[发明专利]一种碳包覆的碳钆量子点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳包覆的碳钆量子点及其制备方法，其为核壳结构量子点，是以具有面心立方结构的碳钆量子点为核，在核外包覆有作为壳的碳膜；该碳包覆的碳钆量子点通过激光辐照获得。本发明首次制备了面心立方结构的碳钆量子点，并成功的在碳钆量子点表面进行了碳包覆，该制备过程采用的激光功率和辐照时间可控性好，室温下即可进行，且根据激光轰击时间及光功率等参数，可以获得不同粒径的量子点。

技术领域

本发明属于量子点制备技术领域，具体涉及一种碳包覆的碳钆量子点及其制备方法。

背景技术

量子点(QDs)因为其特异的光、电性质吸引了国内外研究人员极大的研究热情，并成功将量子点技术引入到LED、太阳能、催化以及环境控制等领域。在生物技术方面，量子点因具有粒径小、稳定性好、渗透性强等特点受到了众多生物、物理、化学等跨学科研究人员长期不懈的关注与投入，目前已将量子点技术引入到肿瘤细胞的荧光标记^[1-4]、药物传递^[3-5]以及恶性肿瘤的治疗中^[3,6-7]。

半导体量子点、金属氧化物量子点以及碳量子点等在生物领域均受到密切的关注。相对荧光蛋白来说，半导体量子点的发光性质较为稳定，不会在短时间内出现荧光淬灭现象，不足的是半导体量子点通常含有毒物质，如隔、铅等，因此，研究人员将CdSe/CdS、PbS/CdS/ZnS、CuInS₂/ZnS等量子点包裹到SiO₂中，从而降低半导体量子点的生物毒性^[6-9]。金属氧化物如氧化铁/金的核壳量子点经PEG修饰后形成纳米颗粒的团聚物被用作肿瘤热疗药物^[10]。碳量子点与前两类量子点最大的不同在于碳系材料的结构稳定，其石墨结构、金刚石结构、纳米管以及球状富勒烯结构均具有良好的生物相容性，并具有优异的生物应用前景^[11-13]。其中，碳包覆金属的核壳结构的量子点既可以保持原有量子点的光、电、磁学特性，同时又可以借助于包覆的碳壳层来降低量子点核的生物毒性，其中具有代表性的是金属富勒烯，是以C₆₀、C₇₀、C₈₂等富勒烯内嵌一个金属原子的特殊结构，此类金属富勒烯是建立在90年代初期电弧法制备富勒烯基础上的，如Gd@C₈₂^[14]。近年来，美国斯坦福大学的WONSEOK SEO等人发现一种碳包覆的FeCo量子点比马根维显与菲立磁具有更好的磁共振影像增强特性^[15]。不管是制备金属富勒烯还是制备碳包覆的FeCo量子点，在量子点核心外层包覆碳并不是一件容易的事情。而对于金属富勒烯来说，其制备效率低下、提纯困难，文献报道的FeCo量子点虽然比临床应用的分子材料具有更好的效果，但外包碳步骤复杂，因此如何获得比金属富勒烯类单原子更大的核心，以及如何在量子点外层成功实现碳包覆是纳米材料在生物应用领域必须面对的问题。

参考文献：

(1)Lee,K.；Lee,J.；Jeong,E.J.；Kronk,A.；Elenitoba-Johnson,K.S.J.；Lim,M.S.；Kim,J.,Conjugated Polyelectrolyte-Antibody Hybrid Materials for HighlyFluorescent Live Cell-Imaging.Adv Mater 2012,24(18),2479-2484.

(2)Zhong,Y.L.；Sun,X.T.；Wang,S.Y.；Peng,F.；Bao,F.；Su,Y.Y.；Li,Y.Y.；Lee,S.T.；He,Y.,Facile,Large-Quantity Synthesis of Stable,Tunable-Color SiliconNanoparticles and Their Application for Long-Term Cellular Imaging.ACS Nano2015,9(6),5958-5967.