最后有用的內(nèi)容

1、aYF卜:晶體的生長(zhǎng) 范福昌.解學(xué)文 陳瑞芳 于素蓉等上海光學(xué)儀器研究所)CaF:(螢石)是最常用的從紫外到紅外(0.125一10微米)區(qū)優(yōu)良的光學(xué)材料。透過率高,而且折射率低(n。=1.434)是做分光枝鏡和消色差優(yōu)異光學(xué)材料。但是在CaFZ生長(zhǎng)過程中極易產(chǎn)生顏色和水解,給生長(zhǎng)帶來困難。CaFZ沿(111)面解理發(fā)育。質(zhì)較軟給光學(xué)冷加工技術(shù)帶來問題。在CaFZ中摻入適當(dāng)?shù)腨F3在不影響光學(xué)性能的前題下可以改善晶體的物理和機(jī)械性能。如生長(zhǎng)中不易產(chǎn)生顏色。同時(shí)CaF2-3晶體不具有解理性。它的顯微硬度也有明顯的提l局。我們生長(zhǎng)摻入YF。為1.%一16.4%重量百分此濃度的CaYF3混合晶體。拜對(duì)

2、它的有關(guān)光學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)(如硬度、晶格常數(shù))進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果與CaF:相近,有些性能得到改善。所以CaYFZ一3是值得推廣使用的新型光學(xué)材料。本文較詳細(xì)表達(dá)它的原料處理、生長(zhǎng)條件、本卷須知和性能測(cè)試結(jié)果?？咕牧鲜侵缸陨砭哂袣缁蛞种莆⑸锕δ艿囊活愋滦凸δ懿牧?。抗菌材料分為有機(jī)、無機(jī)和天然抗菌材料?？咕暮x很廣泛，包括滅菌、殺菌、消毒、防霉和抑菌等多種含義。 TiO2在復(fù)合抗菌材料中的應(yīng)用形式主要有兩種：一種是以粒子形態(tài)分散在應(yīng)用對(duì)象中，使整個(gè)體系具有抗菌作用，如光催化抗菌涂料、抗菌塑料、抗菌織物等；另一種是將TiO2光催化抗菌劑以膜的形式負(fù)載在使用對(duì)象外表，如光催化抗菌陶瓷、抗菌玻璃、抗

3、菌金屬材料等。光催化是通過催化劑利用光能進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的一種方式。稀土離子摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)通常為氟化物和氧化物11-12，其中氟化物以其具有聲子能量低、可摻雜稀土離子濃度大和穩(wěn)定性好，受到研究人員的青睞，其中最具代表性的就是NaYF4、YF13和LaF314等。稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的化學(xué)制備方法包括水熱法15、微乳液法16和熱分解17法等。2021年，Z. Li等用油酸為修飾劑和十八烯為溶劑，通過加熱合成Yb/Er共摻雜的NaYF4納米晶，這種納米晶具有尺寸均勻、形貌規(guī)那么、所需激發(fā)光能量密度低等優(yōu)點(diǎn)，在50mw/cm2的980nm近紅外光激發(fā)下就可以觀察到上轉(zhuǎn)換發(fā)光18。G Qin

4、等以Zn0.3Al0.25Pb0.3Li0.098Yb0.1Tm0.002F2.354為靶材，通過脈沖激光沉積法得到了Yb/Tm共摻雜的氟化物上轉(zhuǎn)換發(fā)光小粒子，并首次發(fā)現(xiàn)了在近紅外光激發(fā)下Tm離子強(qiáng)烈的紫外發(fā)射19。金屬離子摻雜的主要原理一般認(rèn)為是金屬離子可以在TiO2中形成瞬態(tài)勢(shì)阱，俘獲光生電子和空穴，阻止其重新復(fù)合，從而提高光催化效率6。非金屬？上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是由稀土離子摻雜的，基質(zhì)通常為氟化物和氧化物11-12，其中氟化物以其具有聲子能量低、可摻雜稀土離子濃度大和穩(wěn)定性好，受到研究人員的青睞，其中最具代表性的就是NaYF4、YF13和LaF314等。稀土上轉(zhuǎn)換熒光是指利用摻雜到基質(zhì)材料中

