量子點感測器技術

量子點感測器 此技術依托量子獨特的物理化學性質，在許多領域展現出應用潛力。量子點作為奈米級半導體晶體（1—10奈米），由於量子限制效應而具有離散的能階，具有特殊的光學和電學性質。

螢光機制：

1.螢光猝滅與恢復：標靶/離子與量子點相互作用，造成能量或電子的轉移，激發態電子經由非輻射過程回到基態，造成猝滅。例如在環境監測中，汞離子與量子點上的表面基團結合，導致螢光猝滅。透過測量螢光強度的減少，可以定量確定汞離子的濃度；在特定條件下或加入試劑破壞相互作用，螢光恢復可用於對目標物進行定性、定量分析。

2. 螢光共振能量轉移（FRET）：發光的螢光量子點（供體）和能吸收光的分子（受體）靠近，造成FRET。供體的激發態能量以非輻射方式轉移到受體，受體被激發並發光，導致供體螢光減少，受體螢光增加。在生物醫學檢測中，常會標記生物分子，而FRET就是為了偵測分子結合事件，研究相互作用機制。

電氣特性變化機制：在化學感測器中，量子點被修飾在電極表面，目標氣體分子的吸附改變了量子點與電極之間的電荷傳輸，引起電極電流或電位的變化。透過測量這種變化的電訊號，就可以偵測到目標氣體。

量子點的製備：製備方法多元。此化學溶液操作簡單，可以大量合成。透過控制溫度、反應時間、反應物濃度等可以控制量子點的尺寸、形狀和性質，如採用高溫熱注入法，可以合成高品質的量子點；分子束外延法可以在超高真空條件下精確控制生長的量子點的層數和原子排列，製備出高品質的量子點，但設備昂貴、製程複雜。

表面改質：為了提高量子點的穩定性、生物相容性、特異性結合能力，需要進行表面改質，以化學方式連接抗體、核酸、酵素等基團。在生物醫學應用中，利用抗體修飾的量子點可以靶向細胞，同時提高量子點的分散性，並防止聚集，保持穩定的性能。

訊號檢測與處理：利用螢光光譜儀和共聚焦顯微鏡可以測量螢光強度、螢光壽命；可以使用電化學工作站和場效電晶體測量電訊號。取得訊號後經過複雜的演算法和軟體處理，消除噪聲，提取有效訊息，保證檢測結果可靠、準確。