一种延长CuInSe2量子点荧光寿命的方法

本发明涉及一种调控cuinse2量子点激发态寿命的方法

背景技术：

1、在分子体系中，当激发态的能量较低的情况下，根据能级差定律，此时的非辐射衰减的速率会非常快，这会导致近红外波段的分子荧光产率通常较低。但近红外光在生物呈像等领域具有非常重要的应用前景，因此发展高量子荧光效率(plqy)的近红外材料非常关键。

2、cuinse2量子点是一种无重元素的近红外发光材料，其发射来自于导带电子和cu+空位的复合，因此它的stokes位移通常较大，且发射峰的半高全宽较宽，量子点中的电声耦合强度弱于分子的振动模式，因此能级差定律几乎不会影响量子点的非辐射衰减。非辐射衰减主要来自于表面缺陷态，但如果采用非常牢固的配体能很大程度地减小这一部分的影响，因此硫醇配体的cuinse2量子点通常具有较高的plqy。但其荧光寿命通常只有百纳秒量级，这限制了它在一些较慢物理化学中的应用前景。

3、在量子点中，自旋量子数不是一个好的量子数，激子态混合了三线态和单线态，因此不能采用类似分子中的方式来调控发射的寿命，但是量子点表面通常具有很多分子配体，根据文献报道，如果配体分子的三线态能量低于量子点的激子能量，量子点的激子能量能传递到配体分子的三线态能级上，在此基础上，如果将配体分子和量子点激子能级之间的能级差设计为一定的数值，使得配体分子的三线态能回到量子点的激子能级，也就能调控量子点的辐射寿命。

4、我们采用5-tca作为cuinse2量子点的配体，实现了将cuinse2量子点的寿命从150ns调控到了69μs。

技术实现思路

1、本发明旨在调控cuinse2量子点激发态寿命，以适应不同情况下的发光应用。

2、所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，是通过cuinse2量子点的激子能级和配体分子三线态能级之间的能量转移来实现的。

3、所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，cuinse2量子点的表面配体分子为三线态能量处于1.0-1.5ev的配体分子，包括1-tca、2-tca和cuinse2。

4、所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，一个cuinse2量子点的表面配体分子为1-100个(作为优先为10-20)。

5、作为优选方案，本发明采用cuinse2作为cuinse2量子点的表面配体，一个cuinse2量子点表面修饰10-20个配体分子，能成功地将原本辐射寿命为150ns的cuinse2量子点调控到69μs。

6、本发明通过调控量子点表面的配体，将三线态能量接近cuinse2量子点激子态的配体修饰在量子点表面，cuinse2量子点的激子能量能很快地转移到配体分子的三线态上，同时由于分子三线态的能量接近cuinse2量子点激子能量，所以还能发生从分子三线态回到cuinse2量子点激子态的能量转移，从而延长cuinse2量子点激子态的寿命，本方法能将辐射寿命为百纳秒级的量子点激子态的寿命延长至数十微秒量级。

技术特征：

1.一种调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于：将发射中心波长处于800-950nm的cuinse2量子点的表面修饰三线态能级处于1.0-1.5ev的配体分子；所述配体分子为并四苯甲酸的一种或两种以上。

2.根据权利要求1所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于：cuinse2量子点被激发后，将能量转移到配体分子的三线态上，因为配体分子的三线态和量子点激子态的能级差较小，所以能发生从分子三线态回到量子点激子态的过程，最终通过这种手段延长cuinse2量子点激子态的寿命。

3.根据权利要求1所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于配体分子可以选择1-并四苯甲酸、2-并四苯甲酸和5-并四苯甲酸中的一种或两种以上，优选方案为5-并四苯甲酸(5-tca)。

4.根据权利要求1所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于：一个cuinse2量子点的表面修饰的配体分子数目可以在1-100之间，优选方案为10-20。

5.根据权利要求1所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于：所述cuinse2量子点为表面带有硫化锌壳层和配体的cuinse2量子点；cuinse2核心的尺寸为2-4nm，壳层厚度为0.1-1nm。

6.根据权利要求1所述的调控cuinse2量子点激发态寿命的方法，其特征在于：cuinse2量子点表面的配体为硫醇，可选择十二硫醇(ddt)、辛硫醇(ot)和己硫醇(ht)中的一种或两种以上，优选方案为ht。

技术总结本发明涉及一种调控CuInSe<subgt;2</subgt;量子点辐射寿命的方法，通过配体交换，将三线态能量接近CuInSe<subgt;2</subgt;量子点激子态的配体修饰在量子点表面，CuInSe<subgt;2</subgt;量子点的激子能量能很快地转移到配体分子的三线态上，同时由于分子三线态的能量接近CuInSe<subgt;2</subgt;量子点激子能量，所以还能发生从分子三线态回到CuInSe<subgt;2</subgt;量子点激子态的能量转移，从而延长CuInSe<subgt;2</subgt;量子点激子态的寿命，本方法能将辐射寿命为百纳秒级的量子点激子态的寿命延长至微秒量级。作为优选方案，表面配体采用5‑并四苯甲酸(5‑TCA)，能将原本辐射寿命为150ns的CuInSe<subgt;2</subgt;量子点的寿命延长到69μs。技术研发人员：吴凯丰,何山受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/27