半导体聚合物量子点-亚甲基蓝荧光能量转移体系测定水中Bi^(3+)

基于半导体聚合物量子点和亚甲基蓝间的荧光共振能量转移构筑了一种铋离子荧光探针。亚甲蓝通过静电作用吸附到半导体聚合物量子点表面使其荧光发生猝灭。铋离子存在时,由于它与半导体聚合物量子点的结合力强于亚甲蓝,使体系的能量转移得到抑制,荧光恢复。在最优化条件下,线性范围为0~0.5%mol/L(R=0.995 5),最低检出限为16 nmol/L。该方法成功用于湖水中的Bi3+测定,结果令人满意。

一种半导体聚合物纳米粒的制备及其光声成像效果分析

目的制备一种半导体聚合物纳米粒(semiconductor polymer nanoparticles,SPNs),研究其光声成像能力。方法以2,6-[4,4-双-(2-乙基己基)-4H-环戊(2,1-b;3,4-b’)双噻吩]-交替-4,7-(2,1,3-苯并噻二唑)[Poly(cyclopentadithiophene-alt-benzothiadiazole),PCPDTBT]为聚合物,利用纳米沉淀法制备光声成像纳米粒,对其表征及生物安全性进行评价,体内观察其光声成像能力。结果制备的SPNs平均粒径为(61±3)nm,平均电位为(-38±2)mV;体外细胞毒性实验,对HeLa细胞的相对活力无明显影响;在680 nm激光辐照下,体内增强了荷瘤裸鼠4T1肿瘤光声信号。结论本试验所制备的SPNs具有粒径较小、安全、稳定,在鼠肿瘤模型应用中获得较强的光声信号。

半导体聚合物量子点(Pdots)在生物医学领域的研究进展

半导体聚合物量子点(Pdots)作为一类新型荧光材料,因其优越的光物理性质,在细胞成像、生物化学检测和药物载体及基因治疗等生物医学领域有着极其广阔的应用前景。介绍了Pdots的制备方法、光物理性质,重点讨论了Pdots作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,综述了当前研究的主要发展方向和存在的问题。

半导体聚合物纳米荧光探针的制备及生物应用研究进展

半导体聚合物作为功能有机高分子材料被广泛应用于有机光电子器件领域的研究。近年来由半导体聚合物构成的荧光纳米粒子引起了广泛的研究兴趣。这类新型纳米探针具有光学吸收截面大、量子效率高、辐射跃迁速率快、光稳定性好等特性,在荧光成像和生物传感等领域获得了重要应用。本文简要概述了近年来半导体聚合物纳米粒子的研究进展,包括其光物理性质、表面功能化以及在细胞标记、体内成像、生物传感、单粒子示踪、药物输送和光动力学疗法等领域的应用。

基于正电荷和光热协同效应的新型半导体聚合物纳米抗菌材料

由于抗生素的不当使用和细菌多药耐药的出现,迫切需要开发新的抗菌剂.本文制备了具有光热转换性能的正电荷半导体高分子材料及具有协同抗菌活性的半导体聚合物纳米粒子(SP-PPh 3 NPs).SP-PPh 3 NPs的光热转化效率为43.8%.带正电荷的SP-PPh 3 NPs可以附着在细菌上,有助于将热量有效传递给细菌.在热和正电荷的协同作用下,SP-PPh 3 NPs对革兰氏阴性大肠杆菌(\%E.coli\%)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(\%S.aureus\%)均具有抗菌活性,其对二者的体外抑菌率分别为99.9%和98.6%.此外,SP-PPh 3 NPs具有良好的生物相容性,对小鼠的主要器官几乎无副作用.对细菌感染的小鼠皮肤伤口用SP-PPh 3 NPs治疗12 d后,伤口可以很好地愈合.

