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量子点作为生物检测中新兴起来的一种荧光标记物,它与传统的半导体体材料相比出现了一些特殊的光电特性,因此在生物标记、检测、发光器件等多个研究领域具有较大的发展前景。由于表面光电信号的增强效应与低毒副作用,金纳米粒子被普遍应用在医学、生物检测等领域中。在合适的条件下,贵金属纳米结构表面的等离子体共振效应能够有效地增强量子点的辐射衰减率,目前通过这种方法来提量子点生物检测体系的灵敏度成为研究热点。 本论文建立了金纳米结构增强量子点超辐射效应的理论模型,并在实验上进行了研究。以溶剂热合成法制备了有机物包裹的量子点团簇为研究对象,利用扫描近场光学显微镜来研究量子点团簇的超辐射效应,并探索金纳米粒子调控量子点集合的超辐射效应的方法,从而达到增强荧光的效果。 论文的主要工作包括两个方面: 1.量子点的超辐射效应。在理论上,推导了以Wannier激子为辐射模型的Dicke超辐射公式,从而获得量子点团簇半径与其辐射衰减率的立方关系;在实验上,以扫描近场光学显微镜为实验平台,将孔径针尖精确地定位到大小不同的单个量子点团簇上,并进行激发测量光谱。实验结果表明:当量子点胶体团簇半径小于55nm时,超辐射效应随团簇半径的增大而呈立方函数趋势增强,与理论相符;当半径大于55nm时,超辐射效应随团簇半径的增大而偏离理论曲线。 2.金纳米结构调控量子点的超辐射。用辐射衰减率模型来描述金纳米结构对量子点的超辐射效应的影响,通过控制聚电解质双分子层的厚度来调控金纳米粒子薄膜与量子点集合之间的距离。实验结果表明聚电解质双分子层达到6层时,即间距在14nm左右,量子点集合的荧光强度最大,强度比量子点集合自身的强度增强了1.4倍。从实验中获得有效增加量子点辐射衰减率的方法,增强量子点荧光,从而满足生物检测中高灵敏度的需要。