क्वांटम डॉट सेंसर प्रौद्योगिकी

क्वांटम डॉट सेंसर क्वांटम के अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों पर निर्भर प्रौद्योगिकी, कई क्षेत्रों में अनुप्रयोग क्षमता दिखाती है। नैनोस्केल सेमीकंडक्टर क्रिस्टल (1 - 10 नैनोमीटर) के रूप में क्वांटम डॉट्स में क्वांटम कारावास प्रभाव और विशेष ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल गुणों के कारण असतत ऊर्जा स्तर होते हैं।

प्रतिदीप्ति तंत्र:

1. प्रतिदीप्ति शमन और पुनर्प्राप्ति: लक्ष्य / आयन क्वांटम डॉट्स के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे ऊर्जा या इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण होता है, और उत्तेजित अवस्था वाले इलेक्ट्रॉन गैर-विकिरण प्रक्रियाओं के माध्यम से जमीनी अवस्था में लौट आते हैं, जिससे शमन होता है। उदाहरण के लिए, पर्यावरण निगरानी में, पारा आयन क्वांटम डॉट्स पर सतह समूहों से बंधते हैं, जिससे प्रतिदीप्ति शमन होता है। प्रतिदीप्ति तीव्रता में कमी को मापकर, पारा आयनों की सांद्रता को मात्रात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है; विशिष्ट परिस्थितियों में या अंतःक्रिया को बाधित करने के लिए अभिकर्मकों को जोड़ने पर, प्रतिदीप्ति पुनर्प्राप्ति का उपयोग लक्ष्य के गुणात्मक और मात्रात्मक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।

2. प्रतिदीप्ति अनुनाद ऊर्जा हस्तांतरण (FRET): प्रतिदीप्ति क्वांटम डॉट्स (दाता) जो प्रकाश उत्सर्जित करते हैं और अणु (स्वीकर्ता) जो प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं, उन्हें एक साथ लाया जाता है, जिससे FRET होता है। दाता की उत्तेजित अवस्था की ऊर्जा गैर-विकिरणीय रूप से स्वीकर्ता को हस्तांतरित होती है, जो उत्तेजित होकर प्रकाश उत्सर्जित करता है, जिससे दाता प्रतिदीप्ति में कमी और स्वीकर्ता प्रतिदीप्ति में वृद्धि होती है। बायोमेडिकल डिटेक्शन में, जैविक अणुओं को अक्सर लेबल किया जाता है, और FRET का उद्देश्य आणविक बंधन घटनाओं का पता लगाना और अंतःक्रिया तंत्र का अध्ययन करना है।

विद्युत गुणों में परिवर्तन का तंत्र: रासायनिक सेंसर में, इलेक्ट्रोड सतह पर क्वांटम डॉट्स को संशोधित किया जाता है, लक्ष्य गैस अणुओं के अवशोषण से क्वांटम डॉट्स और इलेक्ट्रोड के बीच चार्ज ट्रांसपोर्ट में परिवर्तन होता है, जिससे इलेक्ट्रोड करंट या पोटेंशियल में परिवर्तन होता है। इस परिवर्तन विद्युत संकेतों को मापकर, लक्ष्य गैस का पता लगाया जा सकता है।

क्वांटम डॉट की तैयारी: तैयारी के विभिन्न तरीके हैं। रासायनिक घोल को संचालित करना सरल है और बड़ी मात्रा में संश्लेषित किया जा सकता है। तापमान, प्रतिक्रिया समय, अभिकारक सांद्रता आदि को नियंत्रित करके, क्वांटम डॉट्स के आकार, आकार और गुणों को नियंत्रित किया जा सकता है, जैसे उच्च तापमान थर्मल इंजेक्शन विधि, जो उच्च गुणवत्ता वाले क्वांटम डॉट्स को संश्लेषित कर सकती है; आणविक बीम एपिटैक्स विधि अल्ट्रा-हाई वैक्यूम के तहत बढ़ने वाले क्वांटम डॉट्स की परतों और परमाणु व्यवस्था की संख्या को ठीक से नियंत्रित कर सकती है, उच्च गुणवत्ता वाले क्वांटम डॉट्स तैयार कर सकती है, लेकिन उपकरण महंगा है प्रक्रिया जटिल है।

सतह संशोधन: क्वांटम डॉट्स की स्थिरता, जैव-संगतता और विशिष्ट बंधन क्षमता में सुधार करने के लिए, सतह संशोधन की आवश्यकता होती है। एंटीबॉडी, न्यूक्लिक एसिड, एंजाइम आदि जैसे सभी समूहों को रासायनिक साधनों के माध्यम से जोड़ा जाता है। बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में, एंटीबॉडी के साथ संशोधित क्वांटम डॉट्स कोशिकाओं को लक्षित कर सकते हैं, और साथ ही, क्वांटम डॉट्स के फैलाव में सुधार कर सकते हैं, एकत्रीकरण को रोक सकते हैं और स्थिर प्रदर्शन बनाए रख सकते हैं।

सिग्नल का पता लगाना और प्रसंस्करण: प्रतिदीप्ति तीव्रता, और प्रतिदीप्ति जीवनकाल को प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमीटर और एक कॉन्फोकल माइक्रोस्कोप का उपयोग करके मापा जा सकता है; विद्युत संकेतों को एक इलेक्ट्रोकेमिकल वर्कस्टेशन और एक फील्डइफेक्ट ट्रांजिस्टर का उपयोग करके मापा जा सकता है। सिग्नल प्राप्त करने के बाद, शोर को हटाने, वैध जानकारी निकालने और विश्वसनीय और सटीक पहचान परिणाम सुनिश्चित करने के लिए इसे जटिल एल्गोरिदम और सॉफ़्टवेयर द्वारा संसाधित किया जाता है।