5、的稀土離子將兩個(gè)或兩個(gè)以上低能光子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高能光子的過程，通常是指將近紅外光轉(zhuǎn)換成可見或紫外光。上轉(zhuǎn)換發(fā)光現(xiàn)象稱為反Stokes發(fā)光，因?yàn)樗盏墓庾幽芰康陀谒l(fā)射的光子能量違背了Stokes定律。目前，利用稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料幾乎可以得到各個(gè)波段的可見光，并在激光器、溫度傳感、三維立體顯示等許多領(lǐng)域獲得了實(shí)際應(yīng)用。隨著上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在激光技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、纖維放大器、光信息存儲(chǔ)和顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用，使得上轉(zhuǎn)換發(fā)光的研究取得了很大的進(jìn)展1，2。特別是二、生物成像包括細(xì)胞、組織、活體成像，Rufaihah. Jalil等在老鼠骨髓成肌細(xì)胞和干細(xì)胞內(nèi)注射入了包有SiO2殼的六角相NaYF4納米

6、晶20，利用上轉(zhuǎn)換納米晶進(jìn)行細(xì)胞成像具有很高的信噪比，而且成像深度較深，在活體生物中可達(dá) 1 cm19，20。通過對(duì)注入納米晶后的老鼠進(jìn)行長(zhǎng)期觀察，如圖 1-2所示，發(fā)現(xiàn)該材料的毒性很低而且生物適應(yīng)性較好，說明該材料具有很好的生物兼容性，在細(xì)胞、組織、活體成像方面有望得到普遍應(yīng)用。但由于蛋白質(zhì)等分子的直徑大多在幾個(gè)到幾十個(gè)納米之間，如果熒光標(biāo)記上轉(zhuǎn)換納米晶尺寸太大再經(jīng)過外表功能化修飾后粒徑會(huì)更大，這樣不僅會(huì)阻礙熒光納米晶在組織內(nèi)的流動(dòng)還會(huì)嚴(yán)重影響生物分子的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)從而影響到它的使用。所以提高小尺寸上轉(zhuǎn)換熒光納米晶的發(fā)光效率是目前迫切需要解決的問題。上轉(zhuǎn)換發(fā)光是指在稀土離子的階梯狀能級(jí)間，通過

7、相繼而非同時(shí)的多光子機(jī)制，將長(zhǎng)波長(zhǎng)激發(fā)光轉(zhuǎn)換為短波長(zhǎng)發(fā)射光的光學(xué)現(xiàn)象。目前，NaYF4納米晶由于其聲子能量小(<400cm-1)，非輻射馳豫率低和輻射效率高被證明是由紅外光激發(fā)，得到可見光效率最好的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料之一27， NaYF4屬于多晶型的復(fù)合稀土氟化物，具有兩種晶體結(jié)構(gòu)亞穩(wěn)相立方相(- NaYF4)和穩(wěn)定相六方相- NaYF4)，具體的晶相類型與合成方法和實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)28。準(zhǔn)確的控制基質(zhì)材料的晶體結(jié)構(gòu)、尺寸大小和形貌可以有效的提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率并可以調(diào)節(jié)其發(fā)光性質(zhì)。然而目前，同時(shí)控制稀土納米晶的尺寸、形貌和晶相，對(duì)于研究者來說仍是一個(gè)難題30，31。可見光顏色對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)可見光的光

8、波波長(zhǎng)范圍在770350納米之間。波長(zhǎng)不同的電磁波，引起人眼的顏色感覺不同。770622nm，感覺為紅色；622597nm，橙色；597577nm，黃色；577492nm，綠色；492455nm，藍(lán)靛色；455350nm，紫色。光學(xué)中的三基色為紅、綠、藍(lán) 3TiO2 抗菌性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)方法抗菌能力是衡量抗菌材料性能的重要指標(biāo)?？咕牧系男阅軠y(cè)試分為定性測(cè)試與定量測(cè)試,包括兩方面的內(nèi)容,一是抗菌性能的強(qiáng)弱,一是抗菌速度的快慢。目前研究采用較多的測(cè)試表征方法有:(1) 抑菌率<B I > 18 ( bacterial inhibition) ,通常TiO2 抗菌材料的抗菌活性以抑菌率

9、< B I > =C0 - CF /C0 %來表征(其中: C0 , CF 分別指光照前后的細(xì)菌濃度) ,它定量地表達(dá)了材料抗菌性能的強(qiáng)弱;(2 ) 有效滅菌時(shí)間EDT ( effective disinfectiontime) ,使總的細(xì)菌失活,并在接下來(以48 h為參考時(shí)間)的無光條件下不再繼續(xù)生長(zhǎng)所需要的時(shí)間稱為有效滅菌時(shí)間, EDT的長(zhǎng)短定量表征了材料滅菌速度的快慢;(3) 抑菌環(huán)法。抑菌環(huán)法比較直觀簡(jiǎn)便,可同時(shí)定性定量表征TiO2 抗菌材料的抗菌性能,實(shí)驗(yàn)中可以通過在同一平板上滴加不同濃度的樣品液,經(jīng)培養(yǎng)找出最小抑菌濃度M IC。對(duì)光催化抗菌材料性能的評(píng)價(jià),目前國內(nèi)外尚

