半导体纳米晶功能化二氧化硅胶体粒子的制备（SiO2）

半导体纳米晶与介孔二氧化硅微球是两种不同类型的纳米结构材料，在化学催化、色谱分析、光电子学、生物标记以及生物成像等领域都有很大的潜在应用。

对于Ⅱ一VI主族半导体纳米晶来说，由于量子尺寸效应的存在，与传统有机荧光染料相比，具有激发光谱宽、光稳定性好（不易光漂白)、可实现一元激发多元发射的同时标记等非常**的荧光性质。此类材料在光电转换、传感、显示、生物成像、生物标记等领域具有**重要的影响，特别是作为生物示踪的标记物，半导体纳米晶在基础生物学研究及医学诊断等领域具有广阔的应用前景。但同时也面临以下问题: a.其荧光性质对表面状态极为敏感: b.毒性大，因为它们可以通过光氧化释放重金属离子;c.在恶劣化学环境下的化学和胶体稳定性不高。

而对于介孔二氧化硅微球来说，其低密度，高比表面积，良好的渗透性和生物相容性以及高的热力学和机械稳定性，近年来作为载体材料在生物学和医药学领域受到越来越多的关注。

将介孔二氧化硅微球与半导体荧光纳米晶相结合，将二氧化硅作为载体材料封装纳米晶，不仅可以**半导体纳米晶的光降解，而且能够阻止其在恶劣化学环境下的重金属离子释放。同时，由于二氧化硅微球表面的硅烷醇易被共价键功能化，包覆的二氧化硅壳层还可以为这种核壳结构的纳米复合材料提供良好的水分散性、生物相容性和表面功能。再者，一个这样的二氧化硅复合粒子还可以同时封装多个不同种类的纳米晶（如金纳米晶、磁性纳米晶、半导体纳米晶等）从而为多峰型对比剂提供了一个理想化的开端。不但解决了纳米晶实际应用中存在的问题，还可以综其两者优点为荧光成像、生物编码、多元生物鉴定、高通量**筛选以及军事安全提供一种新型的“智能化”纳米复合材料。

当然用二氧化硅作为载体材料不仅仅是因为其在水溶液中的高度稳定性，还在于其易于调节的封装过程，不活波的化学性质，可调的孔隙，成型性能以及光学透明度。这种核壳结构纳米复合粒子的重要性，可以形象地夸张为是对地球结构的一种简单模仿。地球作为一个稳定的核壳结构的球体，地壳中含有61%的二氧化硅。这层二氧化硅外衣隔绝了大气、水等侵蚀性环境与地球内部不稳定体系的接触，维持着地球的完整性，为生命的存在和发展提供了一个珍贵的平台。

半导体纳米晶功能化介孔二氧化硅胶体粒子的制备方法大致上可以分为两种:一种掺杂渗透法，将预先合成的半导体纳米晶掺杂渗透进二氧化硅微球中;另一种是封装包裹法，用二氧化硅来包裹预先合成的或原位合成的半导体纳米晶构筑复合微球。

掺杂渗透法是制备半导体纳米晶功能化二氧化硅胶体粒子简单**的方法。某课题组在直径5 um，孔径10-30 nm的介孔二氧化硅微球中，修饰上含有18个C 的长链碳氢化合物，利用疏水相互作用，掺杂渗透进TOPO修饰不同荧光颜色的CdSe@ZnS核壳纳米晶，成功地构筑了荧光复合微球。多价疏水相互作用为纳米晶在介孔孔道中的分割和固定提供了强有力的驱动力，介孔二氧化硅微球的表面和介孔孔道中可以成功地修饰上大量的纳米晶。掺杂过程不但可以**量化，而且充分保护了纳米晶的荧光性质。如图1 所示，掺杂先后纳米晶的荧光强度一直，不同荧光颜色的复合微球可以同时激发。

在此基础上，该课题组还利用这种多价疏水相互作用，将磁性纳米晶和半导体纳米晶分步或者同时掺杂进介孔二氧化硅微球中，构筑磁性荧光双功能化的复合微球。如图所示，作者将油酸稳定的 Fe3O4纳米晶和TOPO稳定的CdSe@ZnS核壳纳米晶分步或者同时渗透进C-18修饰后的介孔二氧化硅微球中制备出了双功能的复合微球，得到的样品具有良好的荧光成像和磁分离效果。但是Fe3O4纳米粒子的存在对纳米晶的发光性质有一定的影响。

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