量子点荧光调控
【贵州大学秦水介教授研究团队】


       荧光检测因其选择性好、灵敏度高、激励方法多样等优点,被广泛应用于生物、化学和医药等领域。然而,传统的荧光检测技术在弱荧光体系检测中的应用仍旧存在较大的局限性,使得增强荧光物质的发光强度和提高荧光检测的灵敏度成为当前迫切需要解决的问题。
       表面增强荧光通常指采用具有特殊形貌和纳米尺寸的金属结构,产生纳米尺寸的局域电磁场,激发其附近荧光物质辐射的荧光较之自由态荧光有显著增强的现象。近年来,随着对荧光检测技术研究的不断深入,表面增强荧光得到了充分的发展,已被广泛应用于DNA无损检测、生物传感分析、单分子检测等领域。
       相对于传统的荧光染料,量子点具有荧光强、光稳定性好、发射光谱窄、激发光谱宽、荧光波长(紫外、可见到近红外)可控等独特的荧光特性。并且随着新型量子点制备和修饰技术的发展,人们能够获得更加优质的量子点,使得发展基于表面等离子体增强量子点的荧光技术成为降低荧光噪声,提高灵敏度的新途径。

       为调控量子点荧光,作者提出了利用皮秒脉冲激光在金纳米光栅表面诱导表面等离子体(surface plasmon,SP)激发CdSe量子点荧光的方法。文中采用AFM力刻蚀方法在硅基金膜表面制备了周期680 nm,凹槽深度32 nm的纳米光栅结构,并利用COMSOL对该光栅结构进行数值模拟,发现其能够在入射光波长为580 nm处获得最佳激发效果,且在共振角为26°时能够产生明显的SP 效果。


  CdSe量子点在光栅表面上受激示意图 
                   

       利用自组装技术在纳米光栅表面连接了具有有机分子配体的CdSe量子点,通过调节皮秒激光功率,在显微拉曼平台上分别测量了有无光栅结构上量子点的荧光增强及荧光饱和效应。结果发现,金纳米光栅/CdSe量子点结构能够实现量子点远场荧光大幅增强,饱和功率时,在582 nm处出现了最强峰位,此实验结果与模拟得出的该光栅结构在580 nm处能够获得最佳激发效果的结论刚好吻合,且其最大荧光强度达7.80倍,并在达到最大强度点开始迅速饱和。文中采用的增强表面荧光的方法结构简单,易于实现,结构上可增强荧光信号,对研制高增强效应的光谱传感器衬底具有实际参考意义。

研究团队简介
贵州大学贵州省光电子技术及应用重点实验室秦水介教授研究团队目前的研究方向主要集中于激光技术及其应用,新型纳米传感技术与器件,光电纳米材料研究。该团队现有教授2人,副教授1人,在读硕士/博士研究生20余人,涉及专业包括光学、机械、电子。秦水介教授是贵州省省管专家,贵州大学学术学科带头人,中国光学学会激光加工委员会委员,期刊《微细加工技术》、《中国材料研究与技术设备》编委,主持或参加多项国家重大专项、国家863计划、国家自然科学基金项目及贵州省优秀科技人才培养基金等 22项科研项目的研究工作,并取得丰富的研究成果,以第一或通讯作者的身份发表学术论文100余篇,获国家发明专利10余件。


相关论文
黎显继, 白忠臣, 彭嫚, 等. 激光诱导光栅表面等离子体增强CdSe量子点荧光[J]. 光电工程, 2019, 46(5): 180464.
DOI: 10.12086/oee.2019.180464