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纳米荧光时代
浏览次数:3852 发布日期:2016-03-31

    只有病毒颗粒大小的纳米荧光粒子,通过不同波长激光激发后显现出各种颜色。这一技术将彻底改写电子显示器开发,甚至在疾病治?#21697;?#38754;也有巨大潜力。

    新加坡国立大学的博士生Chi Ching Goh做了一个有趣的实验。将老鼠麻醉后往血管内注射了一种亮黄色溶液。然后将老鼠的耳朵放在显微镜下,?#31859;?#22806;线照射后通过目镜能看到老鼠皮肤下血管内呈现的绿色荧光血流。她希望通过这个方法?#19994;接?#20110;?#23383;?#24341;发的血液渗出,进而可以辅助检测疟?#19981;?#39044;测脑中风的风险。

      在这个实验中,起着关键作用是一些病毒大小的纳米颗粒(只有几十纳米大小),它们可以被激发出各种不同的荧光,可供检测观察。通过不同波长的光作为这些纳米荧光材?#31995;?#28608;发光,然后受激发的染料发射出另一波长的光可供观察检测。虽然在生命科学和生物医学上已经存在许多天然化合物或一些经改造的化合也有这样的性能。相比之下,这些新型的纳米荧光颗粒更容?#23383;?#22791;,更稳定而且在各种条件上通用,使得它们在工业界和学术界都可以被广泛使用。

       目前,量子点已经是一个被开发很好的例子。它是在把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束?#23380;?#30340;半导体纳米结构。其粒径一般介于1-10nm之间,由于电子和空穴被量子限域,连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激发后可以发射出明快色彩漂亮的细小斑点。现在,一些纳米荧光粒子开始展现它们的优势。比如说有一种可以吸收大量低能光子的纳米粒子,然后将发射出高能量激发光子。这种材料所具有的特性将为开发出同时展现出多种色彩提供可能性。让一些化学方面的专家非常震惊的是,还有一些纳米粒子由小的有机分子或其聚合物制成,它们相比量子点毒性更小,而且性能远超过量子点。

       纳米荧光粒子所具有的优势有以下几点:1)尺寸更小,所以发射光非常单一、可控;2)生物毒性非常小,可以注射到动物体内观察生理条件下的器官组织变化;3)同时可以组合多种纳米荧光粒子,通过激发光源控制可以检测多?#20013;?#21495;;4)红外光激发后可供肉眼观测?#21462;?/span>

       举个小例子:来自麻省理工学?#28023;?/span>MIT)、哈佛物理系与美国陆军Edgewood生化中心的科学家们开发一项能把透明玻璃转成投射屏幕的技术。这群科学家是利用纳米粒子共振散射(resonant nanoparticle scattering)技术,将银纳米粒子喷洒在玻璃?#24076;?#20197;让玻璃能够显色,而且支援大范围及各种?#23884;取?#20256;?#25104;系?#25237;射屏幕皆为白色,得以呈现各种颜色,但若投射在玻璃上投射光则会穿透玻璃,因此,科学家们将特定颜色的纳米粒子嵌入透明材料中,除了该色以外的颜色仍可穿透玻璃,科学家在展示中则在玻璃上以蓝色显示MIT的标志。未来该团队计划整合不同颜色的奈米粒子,以让玻璃能够显现更丰富?#32435;?#24425;。MIT在新闻稿中表示,虽然展示中只投射了蓝色的单色影像,但利用这项技术应该可以产生全?#23454;?#24433;像。只要有红、绿、蓝三元色就足以产生视觉?#31995;?#20840;彩投影,而且因为三元色只会在很窄的光谱带里呈现,因此得以让其他色光仍然能够穿透玻璃。这项发明未来除?#19997;?#24212;用在各种商店橱窗或挡风玻璃上来呈现广告或资讯外,?#31185;?#26041;公分只需要1公克的纳米粒子,因此成?#38236;?#24265;,而且使用方便

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