量子点与有机染料在飞秒激光泵浦下双光子能量转移特性的研究

摘要

能量从激发态的粒子转移到基态的粒子，或者在两个均处于激发态的粒子之间的转移的过程，称为能量转移过程。能量转移理论，特别是荧光共振能量转移理论（FRET），作为一种重要的理论，在诸多科研领域，尤其是生物领域，占有愈发重要的地位。同时，双光子吸收效应，作为三阶非线性效应的一种，是强激光作用下光与物质相互作用的现象。相对于单光子吸收过程，双光子吸收效应具有的优秀的空间选择性，高穿透性等优良特性，使得其在诸多领域上可以大展拳脚。而量子点，作为一种在能量状态上可以呈现类似原子的分立能级结构的新兴材料，展现出诸如波长可调，荧光效率高，稳定性强等等优异的光学特性，亦成为目前研究的一大热点。众所周知，生物组织由于其独特的性质，对研究方法要求较高，如安全性，需要实时观测，特殊的波长，需要精确定位等。通过将荧光共振能量转移理论，量子点，双光子吸收过程相结合，将会对生物学奥秘的探索大有裨益。对量子点-有机染料的双光子荧光共振能量转移现象的研究具有十分重要的应用意义。
　　之前报道的文献中，提到量子点参与的荧光共振能量转移过程的文献并不多见，在双光子激发下的量子点能量转移过程的研究则更为稀少。因此，为研究量子点-有机染料体系在飞秒激光激发下双光子能量转移特性，本文利用时间相关单光子计数（TCSPC）技术，对以酞菁铜为受体，碲化镉量子点为供体的量子点-酞菁铜水溶液体系的荧光共振能量转移特性进行表征。结果表明，在飞秒双光子激发条件下，量子点-酞菁铜体系的双光子荧光共振能量转移的效率随着激光功率上升而降低，其FRET效率可达43.8％。
　　同时，本文对以罗丹明B为受体，碲化镉量子点为供体的量子点-罗丹明B水溶液体系的荧光共振能量转移特性进行进一步研究。结果表明，在飞秒双光子激发条件下，体系间荧光共振能量转移效率随着供体吸收光谱与受体荧光光谱的光谱重叠程度增加而增加；而量子点的荧光寿命与受体/供体浓度比率成反相关；体系的荧光共振能量转移效率随着受体/供体浓度呈正相关；双光子荧光共振能量转移效率可达40.1%。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 本文研究背景和现状

1.2 本文主要内容

2 双光子荧光共振能量转移原理与半导体量子点介绍

2.1F?rster能量转移基本理论

2.2 双光子吸收效应

2.3 半导体量子点

2.4 本章小结

3 CdTe量子点-酞菁铜体系在双光子激发下的荧光共振能量转移

3.1引言

3.2 实验过程

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

4 CdTe量子点与罗丹明B水溶液体系下的双光子激发荧光共振能量转移

4.1引言

4.2 实验过程

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 本文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文目录