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俄科学家合成出一种光控纳米复合材料

2012-05-28 15:14
络遇
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  近日,莫斯科国立大学精细化工技术学院、俄罗斯科学院生化物理研究所和化学物理问题研究所的三个顶尖科研小组宣布,他们利用光敏配合基和硒化镉,成功合成了一种光控纳米复合材料。这种复合材料的性能可以通过改变特定波长的光照射而发生变化,可用于“智能”光敏控制设备。相关论文发表在《俄罗斯纳米技术》杂志上。

  通过光线照射使光敏配合基的性能发生有针对性的变化,这是当前非常热门的研究领域。通常,这一研究领域的成果将有助于建立一些智能设备的原型,如分子光开关、光控逻辑模块、检测离子的传感器设备等等。研制出的最终产品将应用于生物信息学、纳米医学和其他一些应用科技领域。

  科学家们成功地将配合基分子固定在硒化镉纳米粒子的表面,从而形成了复合连接。其中无机纳米硒化镉(科学家称之为量子点)具有荧光控制的特点。所谓荧光控制,是指一些原子和分子具有吸收较高能量的光子,然后释放能量较低光子的特殊能力,例如一些荧光染料,它们能够吸收太阳辐射出的不可见紫外线,然后自身发出可见光。这种光线的颜色很饱和,我们在舞厅里常常会看见这种荧光灯发出的光芒。硒化镉量子点的荧光特性毫不逊于有机荧光分子,后者在生物学和医学上广泛得以使用。例如,量子点发出的波长取决于纳米粒子的大小,通过改变纳米粒子的大小就可以指定它们发出波长的频谱区域,这一特性有助于建立具有良好灵敏度和清晰度的单分子光敏系统,其在纳米级无机量子点的研究中被广泛应用。

  在此项研究中,科学家使用一个直径为3.7纳米的硒化镉粒子,这种纳米粒子尤其善于吸收最大波长为585纳米的可见光。光敏配合基根据光的影响而改变其配置能力,进而改变硒化镉量子点的荧光光谱和大小。在原始复合材料中可明显观察到波长598纳米的量子点荧光。用短波照射复合材料后,材料的配置发生变化,开始发出波长为670纳米的荧光。如果把复合材料放置在黑暗中或用可见光照射一段时间,配合基分子会自动恢复到原始状态,而复合材料也趋于最初的荧光特点。基于此原理,他们获得了这种通过改变特定波长的光照射来控制属性的复合材料。此外,这种变化是可逆的,复合材料可以很容易地返回到其原始状态。这一研究结果对构建光敏智能控制系统原型具有良好前景,可用于特殊领域的光敏开关。

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