高度取向的半导体聚合物薄膜的溶液浸涂法生长及其电荷传输特性研究

有效地控制有机半导体分子取向和堆积特性对实现高性能电子器件具有非常重要的意义,而发展简便高效的溶液相成膜技术是实现这一目的的重要途径.本文采用改进的溶液浸涂法,成功地成长出大面积宏观取向的半导体聚合物P(NDI2OD-T2)和PTHBDTP薄膜.偏光显微镜和极化的紫外-可见光吸收谱测量显示,薄膜中聚合物分子主链骨架沿成膜时液面下移方向择优取向.原子力显微镜观察到聚合物薄膜由纳米尺度的取向有序晶畴构成,畴的取向与分子链的取向一致.采用衬底-溶液界面处表面张力和溶剂蒸发诱导的分子自组织过程来解释浸涂法生长聚合物取向薄膜的微观机理.使用取向的P(NDI2OD-T2)薄膜制备场效应晶体管,显著地提高了电子迁移率(可达4倍),并实现高达19的迁移率各向异性度.这可归因于共轭的聚合物主链骨架择优取向引起电荷传导通路的变化.

基于半导体聚合物量子点的羧酸酯酶比率荧光传感

建立了以半导体聚合物聚[(9,9-二辛基芴)]量子点(PFO Pdots)为荧光探针的羧酸酯酶(Ca E)比率型荧光传感方法。带负电荷的PFO Pdots与带正电荷的聚乙烯亚胺(PEI)通过静电作用形成纳米复合物Pdots@PEI,在440和467 nm处有两个荧光发射峰。在Ca E作用下,Ca E的底物荧光素二乙酸酯(FDA)水解生成带负电的产物荧光素,此物质与带正电荷的Pdots@PEI之间由于静电作用距离拉近,两者可以发生共振能量转移,导致能量供体Pdots@PEI的荧光强度逐渐减弱,而荧光素的荧光强度逐渐增强。基于Pdots@PEI的荧光减弱和荧光素的荧光增强所构成的荧光强度比率关系,建立了选择性检测Ca E的新方法。在最优实验条件下,本方法对Ca E检测的线性范围为0.75~50.00 U/L,检出限为0.75 U/L(S/N=3)。将本方法用于兔血液中Ca E含量的检测,结果令人满意。

改善半导体聚合物的电致发光量子效率

某些共轭聚合物具有发光性能，有望作为发光二极管之类应用，其性能主要受最大可能的理论电致发光效率的限制 [1， 2]。若最低能量激发态强束缚激子处于单线态或三线态下的电子－空穴对），则电致发光的理论上限仅为相应光致发光量子效率的 25％：即一个处于π－带内的电子和一个处于π－带的空穴（或缺少电子态）可形成一种自旋多重性为 3的三线态，或一种自旋多重性为 1的单线态。只有单线态才能辐射跃迁而发光 [3]。如果电子－空穴对的束缚能足够 弱的话，电致发光和光致发光的最大量子效率之比理论上可接近于 1。在本文，我们将报导，若在 共轭聚合物内混入电子传输材料，则可改善电子注入特性，所得到的聚合物发光二极管的电致发光效率和光致发光效率之比可接近 50％。若假定它们处于最低激发态，这个值显然高于强束缚单线态和三线态激子的理论极限值。我们的的这个结果意味着，这种激子的束缚能很弱，或者是形成单线态的几率可能要比形成三线态的几率高得多。

半导体聚合物/石墨烯共混薄膜的强磁诱导生长及其电荷传输研究

我们将P(NDI2OD-T2)等半导体聚合物与石墨烯纳米片通过溶液相共混,制备了薄膜场效应晶体管(OFET)。发现无论是P型还是N型器件,掺混石墨烯都显著地提高其载流子迁移率。并且采用强磁场下的溶液滴涂方法来生长P(NDI2OD-T2)/石墨烯共混薄膜,获得了高取向薄膜。发现相比于"纯"半导体聚合物,加入少量的石墨烯纳米片可显著提高共混薄膜中聚合物主干链取向程度、增强OFET器件的电子迁移率各向异性。此外还利用旋转磁场来调控薄膜中主干链共轭平面的面外方向取向,进一步了提高薄膜的电荷传输性能。我们认为,P(NDI2OD-T2)链聚集体与石墨烯π平面构成的组合体可增强主干链取向并在聚合物畴界处形成快速的电荷传输通路,从而提高薄膜的电荷传输。

