سنتز، بررسی خواص فتودینامیک، و کاربردهای تجزیه ای و زیست تجزیه ای نانو کریستالهای نیمه هادی / نقاط کوانتومی

اخیرا" نقاط کوانتومی برای تشخیص در عرصه های مختلف تحقیق، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. در این تحقیق سعی شده است چند نوع نقاط کوانتومی سنتز شده و خواص شیمیایی و بیو شیمیایی آنها مورد بررسی قرار گیرد. در دهه اخیر در بین روشهای مختلف سنتز نقاط کوانتومی، نیاز به پیدایش روشهای دیگری هم وجود دارد از آنجایی که روشهای موجود کاملا" رضایت بخش و شامل همه موارد لازم نیستند. سنتز با حلالهای غیر کوردینه شونده نظیر تری اکتیل فسفین (top) و تری اکتیل فسفین اکساید (topo)برای استفاده های زیستی نیاز به تبادل لیگاند دارد زیرا نقاط کوانتومی با پوشش topo وtop در آب قابلیت انحلال ندارند و تبادل لیگاند باعث وسیع شدن توزیع اندازه ذرات و همچنین کاهش بازده کوانتومی می شود. بنابراین سنتز آبی نقاط کوانتومی بسیار حایز اهمیت است. در اولین بخش از تحقیق ارایه شده، از تیو گلیکولیک اسید و سیستئین به عنوان پایدار کننده در سنتز آبی نقاط کوانتومی کادمیم تلورید استفاده شده است و در روش سنتزی دیگری از کربو هیدراتهایی نظیر گلوکز، سکاروز، و نشاسته به عنوان پایدار کننده های تجدید پذیر و بدون ضرر برای تهیه نقاط کوانتومی کادمیم سلنید استفاده شده است. در بخش دوم از این رساله، با استفاده از نقاط کوانتومی، یک آرایه برای بررسی فعالیت آنتی اکسیدانی/ پلی فنولی ارائه شده که اساس آن اندازه گیری اثر بازدارندگی آنتی اکسیدان/ پلی فنول روی خاموشی نوری نقاط کوانتومی کادمیم تلورید تحت تاثیر تابش ماورابنفش است. نقاط کوانتومی پایداری نوری بسیار خوب در عدم حضور تابش ماورابنفش دارند اما تحت تاثیر تابش ماورابنفش خاموش می شوند که احتمالا" دلیل اصلی این خاموشی، تولید ذرات اکسیژن فعال تحت تاثیر تابش ماورابنفش. به وسیله مقایسه پایداری نوری نقاط کوانتومی در حضور و عدم حضور سدیم آزید به عنوان خاموش کننده معروف 2o1، تاثیر 2o1 بر خاموشی نوری نقاط کوانتومی مورد بررسی قرار گرفت. این اثر خاموشی به وسیله حضور ترکیبات آنتی اکسیدان/ پلی فنول کاهش پیدا می کند. چندین ترکیب آنتی اکسیدان/ پلی فنول شامل ترولکس و تعدادی نمونه های چای مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج روش ارایه شده با روش مرسوم تست فولین ارتباط خو بی دارد که این بیانگر قابل اعتماد بودن روش جدید می باشد. بعلاوه فهم مکانیزم و پیدا کردن راه حل برای پدیده خاموشی نوری نقاط کوانتومی تحت تاثیر تابش ماورابنفش، در کاربردهای پزشکی این ذرات بسیار حایز اهمیت می باشد. در بخش سوم، تاثیر معرف پوشاننده بر روی برهمکنش نقاط کوانتومی با پروتئین به وسیله روشهای طیف سنجی، شامل طیف سنجی ماورابنفش-مرئی، فلورسانس، و فلورسانس همزمانی مورد بررسی قرار گرفته است. دو نوع نقطه کوانتومی کادمیم تلورید با پوششهای سیستئن و تیو گلیکولیک اسید تهیه شدند و برهمکنش آنها با هموگلوبین در ph های مختلف