14 صفحه فایل pdf مقاله به همراه 26 ص فایل ورد ترجمه ی کامل مقاله

در این مقاله ی مروری جامع، کوانوتوم دات ها (لکه های کوانتومی) و کاربردهای آن ها به صورت جامع معرفی خواهد شد.

مقدمه 

نانوکریستال های نیمه رسانای کلوئیدی یا لکه های کوانتمی (QDs)، خوشه های کریستالی تک افتراقی با ابعاد فیزیکی کوچکتر از شعاع بور اگزیتون توده ای (فاصله ی یک جفت حفره ی الکترونی) هستند. این اندازه ی بسیار کوچک، اثری آشکار روی خواص فوتولومینه­سانس QDها دارد که می توان آن را از تمای مرزهای بعدهای فضایی اگزیتون، دریافت. از آن جایی که فاصله ی بالاترین اربیتال های کوانتمی مشخص اشغال شده و پایین ترین اربیتال های کوانتمی مشخص اشغال نشده، به وسیله ی اندازه ی آن تعیین می شود، می توان از طریق نانوکریستال هایی با قطر متفاوت، سطوح انرژی را به طور کنترل شده ای تنظیم کرد. این نانوکریستال ها، خواص نوری خاص و ویژگی ارزشمند طیف پیوسته ی وسیعی از تنظیم پذیری فاصله ی باند را دارا می باشند.

QD ها در دهه های اخیر، به دلیل چشم اندازهای امیدبخش و پهناور در زیست شناسی، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. این نانوکریستال ها، با ویژگی های الکترو-اپتیکی منحصر به فردی که نتیجه ی فوتولومینه­ سانس (PL) وابسته به اندازه و قابل تنظیم آن هاست، به عنوان جایگزین های مفیدی برای شناساگرهای مولکولی رایج در زیست شناسی و زیست پزشکی که در نشان گذاری زیستی، عکس برداری زیستی و هدف گیری زیستی استفاده می شوند، به کار می روند.

انواع مختلفی از QDها تولید شده است که معمولا از اتم های گروه های دو و شش، سه و پنج و نیز چهار و شش، تشکیل شده اند. از مهم ترین این مواد می توان به CdSe، CdTe، ZnSe، CdS، CdSe/ZnS، InP و غیره اشاره کرد. این مواد، با استفاده از مسیرهای سنتزی مجزایی که امکان یک کنترل دقیق را بر مواد سازنده، اندازه، شکل و شیمی سطحی را فرآهم می آورند، تهیه شده اند. در بین تمامی فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی تولید QDها، روش شیمی کلوئیدی، بهترین روش برای سنتز نانوکریستال های دارای عاملیت سطحی مناسب است که کارایی لومینه­سانس بالا، توزیع سایز محدود و توانایی میانکنش با گونه های انتخاب شده را فرآهم می آورد. به علاوه، از آن جایی که QDها، در حلال، پراکنده می شوند، می توان آن ها را به نحوی پایدار کرد که لخته نشوند. توانایی متصل کردن لیگاندهای مختلف به سطح QDها، یکی از مزیت های مهم آن هاست که نه تنها ویژگی های محلول نانوکریستال ها و انحلال پذیری آن ها، بلکه پتانسل آن ها برای استفاده به عنوان حسگرهای شیمیایی را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. در نتیجه، اتصال اختصاصی به نانوکریستال ها یا اثر الگوی لیگاند، غالبا، در شکل نانوکریستال ها موئثربوده است. به علاوه، اثرات لیگاند نیز اندازه و توزیع اندازه را در هنگام سنتز QDها و همچنین، ساختار کریستالی و پایداری نانوکریستال ها، کنترل می کند.

پیشرفت های اخیر در نانوتکنولوژی QDها، به آرامی این نانومواد را به قلمروهای تحلیلی به ویژه، به عنوان حسگرهای شیمیایی در اندازه گیریهای برپایه ی فلوئورسانس، معرفی می کند. به خاطر اندازه ی کوچک و نسبت سطح به حجم بالای QDها، سطح آن ها، بیشترین اهمیت را در هرگونه اصلاح در زمینه ی اطراف یا میانکنش های گونه های شیمیایی مشخص دارد و می توان آن را در سطوح مختلف، تنظیم کرد. این تنظیم می تواند سبب تغییر بارز در خواص لومینه­ سانس، به ویژه، شدت تابش، شود. این تنظیم، در اغلب موارد، از طریق اثرگذاری روی کارایی نوترکیبی الکترون-حفره، روی بازده کوانتمی که به عنوان نسبت فوتون های ساتع شده و جذب شده، تعریف می شود، اثر می گذارد، ولی می تواند یک جا به جایی طیفی و تغییر در زمان زوال PL را نیز سبب شود. از نقطه نظر تحلیلی، تنظیم لومینه­سانس QDها به صورت یک پاسخ انتخابی، به یک تشخیص آنالیتی مشخص را می توان به چند روش مشاهده کرد: خاموشی یا افزایش شدت فلوئورسانس، انتقال انرژی رزونانس فلوئورسانس (FRET)، افزایش یا خاموشی مستقیم یا غیر مستقیم لومینه­سانس شیمیایی، انتقال انرژی رزونانس لومینه ­سانس شیمیایی (CRET) و نابودی یا coreactant  الکترولومین ه­سانس. از این پارامترها می توان به صورت تنها یا جفت، در تکنیک های جداسازی مثل کروماتوگرافی مایع یا الکتروفورز موینه استفاده کرد.

هدف این مقاله، مروری بر کارهای اخیر روی کاربردهای تحلیلی QDها، بدون نگاه مستقیم به دورنمای زیست شناختی و مرتبط با درجه ی مشخصی از بررسی خودکار نمونه ها و واکنش گرها که غالبا از طریق رویکردهای جریان پیوسته و یا تکنیک های مرتبط امکان پذیر است، می باشد. زمانی که این امکان فرآهم شود، به زمینه ای بدل می شود که به ندرت مورد پژوهش قرارگرفته است اما به دلیل ترکیب این سه ویژگی، پتانسیل عظیمی خواهد داشت: واکنش پذیری بالای QDها، کنترل دقیق و قابل تجدید شرایط واکنش آنالیت/QD و نمایش چند سویه ی پیشرفت واکنش با تکنیک های آشکارسازی مجزا.