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有读书笔记DNA-based programming of quantum dot valency, self-assembly and luminescence

唐唐 添加于 2011-7-13 04:24 | 1815 次阅读 | 0 个评论

  •  作 者

    Tikhomirov G, Hoogland S, Lee PE, Fischer A, Sargent EH, Kelley SO

  •  摘 要

    The electronic and optical properties of colloidal quantum dots, including the wavelengths of light that they can absorb and emit, depend on the size of the quantum dots. These properties have been exploited in a number of applications including optical detection1, 2, 3, solar energy harvesting4, 5 and biological research6, 7. Here, we report the self-assembly of quantum dot complexes using cadmium telluride nanocrystals capped with specific sequences of DNA. Quantum dots with between one and five DNA-based binding sites are synthesized and then used as building blocks to create a variety of rationally designed assemblies, including cross-shaped complexes containing three different types of dots. The structure of the complexes is confirmed with transmission electron microscopy, and photophysical studies are used to quantify energy transfer among the constituent components. Through changes in pH, the conformation of the complexes can also be reversibly switched, turning on and off the transfer of energy between the constituent quantum dots.

  •  详细资料

    • 文献种类: Journal Article
    • 期刊名称: Nature Nanotechnology
    • 期刊缩写: Nature Nanotech
    • 期卷页: 2011年
    • ISBN: 1748-3387

  • 学科领域 信息系统 » 电子通信

  •  所属群组

    信息科学综合  

  • 相关链接 DOI URL 

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    研究开发出新纳米捕光“天线”
    人类利用量子点组装特定复合物的能力与日俱增
     
    据美国物理学家组织网7月10日报道，加拿大科学家从植物的光合作用装置——捕光天线中汲取灵感，研制出了新一代纳米捕光“天线”，它能控制和引导从光中吸收的能量。 相关研究发表于7月10日出版的《自然—纳米技术》杂志上。
     
    特殊的纳米材料“量子点”由美国耶鲁大学的物理学家提出，其往往是由砷化镓、硒化镉等半导体材料为核，外面包裹着另一种半导体材料而形成的微小颗粒。这些微小颗粒能高效地吸收特定波长的光，然后再以特定波长光子的形式释放出能量。
     
    该最新研究的领导者、多伦多大学的夏纳·凯利和该校电子与计算机工程系教授泰德·萨金特整 合了其在DNA（脱氧核糖核酸）和半导体研究方面的先进成果，发明了一种通用方法，让某些类型的纳米粒子相互依附在一起，自我组装成最新的纳米天线复合 物，并将这种由量子点自我组装而成的材料命名为“人造分子”。凯利解释道，如果半导体量子点是人造原子，那么，从理论上讲，我们可以使用这些功能多样的基 本结构研制出各种人造分子。
     
    最新研究填补了“可以使用多种不同类型的纳米量子点构建出复合物”这项空白。加拿大纳米技 术研究中心的主席萨金特解释道，最新研究取得成功，要归功于DNA，其非常“专一”，只愿依附于一个相配的序列上。萨金特说：“令人吃惊的是，我们的天线 能自我组装而成——我们用筛选出来的特定DNA序列包裹不同类型的纳米粒子，将其整合在一起，随后，其就按照自然规律，自我组装成拥有特定属性的类似于分 子的纳米粒子复合物。”
     
    传统天线能增加被吸收的电磁波，诸如无线电频率的数量，接着朝一个电路释放出能量。而最新 的纳米天线则能增加被吸收光的数量，接着将光释放到该复合物内特定的位置上。在自然界中，制造光合作用的叶子的组成成分——光捕捉天线使用的也是同样原 理。萨金特说：“与收音机和手机天线一样，新的复合物能捕捉各种能量并将其集中到我们需要的位置。像树叶中的捕光天线一样，新复合物也能捕捉太阳光中所包 含的各种波长的光。”
     
    美国加州大学洛杉矶分校教授、加州国际纳米技术研究院院长保罗·维斯表示：“这是一项非常重要的研究，证明我们组装出拥有精确结构、特定属性、使用外部刺激能控制这种属性的纳米复合物的能力正在与日俱增。”（来源：科技日报 刘霞）
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