双波段写入多色荧光阵列的构筑及调控机理研究

摘要

制备可寻址的多色荧光阵列在很多科学研究和应用技术领域具有重要意义，如全色显示、彩色像素结构、信息存储、传感器阵列、有机光电子器件等。近几十年来，科研工作者不断致力于荧光阵列的新型制备方法研究，开发出一系列在固体基板上荧光成像的方法。光辐照的方法是最普遍和最有实用价值的荧光阵列制备方法之一。光辐照所引发的光产酸、光产碱、光二聚以及光生自由基等反应机理在制备光致荧光阵列方面均已获得应用。本文利用光解产胺、光致异构和光二聚这三种反应原理制备了具有高对比度的荧光阵列，并用绿色环保的还原方法制备了多形貌纳米银，用于荧光增强。 首先我们设计并合成了十四种氨基甲酸酯类光解产胺化合物。系统研究了感光基团和离去基团对该类化合物光化学性能的影响，紫外可见光谱数据表明感光基团对光化学性能起决定性的作用，离去基团对其无显著影响。紫外可见光谱、红外光谱、荧光光谱数据表明该类化合物在254nm紫外光辐照下发生光解反应，生成含有胺基的产物，该产物与荧光胺作用后，生成荧光胺-胺复合物，该复合物能够发出强烈荧光。我们优选含有琥珀酰亚胺感光基团的小分子体系及其与甲基丙烯酸甲酯的共聚物体系用于构筑荧光阵列，得到了具有高对比度和分辨率的荧光阵列。 然后我们设计合成了同时含有光致异构和光二聚基团的双波段感光分子，包括10，12-二十五二炔酸-N-羟乙基-3，3-二甲基-6-硝基吲哚啉螺吡喃酯(SP-DA)、10，12-二十五二炔酸-1'，3'，3'-三甲基-6-羟基螺环酯(SPOH-DA)、10，12-二十五二炔酸-7-羟基-4-甲基香豆素酯(HCM-DA)。紫外可见光谱数据表明，SP-DA和SPOH-DA分子在紫外光辐照下只能体现螺吡喃基团的光致异构变化。荧光显微镜结果表明SPOH-DA分子在365nm紫外光照后螺吡喃基团的开环结构可以稳定存在，不受温度影响。荧光光谱及荧光显微镜结果表明，HCM-DA中的香豆素基团能够同时对254nm和365nm紫外光做出响应，二乙炔基团能够对254nm紫外光做出响应，并且两种基团发出不同颜色的荧光。根据这两类分子的特点，我们成功制备了365nm感光的SPOH-DA荧光阵列和254nm、365nm双波段感光的HCM-DA双色荧光阵列。 为了提高光寻址荧光阵列的可识读性，我们还制备了多形貌纳米银及其与罗丹明B、荧光素、荧光胺-胺的复合体系用于荧光增强。以磷钼酸和磷钨酸为催化剂，用光照还原法制备了多形貌纳米银，包括银纳米线、纳米粒子、纳米片、纳米立方体及树枝状纳米银。紫外可见光谱、扫描电镜、透射电镜等结果表明了不同形貌纳米银的形成机理。将纳米银沉积在羟基化处理后的玻璃基板上，与罗丹明B、荧光素、荧光胺-胺复合物三种荧光分子复合后实现了荧光的增强。荧光光谱数据表明，银纳米粒子对罗丹明B的荧光增强效应最明显，增强因子可以达到5.5。荧光显微镜结果表明，银纳米粒子和银纳米线均可以提高荧光分子聚集态的可识读性。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 荧光成像国内外的研究概况

1．2 光分解法制备荧光阵列

1．2．1 光解产酸法制备荧光阵列

1．2．2 光解产碱法制备荧光阵列

1．2．3 光解产生自由基制备荧光阵列

1．3 光二聚法制备荧光阵列

1．3．1 二乙炔光二聚法制备荧光阵列

1．3．2 香豆素光二聚法制备荧光阵列

1．4 光致异构法制备荧光阵列

1．4．1 螺吡喃光致异构法制备荧光阵列

1．4．2 其它的光化学法制备荧光阵列

1．5 纳米银的制备及在荧光阵列中的应用

1．5．1 纳米银的制备方法

1．5．2 多酸作为光引发剂制备各种金属纳米结构

1．5．3 纳米银表面增强在荧光成像中的应用

1．6 本论文的研究目的、意义及研究内容

1．6．1 研究目的及意义

1．6．2 研究内容及创新点

第二章 光解产胺分子的设计合成及荧光阵列的制备

2．1 引言

2．2 光产胺分子的合成及表征

2．2．1 实验部分

2．2．2 结果与讨论

2．3 光产胺分子的光化学性能研究

2．3．1 实验部分

2．3．2 结果与讨论

2．4 光产胺分子用于制备荧光阵列

2．4．1 实验部分

2．4．2 结果与讨论

2．5 本章小结

第三章 双波段响应光敏单体的制备与双色荧光阵列的构筑

3．1 引言

3．2 双波段响应光敏单体的合成及性能研究

3．2．1 实验部分

3．2．2 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 光还原法制备纳米银及其荧光增强效应

4．1 引言

4．2 磷钨酸为催化剂制备纳米银

4．2．1 实验部分

4．2．2 结果与讨论

4．3 磷钼酸为催化剂制备纳米银

4．3．1 实验部分

4．3．2 结果与讨论

4．4 荧光分子／纳米银复合体系的制备及其荧光增强效应

4．4．1 实验部分

4．4．2 结果与讨论

4．4．3 纳米银荧光增强效应机理研究

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

研究成果及发表的学术论文

致谢

作者和导师简介