锌基多功能核壳结构生物靶标材料的制备及光、磁性能研究

本课题以锌基化合物为基础，旨在制备一种新型、多功能、无毒的生物靶标材料，并对其光、磁性能进行研究。一方面将过渡金属（Mn, Fe, Cu）掺杂硫化锌纳米棒和氧化锌量子点同时包埋在二氧化硅中，制备新型的三层多功能核壳结构，研究其室温铁磁性及紫外可见双发射特性。通过调节掺杂离子的组分和比例，分别制备不同掺杂组分、不同掺杂比例的硫化锌纳米棒，从电子学的角度揭示掺杂对其光、磁性能影响的微观机制。另一方面对样品进行生物功能化，以人的宫颈癌细胞为研究对象，研究该材料在生物标记、磁靶向中的应用。将一维和零维材料复合在一起，从微观结构上揭示层与层之间的相互作用，有利于多角度、深层次地探讨改善纳米材料表面性质提高发光性能的途径。该项研究的成功将为锌基化合物在生物技术领域的应用提供理论基础和实验依据，促进半导体纳米材料更为广泛和多样的应用。

本课题以锌基化合物为基础，旨在制备一种新型、多功能、无毒的生物靶标材料，并对其光、磁性能进行研究。主要研究成果如下：一、利用溶剂热法成功地制备了ZnS:Mn2+, ZnS:Cu2+, ZnS:Fe2+, ZnS:Mn2+Cu2+, ZnS:Mn2+Fe2+, ZnS:Mn2+Fe2+Cu2+ 纳米线，找到了掺杂元素在ZnS纳米线中的最大固溶度，并研究了掺杂元素的组分、掺杂浓度对ZnS纳米线光、磁性质影响的微观机制。二、利用共沉淀法成功获得了ZnO量子点，找到合成最小尺寸ZnO量子点的实验条件，研究尺寸对ZnO量子点光学性质影响的微观机制。三、利用stöber法成功地将过渡族金属掺杂ZnS纳米线和ZnO量子点包埋在SiO2中获得一种新型的“点线型”三层核壳结构，通过调节二氧化硅厚度，不同锌基化合物比例制备了一系列样品，并对样品的结构、光、磁性质进行研究。四、为解决所获得的纳米复合材料磁性弱不足以实现磁靶向应用的问题，进一步开展了Fe3O4量子点的制备，以及ZnS:Mn2+纳米线/ Fe3O4量子点/SiO2 纳米复合材料的制备，通过对样品进行表面修饰，解决了Fe3O4量子点对ZnS:Mn2+纳米线的荧光猝灭问题，实现了荧光标记及磁靶向的多功能应用。该项研究的成功将为锌基化合物在生物技术领域的应用提供理论基础和实验依据，促进半导体纳米材料更为广泛和多样的应用。