Technologie de capteur à points quantiques

Capteur à points quantiques Cette technologie, qui s'appuie sur les propriétés physiques et chimiques uniques du quantique, présente un potentiel d'application dans de nombreux domaines. Les points quantiques, cristaux semi-conducteurs nanométriques (1 à 10 nanomètres), présentent des niveaux d'énergie discrets grâce à l'effet de confinement quantique, ainsi que des propriétés optiques et électriques particulières.

Mécanisme de fluorescence :

1. Extinction et récupération de la fluorescence : Les cibles/ions interagissent avec les points quantiques, provoquant un transfert d'énergie ou d'électrons. Les électrons excités retournent à leur état fondamental par des processus non radiatifs, provoquant ainsi l'extinction. Par exemple, en surveillance environnementale, les ions mercure se lient aux groupes de surface des points quantiques, provoquant l'extinction de la fluorescence. La mesure de la diminution de l'intensité de fluorescence permet de déterminer quantitativement la concentration en ions mercure ; dans des conditions spécifiques ou par l'ajout de réactifs perturbant l'interaction, la récupération de la fluorescence peut être utilisée pour l'analyse qualitative et quantitative de la cible.

2. Transfert d'énergie par résonance de fluorescence (FRET) : Des points quantiques fluorescents (donneurs) émettant de la lumière et des molécules (accepteurs) capables d'absorber la lumière sont rapprochés, provoquant le FRET. L'énergie de l'état excité du donneur est transférée de manière non radiative à l'accepteur, qui, excité, émet de la lumière, ce qui entraîne une diminution de la fluorescence du donneur et une augmentation de celle de l'accepteur. En détection biomédicale, les molécules biologiques sont souvent marquées, et le FRET permet de détecter les liaisons moléculaires et d'étudier les mécanismes d'interaction.

Mécanisme de modification des propriétés électriques : Dans les capteurs chimiques, les points quantiques sont modifiés à la surface de l'électrode. L'adsorption des molécules du gaz cible modifie le transport de charge entre les points quantiques et l'électrode, provoquant une modification du courant ou du potentiel de l'électrode. La mesure de cette modification des signaux électriques permet de détecter le gaz cible.

Préparation des points quantiques : Il existe différentes méthodes de préparation. La solution chimique est simple à utiliser et permet d'en synthétiser de grandes quantités. Le contrôle de la température, du temps de réaction, de la concentration des réactifs, etc., permet de contrôler la taille, la forme et les propriétés des points quantiques. La méthode d'injection thermique à haute température permet de synthétiser des points quantiques de haute qualité. L'épitaxie par jets moléculaires permet de contrôler précisément le nombre de couches et la disposition atomique des points quantiques croissant sous ultravide, préparant ainsi des points quantiques de haute qualité. Cependant, l'équipement est coûteux et le procédé complexe.

Modification de surface : Afin d'améliorer la stabilité, la biocompatibilité et la capacité de liaison spécifique des points quantiques, une modification de surface est nécessaire. Des groupes tels que des anticorps, des acides nucléiques, des enzymes, etc., sont liés par voie chimique. Dans les applications biomédicales, les points quantiques modifiés par des anticorps peuvent cibler les cellules tout en améliorant leur dispersion, en empêchant leur agrégation et en maintenant des performances stables.

Détection et traitement du signal : l'intensité et la durée de vie de la fluorescence peuvent être mesurées à l'aide d'un spectromètre de fluorescence et d'un microscope confocal ; les signaux électriques peuvent être mesurés à l'aide d'une station de travail électrochimique et d'un transistor à effet de champ. Une fois le signal obtenu, il est traité par des algorithmes et des logiciels complexes afin d'éliminer le bruit, d'extraire des informations valides et de garantir des résultats de détection fiables et précis.