10、無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。其評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括:抗菌效果、抗菌范圍、平安性、持續(xù)性及耐候性等指標(biāo)。42 納米二氧化鈦在抗菌方面的應(yīng)用隨著人們生活質(zhì)量和水平的不斷提高，對(duì)TiO 2光催化殺菌性能進(jìn)行了不斷的開發(fā)和利用，并將其廣泛應(yīng)用于日常生活中。根據(jù)需要不同，納米TiO 2可制備成粉末或薄膜材料。將納米TiO 2 薄膜涂覆于材料外表制備成抗菌材料，如抗菌陶瓷、抗菌玻璃、抗菌不銹鋼等，將納米TiO 2 粉末摻雜于其他材料中可制備成抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌纖維等。2.1 抗菌陶瓷涂覆有TiO 2 納米膜的抗菌瓷磚和衛(wèi)生陶瓷在日本已進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)。主要用于醫(yī)院、食品加工等場(chǎng)所21，但抗菌效果受到了光源條件的限制。

11、為了充分利用室內(nèi)的太陽光和弱光，人們又積極開發(fā)了新型的抗菌陶瓷。劉平22 制備的外表鍍有納米TiO 2 薄膜的自清潔陶瓷，在無光照條件下，15 m in 內(nèi)對(duì)金黃色葡萄球菌的滅菌率超過80% 。錢泓23制備的TiO 2 抗菌陶瓷，在普通熒光燈下，對(duì)金黃色葡萄球菌的滅菌率可達(dá)以85% 。2.2 抗菌玻璃納米TiO 2 薄膜涂覆于玻璃如日用玻璃器皿、平板裝飾玻璃等外表，可制成有殺菌功能的玻璃制品，廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、賓館等大型公共場(chǎng)所。雷閻盈24制備的TiO 2 微晶膜玻璃，具有殺菌廣譜高效的特點(diǎn)。自然光照射30 m in 后，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌的殺菌率均到達(dá)90% 以上。2.3

12、抗菌不銹鋼納米TiO 2 薄膜涂覆于不銹鋼外表可制備成具有殺菌性能的不銹鋼，在食品工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生乃至一般家庭都有廣泛的應(yīng)用前景。汪銘25制備了涂覆有A g+/TiO 2 薄膜的抗菌不銹鋼，與普通不銹鋼相比，其材料性能根本相同，抗菌性能隨著膜層中含銀量的增加而提高。當(dāng)含銀量大于2% 時(shí)，不銹鋼的抗菌率可到達(dá)90% 以上。2.4 抗菌塑料納米TiO 2 粉末與樹脂高分子材料摻混可以制備成抗菌塑料。徐瑞芬26制備的經(jīng)外表包覆處理過的納米銳鈦礦相TiO 2 抗菌塑料具有長(zhǎng)效廣譜的抗菌性能。丁更新6用摻雜銀離子的納米二氧化鈦與聚乙烯母粒摻混制備的抗菌塑料，吹制成薄膜用于牛奶包裝，能起到殺菌保鮮作用，在冷

13、藏條件下，可保存10 d。2.5 抗菌涂料將納米TiO 2 粉末添加于苯- 丙配液中可制備成抗菌涂料，是值得大力推廣的一種綠色環(huán)保材料。徐瑞芬27自制的納米TiO 2 抗菌涂料，殺菌作用徹底持久，而且在室內(nèi)自然光、日光燈甚至黑暗處微光條件下，也能起到較強(qiáng)的殺菌效果，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、枯草芽孢的殺菌率均可到達(dá)90% 以上。2.6 其它納米TiO 2 粉體還可以摻入天然纖維或聚合物長(zhǎng)絲中紡制成抗菌纖維，用于制作醫(yī)療用品等。另外，黎霞28制備的納米氧化鈦/磷灰石復(fù)合材料，既可以用于化裝品材料，又可用于和多種醫(yī)用高分子材料制備成高性能的納米抗菌復(fù)合材料，其在無光照和有光照培養(yǎng)下，都具有較強(qiáng)的

