博士生梁相永在polymers(IF=3.364 )上發(fā)表文章：Reusable Xerogel Containing Quantum Dots with High Fluorescence Retention。
盡管目前基于量子點(diǎn)（QD）建立了各種分析方法，但是大多數(shù)是在溶液中進(jìn)行的，這對(duì)于儲(chǔ)存/運(yùn)輸和快速分析是不夠的。此外，廢棄的量子點(diǎn)引起的潛在環(huán)境問(wèn)題也不容忽視。 在本文中，通過(guò)引入量子點(diǎn)與聚合物基體之間的主客體相互作用，建立了一種含有強(qiáng)發(fā)射CdTe的可重復(fù)使用的干凝膠。 這種干凝膠具有較高的量子點(diǎn)負(fù)載量，在熒光下不發(fā)生降低或紅移（加載的最大量為最終干凝膠的50wt％），這是由于β-環(huán)糊精（βCD）分子的空間位阻。主客體相互作用牢固固定量子點(diǎn) ，導(dǎo)致干凝膠的優(yōu)異熒光保留。 良好的檢測(cè)性能和可重復(fù)使用性意味著這種干凝膠可以用作多功能分析平臺(tái)（用于定量和定性分析）。 另外，干凝膠可以借助水自行愈合。
量子點(diǎn)（QDs）主要是指II-VI或IV-VI半導(dǎo)體的納米晶體，由于其獨(dú)特的光學(xué)和電子特性，近幾十年來(lái)一直是全球最熱門(mén)的研究領(lǐng)域之一。他們有可能為諸如生物成像，（生物）傳感器，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換等許多技術(shù)帶來(lái)革命。在量子點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)中，分析化學(xué)家最感興趣的是熒光性質(zhì)和表面化學(xué)條件之間的強(qiáng)烈親和力。研究人員已經(jīng)建立了基于“開(kāi)啟”或“關(guān)閉”量子點(diǎn)熒光的大量分析方法。但是，很難找到一種商業(yè)產(chǎn)品，其操作機(jī)制基于所報(bào)告的方法。主要原因之一是大多數(shù)提出的分析方法都是基于解決方案中的量子點(diǎn)，這不利于儲(chǔ)存，運(yùn)輸和快速分析，限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。因此，QDs的固定化近年來(lái)引起了相當(dāng)?shù)年P(guān)注。
迄今為止，基于QD的水凝膠一直處于競(jìng)技場(chǎng)的中心，將量子點(diǎn)的獨(dú)特光電特性與水凝膠的結(jié)構(gòu)特征結(jié)合在一起。溶膠 - 凝膠法已被證明是制備量子點(diǎn)水凝膠的有效方法。QD納米粒子可以在穩(wěn)定劑部分脫離后自發(fā)組裝成凝膠。然而，添加的氧化劑或光化學(xué)處理可使生物分子失活，縮小生物檢測(cè)領(lǐng)域中的QD應(yīng)用。盡管Eychmüller課題組改進(jìn)了傳統(tǒng)的溶膠-凝膠方法并以高活性包埋酪氨酸酶，但仍然非常耗時(shí)。基于QDs顆粒間組裝的一些其他策略已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)以促進(jìn)溶膠- 凝膠轉(zhuǎn)變，其中QD表面上的精心設(shè)計(jì)是必要的。簡(jiǎn)化制備過(guò)程的更好選擇是構(gòu)建聚合物-QDs結(jié)構(gòu)。目前已經(jīng)有人采用了逐層組裝，電紡絲/電噴霧，微圖案化和噴墨/接觸印刷等新興技術(shù)來(lái)制造基于量子點(diǎn)的傳感器。在這些方法中，原位聚合法在工業(yè)生產(chǎn)中更加方便，合適且具有成本效益，但是應(yīng)該主要考慮負(fù)載量，穩(wěn)定性和量子點(diǎn)尺寸分布的問(wèn)題。否則，它們會(huì)導(dǎo)致最終材料的熒光特性不可控。
江明院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)主客體相互作用摻入量子點(diǎn)的超分子水凝膠，其中尺寸分布窄的量子點(diǎn)保持了令人滿(mǎn)意的光致發(fā)光，但QDs負(fù)載量低（當(dāng)CdS濃度超過(guò)5mg/mL時(shí)熒光強(qiáng)度下降）限制了這種方法的實(shí)際應(yīng)用。人們可能會(huì)注意到，幾乎所有上述的QD固定建議都停止在水凝膠的形式，需要嚴(yán)格的儲(chǔ)存條件，這是不利于運(yùn)輸。水凝膠可以在環(huán)境氣氛下干燥或者通過(guò)超臨界流體干燥系統(tǒng)分別形成干凝膠或氣凝膠。通常，超臨界流體干燥系統(tǒng)干燥的氣凝膠表現(xiàn)出強(qiáng)烈的排放（原始熒光強(qiáng)度的> 90％），而如果水凝膠已經(jīng)在環(huán)境大氣下干燥，由于可觸知的體積收縮引起的顆粒間相互作用增強(qiáng)，則熒光強(qiáng)度顯著降低（約50-60％的初始熒光強(qiáng)度）即干凝膠）。
將QDs產(chǎn)品商業(yè)化的另一個(gè)障礙是缺乏處理廢棄產(chǎn)品的環(huán)保計(jì)劃。一些研究小組已經(jīng)提出警告，應(yīng)該認(rèn)真考慮量子點(diǎn)所帶來(lái)的巨大風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，各種量子點(diǎn)的性質(zhì)與另一種量子點(diǎn)有很大不同。建立處理廢棄量子點(diǎn)的完整系統(tǒng)還有很長(zhǎng)的路要走。
在本文中，我們開(kāi)發(fā)了一種新的策略，以制備含有量子點(diǎn)（碲化鎘（CdTe），一種典型的量子點(diǎn)）的可重復(fù)使用的干凝膠，具有高熒光保留，這可能為克服這些障礙鋪平道路，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（a） CdTe納米晶體通過(guò)普通聚合程序固定在聚合物基體中，并在環(huán)境氣氛下干燥; （b）干凝膠能載入大量CdTe（理想的最大為最終干凝膠的50wt％）并且表現(xiàn)出強(qiáng)烈的發(fā)射，維持85％的QD溶液熒光強(qiáng)度; （c）干凝膠可以重復(fù)使用，減輕廢棄量子點(diǎn)造成的潛在危害; （d）CdTe表面存在βCD分子使得干凝膠潛在的寶庫(kù)被挖掘出來(lái)（異構(gòu)體，手性區(qū)別等）。另外，干凝膠還通過(guò)截留相應(yīng)的酶顯示出作為生物傳感器的潛力。
圖1. HEMA-Ad @βCD-CdTe / PHMAAm干凝膠的制備機(jī)理示意圖
附文章鏈接：
http://www.mdpi.com/2073-4360/10/3/310