[응용 기사] NanoCoulter, 양자점 나노볼 양자 생산율 연구 새로운 돌파 조력

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날짜:2024-09-26읽기 :0

최근 40년간 성능으로특별의 나노재료를 기초로 한 나노과학기술은 신속하게 발전하여 이미 각 업종에 침투되였다.현재 나노 테크놀로지가 직면한 두 가지 과학적 난제는 1) 나노 재료 또는 나노 구조인나노 효과그러나 부여된 우수한 성능은 시종 진정으로 충분히 발휘하기 어렵다;2) 나노 재료의 장기 응용에서의 사역 안정성.퀀텀닷(QDs)은 전자적 양자 한계효과로 사이즈 의존성을 나타내는 결정형 나노입자로, 형광 염료, 형광 단백질이 있다.의 높은 밝기, 뛰어난 광화학 안정성, 현재로서는 QDs가 고감도 단일 분자 검출에 이상적인 마커입니다.그러나 QDs는 표면 에너지가 높고 비특이성 흡착이 발생하기 쉬우며 콜로이드의 안정성이 떨어진다.고분자 포복 양자점 (QDs) 형광 나노볼 (FNs) 이라는 부존 형태는 이러한 부족함을 보완할 뿐만 아니라 생물의학 검사의 민감도를 높일 수 있다.

최근, 남개대학 방대문교수단은미국 화학 협회 Journal of the American Chemical Society(JACS, IF=16.38)잡지에 중요한 학술 성과를 발표하고,FNs의 포토레지스트 양자 생산율 (PLQY) 이 낮다 (PLQY의 거의 100% 의 QDs로 FNs를 제조하더라도 PLQY는 65% 를 넘지 못하고 QDs의 높은 밝기의 장점을 발휘하지 못한다) 는 문제에 대해 연구를 전개하고 일종의 조절통제책략을 발전시켜 돌파를 시도하였다.

폰데인 팀은 자유 기반 집합 제조 FNs를 발견했을 때 PLQY 하락의 원인은 다음과 같습니다.

(1) 황알코올 배합체는 자유기에 의해 산화되어 양자점 표면에서 탈락할 수 있다;

(2) 제한역 하우징층이 자유기에 의해 산화한다;

이 두 과정은 QDs 표면에 결함을 도입하여 비방사선 약진을 초래합니다.

(3) 유산 배합체와 중합체의 상용성이 비교적 낮아 QDs가 뭉쳐 에너지 전이/자체 흡수를 일으킨다.

이를 바탕으로 다음과 같은 종합적인 다중 계층 조정 전략을 제공합니다.

(1) 자유기에 더 강한 올레산 배합체로 메타배합체를 교환한다;

(2) 유발제의 용량을 정확하게 통제하고 잔류자유기를 최소화한다.이와 동시에 유산의 이중버튼은 잔류자유기를 중지하고 자유기의 파괴를 막을수 있다.

(3) 교련제를 도입하여 교련구조를 구축하여 QDs와 중합물의 상용성을 제고한다.

본문의 하이라이트

1.자유 기반 중합 제조 FNs를 발견했을 때 QDs의 높은 밝기를 발휘하기 어려운 주요 원인: 결함의 형성 (배합체 탈착, 한계 하우징 산화) 과 에너지의 손실 (에너지 전이/자체 흡수).

2.유산 배합체의 다기능성 발견: (1) 자유기 중합 시 배위 안정성;(2) 탄소탄소이중키는 잔류자유기를 중지하고 자유기의 파괴를 막을수 있다.(3) 접지교련중합물을 할수 있고 QDs와 중합물의 상용성, QDs의 간격을 증가시켜 QDs의 집합으로 인한 에네르기전이/자체흡수를 피면할수 있다.

3.다단계 조정 전략 (배합체 교환, 정확한 조정 유발제 용량, 교차 구조 구축) 을 발전시켜 FNs의 PLQY를 거의 100% 실현했다.

그림 해석

그림 1.a.¹H NMR 분광, 여기서 *는 케이핑 리H H 리H NMR 분광, 여기서 *는 케이핑 리간드의 화학 변환 신호를 나타냅니다.b. 정상화된 전자 초자기 공명 (EPR) 스DMPO를 스핀 DMPO를 스DMPO로 사용하여 스핀 b b b b b. 정상화된 전자 초자기 공명 (EPR) 스b b b b b b b.c. 자유 근본(R•)의 자자자유 근본(R•)에 대한 영향력의 설명.