半导体聚合物纳米诊疗剂生物成像应用的研究进展

半导体聚合物纳米粒子具有结构可调性强、光学性能优异和生物相容性好等优点,在化学、光电子学和生物医学等领域有着广阔的应用前景。首先介绍了半导体聚合物纳米粒子的结构及制备方法;然后探讨了当前半导体聚合物纳米诊疗剂的生物成像应用;最后从临床应用的角度,对半导体聚合物纳米诊疗剂行业所面临的挑战及未来的发展前景进行了初步探讨。

半导体发光聚合物设计与制备实验虚拟仿真系统开发及应用

半导体发光聚合物被广泛应用于有机电致发光器件和生物荧光成像探针等领域,发光聚合物的制备条件苛刻、成本相对较高,实验操作对于本科生难度较大。开发虚拟仿真系统对实验室场景、实验设备、测试仪器和操作环节等进行仿真,能降低实验风险和实验成本。仿真系统对实验的重点和难点设置独立操作环节,有利于学生进行重点训练。仿真系统中设置了聚合物结构调控,增强学生对聚合物结构与发光性能构效关系的理解。该仿真实验有助于提升学生的动手和创新能力,有效培养学生自主设计开发新型发光聚合物和解决复杂工程问题的能力。

聚合物半导体分子设计有进展

中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室刘云圻团队发展了集成本征可拉伸、高迁移率和强发光的新型多功能聚合物半导体的分子设计方法,实现了将优异的光学、电学和力学的性能集成到同一分子体系中,促进了多功能聚合物半导体的发展。相关研究成果发表在《先进材料》。研究团队以聚二甲基硅氧烷作为衬底制备了全可拉伸有机场效应晶体管(OFET)器件,证明了材料的可拉伸性,以及聚合物半导体表现出高效的载流子传输和高的机械可逆性。为进一步提高聚合物的发光性能,有效保持初始的机械和电学性能,研究团队首次提出了同源共混策略,实现了将优异的光学、电学和力学的性能集成到同一分子体系中,促进了多功能聚合物半导体的发展。

二酮吡咯并吡咯基半导体/碳量子点平面异质结光电晶体管的制备及性能研究

采用二酮吡咯并吡咯基半导体聚合物PDVT-10与新型碳纳米材料碳量子点(CQDs)复合,通过溶液法制备了平面异质结薄膜有机光电晶体管(OPT)。PDVT-10/CQDs薄膜叠加了PDVT-10和CQDs的光学特性,在紫外至近红外的宽频范围显示了很高的光吸收能力。相较于纯PDVT-10光电晶体管,PDVT-10/CQDs平面异质结OPT展现出更优异的宽谱光电探测性能,在450 nm激光照射下,器件的光响应度达2.6×10^(4)A/W,比探测率达2.4×10^(13)Jones,最大光灵敏度超104;在808 nm光照下,光响应度甚至高达4.4×10^(4)A/W,比探测率达1.2×10^(13)Jones。根据OPT光响应过程的探究,PDVT-10/CQDs异质结器件的性能提升源于界面处合适的能级排布增强了激子的解离效率、促进电荷分离,并有效减少了空穴-电子复合几率,同时PDVT-10高空穴迁移率有助于形成高效的电荷传输通路。研究为发展高性能有机光探测器件中提供了一条重要途径。