14、抗菌性能。9 稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用+5 系金屬離子摻雜的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，具有獨(dú)特上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)!光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定!對(duì)細(xì)胞的毒性小，且激發(fā)波長(zhǎng)在近紅外區(qū)( :8$ 6Q) ，對(duì)生物組織具有良好的穿透性且不會(huì)對(duì)組織!a/&!蛋白質(zhì)等造成光傷害； 同時(shí)還可防止背景自熒光，提高熒光信噪比，因此在生物成像!免疫分析!生物檢測(cè)和藥物輸送等方面有著廣闊的應(yīng)用前景"以下舉例介紹幾種典型的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用"93 " 生物熒光成像熒光探針在光學(xué)成像中的地位日顯重要，在藥理學(xué)!分子生物學(xué)!診斷學(xué)!細(xì)胞的實(shí)時(shí)成像及體內(nèi)深層組織成像中的應(yīng)用也越來越廣泛99 79

15、；"傳統(tǒng)的熒光材料需要較高能量的光子激發(fā)，如紫外光，而紫外光照射能造成組織的光損傷，更為重要的是，紫外光可被組織強(qiáng)烈吸收，因而在組織中的穿透能力有限，從而限制了傳統(tǒng)熒光材料在體內(nèi)深層組織成像中的應(yīng)用"而稀土上轉(zhuǎn)換納米材料能在近紅外光激發(fā)下，發(fā)出可見光，可很好地防止激發(fā)光對(duì)組織造成的損傷，且近紅外激發(fā)光的應(yīng)用增加了光子在組織中的穿透極限"例如，-I5JJNT等9比較了量子點(diǎn)和 S(* 包覆的 /5f<: fM，(N 納米材料在動(dòng)物深層組織中的成像能力( 如圖 # 所示) ，發(fā)現(xiàn)S(* 包覆的 /5f<: fM，(N 納米材料在深度為 "$ QQ

16、 的組織內(nèi)依然可見清晰的熒光； 與此相比較，在大鼠足部半透明的皮膚組織下的量子點(diǎn)發(fā)出的綠色熒光已經(jīng)非常微弱9"93 # 即時(shí)診斷器件開發(fā)即時(shí)診斷裝置( 如側(cè)流免疫層析快速檢測(cè)試紙) 可快速檢測(cè)傳染性病原體!腫瘤生物標(biāo)記物和化學(xué)分析物"該類裝置不僅價(jià)格廉價(jià)，操作使用方便，而且消除了對(duì)昂貴大型儀器和熟練操作員的需求98"側(cè)流免疫層析快速檢測(cè)試紙是最常用的即時(shí)診斷裝置之一，依靠納米晶或其他膠體顆粒實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)功能"雖然結(jié)果可以肉眼觀察，但由于缺乏靈敏度，特別是在傳染病初期!分析物濃度相對(duì)較低時(shí)，檢測(cè)試紙條的使用受到了限制"因此，需要進(jìn)一步改進(jìn)試紙條的設(shè)

17、計(jì)，以提高檢測(cè)靈敏度"憑借快速的檢測(cè)速度( v"$ QA6) 和極低的檢測(cè)極限( " 6F_+) ，稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子在即時(shí)診斷器件開發(fā)應(yīng)用中受到廣泛關(guān)注9: 7>"。93 ! 基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的檢測(cè)熒光共振能量轉(zhuǎn)移要求供體和受體之間的高效能量轉(zhuǎn)移，通常需要兩者間距離小于 "$ 6Q"基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的粒子對(duì)以稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子作為供體，依賴于耦合上轉(zhuǎn)換納米粒子和下轉(zhuǎn)換熒光團(tuán)之間的熒光 振能量轉(zhuǎn)移: 當(dāng)兩者極為貼近時(shí)，近紅外光激發(fā)稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子產(chǎn)生上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射，并由此激發(fā)下轉(zhuǎn)換熒光團(tuán)產(chǎn)生熒光"利用這一原理，bI56F 等<:開發(fā)了高靈敏度!高特異性!基于上轉(zhuǎn)換熒光共振能量轉(zhuǎn)移的單鏈核酸生物探針，如圖 < 所示"該方法的原理是在兩段短鏈寡核苷酸上分別吸附上轉(zhuǎn)換納米粒子和熒光團(tuán)，然后將其作為捕獲長(zhǎng)鏈目標(biāo)寡核苷酸鏈的探針"當(dāng)目標(biāo)核酸存在時(shí)，兩個(gè)探針都結(jié)合到各自的互補(bǔ)序列，這樣上轉(zhuǎn)換納米粒子和熒光團(tuán)產(chǎn)生單線態(tài)氧，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡"用于激活光敏劑的激發(fā)光通常為在可見 7 近紅外波段，但對(duì)人體組織的