Kvant nuqta sensori texnologiyasi

Kvant nuqta sensori Kvantning noyob fizik-kimyoviy xususiyatlariga tayanadigan texnologiya ko'plab sohalarda qo'llash imkoniyatlarini ko'rsatadi. Kvant nuqtalari nano o'lchamdagi yarimo'tkazgich kristallari (1 - 10 nanometr) sifatida kvant chegaralash effekti va maxsus optik va elektr xususiyatlari tufayli diskret energiya darajalariga ega.

Floresans mexanizmi:

1. Flüoresansni o'chirish va qayta tiklash: Nishon / ionlar kvant nuqtalari bilan o'zaro ta'sir qiladi, energiya yoki elektron uzatishni keltirib chiqaradi va qo'zg'aluvchan holatdagi elektronlar radiatsiyaviy bo'lmagan jarayonlar orqali asosiy holatga qaytadi va so'nishni keltirib chiqaradi. Masalan, atrof-muhit monitoringida simob ionlari kvant nuqtalari ustidagi sirt guruhlari bilan bog'lanib, flüoresansning so'nishiga olib keladi. Floresans intensivligining pasayishini o'lchash orqali simob ionlarining kontsentratsiyasi miqdoriy jihatdan aniqlanishi mumkin; Muayyan sharoitlarda yoki o'zaro ta'sirni buzish uchun reagentlarni qo'shganda, maqsadni sifatli va miqdoriy tahlil qilish uchun floresan tiklanishidan foydalanish mumkin.

2. Floresan-rezonans energiya uzatilishi (FRET): yorug'lik chiqaradigan lyuminestsent kvant nuqtalari (donorlar) va yorug'likni o'zlashtira oladigan molekulalar (qabul qiluvchilar) bir-biriga yaqinlashib, FRETni keltirib chiqaradi. Donorning qo'zg'aluvchan holatidagi energiya radiatsiyaviy bo'lmagan holda akseptorga o'tkaziladi, u qo'zg'alib, yorug'lik chiqaradi, bu donor floresansining pasayishiga va akseptor floresansining oshishiga olib keladi. Biomedikal aniqlashda biologik molekulalar ko'pincha etiketlanadi va FRET molekulyar bog'lanish hodisalarini aniqlash va o'zaro ta'sir mexanizmlarini o'rganishdir.

Elektr xossalarini o'zgartirish mexanizmi: Kimyoviy datchiklarda elektrod yuzasida kvant nuqtalari o'zgartiriladi, maqsadli gaz molekulalarining adsorbsiyasi kvant nuqtalari va elektrod o'rtasidagi zaryad tashishni o'zgartiradi, bu elektrod oqimi yoki potensialining o'zgarishiga olib keladi. Ushbu o'zgarish elektr signallarini o'lchash orqali maqsadli gazni aniqlash mumkin.

Kvant nuqta tayyorlash: Turli xil tayyorlash usullari mavjud. Kimyoviy eritma ishlatish uchun oddiy va katta miqdorda sintez qila oladi. Haroratni, reaktsiya vaqtini, reaktiv konsentratsiyasini va hokazolarni nazorat qilish orqali kvant nuqtalarining o'lchami, shakli va xususiyatlarini nazorat qilish mumkin, masalan, yuqori sifatli kvant nuqtalarini sintez qila oladigan yuqori haroratli termal in'ektsiya usuli; molekulyar nurli epitaks usuli ultra yuqori vakuum ostida o'sadigan kvant nuqtalarining qatlamlar sonini va atomik joylashishini aniq nazorat qilishi mumkin, yuqori sifatli kvant nuqtalarini tayyorlaydi, ammo uskuna qimmat jarayon murakkab.

Yuzaki modifikatsiya: Kvant nuqtalarining barqarorligi, biologik mosligi va o'ziga xos bog'lanish qobiliyatini yaxshilash uchun sirtni o'zgartirish kerak. Antikorlar, nuklein kislotalar, fermentlar va boshqalar kabi guruhlar kimyoviy vositalar orqali bog'lanadi. Biyomedikal ilovalarda antikorlar bilan o'zgartirilgan kvant nuqtalari hujayralarni nishonga olishi va shu bilan birga kvant nuqtalarining tarqalishini yaxshilash, agregatsiyani oldini olish va barqaror ishlashni saqlab turishi mumkin.

Signalni aniqlash va qayta ishlash: Floresans intensivligi va floresansning ishlash muddati floresans spektrometri va konfokal mikroskop yordamida o'lchanishi mumkin; elektr signallari elektrokimyoviy ish stantsiyasi va maydon effektli tranzistor yordamida o'lchanishi mumkin. Signalni olgandan so'ng, shovqinni olib tashlash, haqiqiy ma'lumotni olish va ishonchli va aniq aniqlash natijalarini ta'minlash uchun murakkab algoritmlar va dasturiy ta'minot tomonidan qayta ishlanadi.