍 MBE 和 MOCVD 技术进而介绍如何将上述两种技术结合起来实现纳米量子线和量子点结构材料的制备并对近年来得到迅速发展的应变自组装制备量子点线和量子点线阵列方法进行较详细讨论最后对其它制备技术也将加以简单介绍
目前除研究型的 MBE 外生产型的 MBE 设备也已有商品出售如 Riber’s MBE6000 和VG Semicon’s V150 MBE 系统每炉可生产 9×4" 4×6" 或 45×2" 片每炉装片能力分别为 80×6" 180×4" 片和 64×6" 144×4" 片 App lied EPI MBE’s GEN2000 MBE 系统每炉可生产 7×6" 片每炉装片能力为 182×6" 片

SiC纳米线的制备及其发光性能的研究

SiC纳米线的制备及其发光性能的研究张恩磊;王国胜;张本贵;王祝敏;张翔【摘要】采用热蒸发法,以SiO与活性碳混合粉末为原料在1400℃的条件下制备出SiC纳米线.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)及X-射线衍射分析(XRD)等手段对制备的SiC纳米线进行了表征及生长机理分析.研究表明:SiC纳米线表面光滑、平直,沿[111]方向生长,直径为30～60nm,长约数十微米,内部为约数十纳米的SiC晶体层外部约为2nm的SiO2层的异质机构.SiO 作为硅源时的SiC纳米线产量高于其他硅源.最后通过光致发光(PL)光谱研究了SiC 纳米线的PL特性.【期刊名称】《铜业工程》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P1-3,14)【关键词】SiC;纳米线;热蒸发;异质结构;光致发光【作者】张恩磊;王国胜;张本贵;王祝敏;张翔【作者单位】沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学化学工程学院,辽宁沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TB3831 引言自碳纳米管[1]及硅纳米线[2－3]等一维纳米材料被成功合成后，引起了诸多领域研究人员的极大关注与浓厚兴趣，一维纳米材料的研究成为了当今基础和应用研究的热点。

目前，纳米管、纳米线及纳米带等一维纳米结构材料在微电子方面的应用显示出很大的应用潜力。

以SiC为代表的宽禁带材料，是继Si和GaAs之后的第三代半导体材料。

SiC具有宽禁带(Si的3倍)、高热导率(Si的3.3倍)、高击穿场强(Si的10倍)、高饱和电子漂移速率(Si的2.5倍)以及高键合能等优点，已经引起人们的广泛关注[4－5]。

而SiC纳米线有良好的机械性能和电学性能，在纳米复合材料和纳米器件方面有很大的应用潜力。

胶质PbSe半导体纳米晶的光学性质研究

I
第 3 章胶质 PbSe 半导体纳米晶的合成、表征和稳定性分析...........................32 3.1 胶质 PbSe 纳米晶的合成...............................................................................32 3.1.1 合成环境与设备 .......................................................................................32 3.1.2 原料 ...........................................................................................................33 3.1.3 合成过程 ...................................................................................................33 3.2 表征 .................................................................................................................34 3.2.1 表征仪器和比对材料 ...............................................................................34 3.2.2 TEM 分析..................................................................................................34 3.2.3 XRD 分析..................................................................................................35 3.2.4 Abs 光谱与 PL 光谱 .................................................................................36 3.3 尺寸依赖的 PbSe 纳米晶能量结构的理论计算...........................................38 3.3.1 球形纳米晶的 EMA-FDW 模型..............................................................38 3.3.2 PbSe 纳米晶的能级结构..........................................................................41 3.4 光学性质的稳定性分析 .................................................................................44 3.4.1 稳定性分析实验 ...................................................................................44 3.4.2 稳定性实验现象 ...................................................................................44 3.4.3 稳定性分析讨论 ...................................................................................47 3.5 PbSe 纳米晶合成后 TBP 再处理的作用 ......................................................49 3.5.1 实验 ...........................................................................................................50 3.5.2 表征与结论 ...............................................................................................50 3.5.3 分析讨论 ...................................................................................................52

电沉积Ni纳米线阵列及其磁学性能研究

表1 制备AAO模板的实验参数
Tab. 1 Experimental parameters of preparing AAO template
序号温度/C
1
3
2
11
3
11
4
11
5
11
6
11
一次氧化
电解液及浓度电压/ V 时间/h
硫酸，0.5 mol/L
18
13
草酸，0.3 mol/L
20
12
草酸，0.3 mol/L
有序多孔的阳极氧化铝(AAO)具有良好的绝缘性、化学稳定性和耐高温性，常被用作制备一维纳米材料的模板。国内外很多研究者采用电沉积技术在AAO孔道中生长了一维磁性金属及其合金纳米材料.然而，受AAO孔道直径的限制，合成的金属纳米线的尺寸单一，致使磁性纳米线的磁性受限。此外，金属纳米线是阵列式嵌入在模板中的，传统的磁性机理研究方法不再适用，为了实现磁性纳米线阵列的广泛应用［：9,需要对纳米线阵列的磁性及其机理进行深入研究。
(1. School of Materials Scienceand Engineering, Hebei University of Science and Technology , Shijiazhuang, Hebei 050018, China； 2. Hebei Engineering Laboratory of Aviation Lightweight Composite Materials and Processing Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China.)
Keywords: low dimensional metallic materials ； A AO ； template assisted clcctrodcposition ； preparation of Ni nanowircs ；