聚合物半导体电致发光显示器件

列举了聚合物半导体发光显示器件（ＰＬＥＤ）近年来取得的主要突破性成果．简要介绍了ＰＬＥＤ的工作原理，阐述了影响ＰＬＥＤ量子效率的因素．以最近常用的多层ＰＬＥＤ为重点，介绍了载流子传输聚合物的设计、合成及其在ＰＬＥＤ中的作用．最后，对ＰＬＥＤ的主要用途。

聚合物半导体PAn表面场效应管

本文报道了采用特殊的器件和工艺设计研制的聚合物半导体(PAn)表面场效应晶体管。其中,PAn膜为半导体层;两个相距20微米的金电极作源、漏;硅片为栅;热氧化二氧化硅膜做绝缘层。本文对PAn表面场效应晶体管的特性进行了测试和分析。

新型萘二甲酰亚胺基半导体/绝缘聚合物共混薄膜的微结构和电荷传输研究

采用新型萘二甲酰亚胺基半导体聚合物FN2200与绝缘聚合物聚苯乙烯(PS)通过溶液相共混,并采用旋涂法制备共混薄膜的有机场效应晶体管(OFET)。发现在FN2200中加入少量PS可显著提升共混薄膜器件的电子迁移率,然而随着PS含量的增加,载流子迁移率将急剧降低。通过氧等离子体刻蚀结合紫外-可见光吸收谱测量发现,FN2200/PS共混薄膜存在清晰的相分离结构,FN2200组分富集在在薄膜表面层而PS成分沉积在薄膜底部区。掠入射X射线衍射(GIXRD)结果发现,在FN2200中添加PS成分促使FN2200骨架链倾向于采取edge-on堆积方式,有利于载流子沿有机/介电层界面的横向传输。基于薄膜微结构表征结果,系统地解释了共混薄膜的OFET性能随PS含量的变化关系和内在机制。

无机半导体颗粒填充聚合物复合材料的研究进展

综述了无机半导体颗粒填充聚合物复合材料的研究背景,重点介绍了填充半导体ZnO颗粒和SiC颗粒聚合物复合材料的导电特性,以及填充高介电常数BaTiO_3颗粒聚合物复合材料的介电特性的研究进展,并介绍了这些材料在抑制电气绝缘材料老化问题方面的应用研究。

硬模板法制备聚合物半导体氮化碳

聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C_3N_4),作为一种非金属可见光光催化剂,在太阳能转化和环境保护方面有着巨大的潜在应用。由于其具有高物理化学稳定性及独特的光捕获性能,可以直接将低密度的太阳能转化为高密度的化学能,或直接降解有机污染物,因此,g-C_3N_4制备和性能的研究引起了国内外研究人员的广泛关注。研究表明,用不同方法和化学工艺对氮化碳在结构上进行改进,可以获得新的理化性质,提高氮化碳的光催化效率,筛选出在特定反应下高效率的氮化碳结构。硬模板法制备g-C_3N_4纳米材料,可以有效地提高其表面积,促进光捕获和光生电子传递,进一步提高光催化效率。今对硬模板法制备氮化碳及研究现状进行了详细介绍,同时对g-C_3N_4光催化剂的发展趋势进行了展望。

新型聚合物半导体薄膜及其场效应晶体管的研究

以新型的有机聚合物半导体(DPPTTT(poly(3,6-di(2-thien-5-yl)-2,5-di(2-octyldodecyl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione)thieno[3,2-b]thiophene))为研究对象,利用溶液法制备了有机半导体薄膜并进行了一系列表征.发现半导体薄膜的厚度、表面粗糙度和拉曼峰强度均随溶液浓度和转速呈规律性变化.以该材料作为半导体活性层制备了p型有机场效应晶体管,发现当沟道长度降低到50μm时,器件的有效载流子迁移率最高,达到0.12 cm2/Vs;同时观察到随着沟道长度的降低,载流子迁移率与阈值电压都有增大的趋势,这与普遍观察到的短沟道效应相反.这些研究内容或许可以为更好地理解有机场效应晶体管及器件物理提供新的观点.