MRI 스펙트럼에서 볼 수 있듯이, QDs를 공에 파묻은 후에도 유산의 배위 신호는 여전히 유지되고, 탄소 탄소 이중 키 신호는 뚜렷하게 약화되며, 메타포름의 배위 신호는 거의 사라진다.전자자선공명 스펙트럼과 결합하여 유산의 이중 키는 자유기에 의해 유발되어 스티렌과 반응하여 폴리스티렌을 접지한다.질량분석과 한층 더 결합하여 메타배합체가 사슬전이반응과정에서 점차 산화되고 최종적으로 탈락하는 각 단계의 산물을 검출하였다.그러므로 유산은 자유기중합시의 배위안정성이 더욱 강하므로 그로 메타배합체를 교환할 필요가 있다.

그림 3.KPS에 의해 처리된 QD 미셀(M2)의 XPS 스XXXPS 스KPS spectrum of QD micelles (M2) treated by KPS;c. 추출된 QD 및 다른 농도 KPS로 개발된 FN의 PLQY;d.FN의 TEM 이미지는 농도 KPS (mg/mL) 증가와 함께 진화했습니다., 모든 규모 막대기는 50 nm입니다;e. FN의 형성 절차의 설명.

비록 순수한 유산으로 배합된 QDs이지만, 유발제 분해로 생성된 자유기는 QDs의 ZnS 한계 하우징층을 산화시켜 비방사선 약진을 초래하는 결함을 발생시킬 수 있다.유발제 농도를 정확하게 제어함으로써 나노볼을 형성한다는 전제하에 FNs의 PLQY를 어느 정도 향상시킬 수 있지만 여전히 원시 QDs에는 미치지 못한다.이는 중합 과정에서 올레산 배합체와 (폴리스티렌) 스티렌의 상용성이 비교적 낮아 공 안에서 뭉치게 되고, 발생하는 에너지 전이/자체 흡수로 인해 QDs의 높은 밝기가 실제로 충분히 발휘되기 어렵기 때문이다.

그림 4.DVB와 St + DVB 사이의 다른 질량 비율을 가진 십자연결된 FNs (cFNs)의 특성: a. 다른 질량 비율을 가진 cFNs의 TEM 이미지, 스케일 바: 100 nm;b. PLQY;c. QDs, FNs 및 cFNs의 400 nm에서 감지된 정상화된 femtosecond 임시 흡수 동학 분해 프로파일;d. QDs의 시간 해결 형광 분광 (t)₁= 22.4 ns, 85.2%;T₂= 77.6 ns, 14.8%), FNs (t)₁= 4.1 ns, 23.8%;T₂= 16.0 ns, 62.9%;T₃= 79.0 ns, 13.3%) 및 cFNs (t)₁= 18.2 ns, 85.5%;T₂= 65.1 ns, 14.5%);e. cFN의 형성 절차의 설명.

교련제를 도입하여 유산에 교련중합물을 접목하여 QDs와 (폴리스티렌) 스티렌의 상용성을 뚜렷이 제고시켰다. TEM에서 QDs가 공에 미산분포되여 에네르기전이/자흡수를 크게 낮춘것을 관찰할수 있다.교련제는 중합체 생성을 가속화하고 순간적 흡수 감쇠 동력학과 시간 분별 형광 스펙트럼을 결합해 결함 형성을 막았고, 결국 PLQY가 감쇠가 거의 없는 FNs를 얻었다.

요약 및 전망

복잡한 나노재료의 성능조절통제난제를 해결하고 그 우수한 성능을 충분히 발휘하려면 배체균형조절통제가 극히 중요하다.이 글은 단지 하나의 배합체인 유산만으로 안정된 표면 둔화, 잔류 자유기 종지, QDs와 나노구 기질의 적합성 (상용성) 세 가지 문제를 거의 동시에 해결하였다!또한 전면적이고 종합적인 다층급 조절통제책략과 결부하여 FNs의 거의 100% 의 PLQY를 실현하여 나노볼내의 QDs의 높은 밝기의 우세를 충분히 발휘하였다.이 글은 고휘도 QDs-중합체 복합재료를 대규모로 생산하는 이론적 기초를 제공하여 생물의학 분야에서의 응용에 더욱 넓은 전망을 열어주었다.

DLS 및나노류식모두 정확한 데이터를 제시하지 못했을 때 NanoCoulter 나노쿠르트 입도계를 응용하여 TEM과 고도로 일치하는 표징 데이터를 얻어 순조롭게 공문을 발송했다.특별히 축하드립니다!

문헌 정보:

Lin, Leping et al. “100에 가까운 광발광 양자 수확량을 가진 양자 점 나노구체를 달성하기 위해 다계층적 규제.”미국 화학 협회 Journal of the American Chemical Societyvol. 146,31 (2024): 21348-21356.도이: 10.1021/jacs.4c03308

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