纳米线研究进展(2):纳米线的表征与性能(续上期)

纳米线研究进展(2)：纳米线的表征与性能(续上期)
张亚利;郭玉国;孙典亭
【期刊名称】《材料科学与工程学报》
【年(卷),期】2001(019)002
【摘要】本文从纳米线的制备与生长机制、表征、性能和应用几方面综述了纳米线的最新研究进展.着重阐述了激光烧蚀法和模板法制备纳米线的过程及各自的生长机制.对纳米线的电、光、磁性能,及其潜在的应用前景作了介绍.
【总页数】6页(P89-94)
【作者】张亚利;郭玉国;孙典亭
【作者单位】青岛大学化工系,;青岛大学化工系,;青岛大学化工系,
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174,0614
【相关文献】
1.钨晶须/纳米线结构表征及性能研究进展 [J], 马运柱;石玉斌;刘文胜
2.氧化锌纳米线耦合硅金字塔微纳复合结构的制备及其自清洁特性研究 [J], 吴以治;许小亮
3.上海微系统所成功研制微纳光纤耦合超导纳米线单光子探测器仪表研发 [J], ;
4.从高质量半导体/超导体纳米线到马约拉纳零能模 [J], 文炼均;潘东;赵建华
5.上海徼系统所等研制出微纳光纤耦合超导纳米线单光子探测器 [J],
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复合半导体纳米线助力优质、高效、廉价太阳能电池

复合半导体纳米线助力优质、高效、廉价太阳能电池
佚名
【期刊名称】《纳米科技》
【年(卷),期】2011(008)005
【摘要】美国科学家开发出一种新技术．首次成功地将复合半导体纳米线整合在
硅片上，攻克了用这种半导体制造太阳能电池会遇到的晶格错位这一关键挑战。

他们表示，这些细小的纳米线有望带来优质高效且廉价的太阳能电池和其他电子设备。

相关研究发表在《纳米快报》杂志上。

【总页数】1页(P95-95)
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.复合半导体纳米线将解决太阳能电池晶格错位难题 [J],
2.高效径向结纳米线太阳能电池的制备工艺研究 [J], 孙肖林;李路;丁臻昱;王天驰
3.从高质量半导体/超导体纳米线到马约拉纳零能模 [J], 文炼均;潘东;赵建华
4.愚人金（黄铁矿）能制造廉价、优质的太阳能电池 [J], 潘潇（编译）;刘源骏（校）
5.复合半导体纳米线成功整合在硅晶圆上可用于生产优质高效且廉价的太阳能电池[J],
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新型纳米材料--半导体量子线材料

新型纳米材料--半导体量子线材料
张臣
【期刊名称】《电子元器件应用》
【年(卷),期】2003(005)011
【摘要】综述半导体量子线材料的最新动态和发展趋势.
【总页数】4页(P48-51)
【作者】张臣
【作者单位】中国电子材料行业协会,天津,300192
【正文语种】中文
【中图分类】TN304.2
【相关文献】
1.纳米材料的一颗新星——半导体量子点材料 [J], 张臣
2.化合物半导体纳米材料电子结构的量子调控理论计算研究 [J], 方党旗;张瑞勤;张晓宏
3.利用N型半导体纳米材料抑制单量子点的荧光闪烁特性∗ [J], 王早;张国峰;李斌;陈瑞云;秦成兵;肖连团;贾锁堂
4.新型纳米材料石墨烯量子点对膀胱癌T24细胞作用的研究 [J], 李大鹏; 杨学成; 焦伟; 牛海涛; 李斌
5.IEC/TS 62607-3-3:2020《纳米制造-关键控制特性-第3-3部分:发光纳米材料-时间相关单光子计数(TCSPC)测定半导体量子点荧光寿命》标准解读 [J], 樊阳波;王益群
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L-B技术进展——一种半导体纳米粒子的组装技术

L-B技术进展——一种半导体纳米粒子的组装技术
朱自强;李铁津
【期刊名称】《物理实验》
【年(卷),期】1992(12)4
【摘要】纳米粒子由于有量子尺寸效应,因此它的物理、化学特性既有别于单个分子、几个分子组成的多聚体,又有别于体相材料。

在溶液中利用制备胶体的方法来制备半导体纳米粒子已经比较成熟。

稳定溶液中纳米粒子的方法进展甚速,如离子修饰、胶束固定等。

【总页数】4页(P164-167)
【关键词】L-B膜;纳米粒子;半导体材料
【作者】朱自强;李铁津
【作者单位】河南大学;吉林大学
【正文语种】中文
【中图分类】O484
【相关文献】
1.Ⅱ-Ⅵ族半导体材料ZnS纳米粒子研究进展 [J], 张辉
2.纳米粒子组装技术的研究进展 [J], 张元静;胡瑞省;董丹红;王景翔;韩明会
3.纳米金粒子的生物组装技术与光学检测技术研究 [J], 蔡强;吴维明;陈裕泉
4.利用静电层层自组装技术修饰静电纺纳米纤维制造复合纳米纤维膜的研究进展
[J], 丁彬;毛雪;尹彦冰
5.半导体TiO2纳米粒子的制备方法和表征技术研究进展 [J], 高启楠;李帅鲜因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。