مورد بررسی قرار گرفت. خاموشی فلورسانس هموگلوبین تحت تاثیر دو پدیده خاموشی استاتیک و دینامیک اتفاق می افتد. و مقادیر ثابت استرن_ ولمر (ksv) در مورد نقاط کوانتومی با پوشش سیستئین نسبت به تیوگلیکولیک اسید بیشتر بوده، که ممکن است به دلیل وجوذ گروه آمین اضافی در ساختار سیستئین نسبت به تیوگلیکولیک اسید باشد. مقادیر منفی تغییرات آنتالپی و آنتروپی بیانگر این است که عمده نیروهای درگیر در این برهمکنش نیروهای هیدروژنی و واندروالس هستند. تغییرات ساختار هموگلوبین به وسیله تکنیک های طیف سنجی ماورابنفش-مرئی و فلورسانس همزمانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان می دهد که معرف پوشاننده نقش مهمی در برهمکنش مواد نانو با پروتئین ها دارد. در بخش دیگر از این تحقیق، اثر اندازه نانوذرات در برهمکنش نقاط کوانتومی با هموگلوبین بررسی شده است. نقاط کوانتومی محلول در آب با پوشش تیوگلیکولیک اسید و با دو اندازه متفاوت با نشرهای فلورسانس در نواحی 540 نانومتر (نقطه کوانتومی زرد) و 600 نانومتر (نقطه کوانتومی قرمز) تهیه و برهمکنش انها با هموگلوبین مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که اثر خاموشی فلورسانس پروتئین تحت تاثیر نقاط کوانتومی به اندازه آنها بستگی دارد و ماهیت این خاموشی، مخلوطی از دینامیک و استاتیک است. نتایج طیف سنجی فلورسانس همزمانی بیانگر این است که ساختار ثانویه پروتئین به طور جزئی تحت تاثیر نقطه کوانتومی قرار می گیرد. در بخش پنجم از این تحقیق، برهمکش نقاط کوانتومی کادمیم سلنید پوشیده شده با گلوکز، ساکاروز، و نشاسته و نوع بدون پوشش آن با هموگلوبین به وسیله روشهای طیف سنجی ماورابنفش-مرئی، فلورسانس، و فلورسانس همزمانی در ph بیولوژیک مورد بررسی قرار گرفته است. اثر خاموشی فلورسانس پروتئین تحت تاثیر نقاط کوانتومی ناشی از پدیده خاموشی استاتیک است. مقادیر بالای ثابت استرن- ولمر و ثابت پیوند بیانگر این است که هموگلوبین تمایل بالایی به سطح نقاط کوانتومی دارد. جابجایی قرمز در طیف فلورسانس همزمانی بیانگر این است که ساختار پروتئین تاثیر حضور نقطه کوانتومی قرار می گیرد. کاهش در شدت باندsoret در طیف جذبی نشان می دهد که گروه هم در هموگلوبین به طور مستقیم در دسترس نقاط کوانتومی قرار می گیرد. در حضور عامل پوششی برهمکنش بیشتری بین نقاط کوانتومی و هموگلوبین اتفاق می افتد که بیانگر این حقیقت است که حضور و نوع عامل پوشاننده در برهمکنش حایز اهمیت می باشد. در بخش بعدی از این رساله، نورانی شدن (افزایش سیگنال فلورسانس) و آبی شدن (جابجایی در طول موج ماگزیمم) نقاط کوانتومی هسته/پوستهcdse/zns به وسیله روشهای طیف سنجی ماورابنفش-مرئی، فلورسانس، و پراکندگی نوری دینامیک(dls) و تجزیه کمومتری مورد بررسی قرار گرفت. نقاط کوانتومی در دمای بالا سنتز شده و در ماتریس پلیمری از جنس پلی مالئیک انیدرید قرار می گیرد. تعدادی از نقاط کوانتومی سنتز شده خواص فلورسانس قابل ملاحظه ای نشان نمی دهند، اما در اثر تابش نور ماورابنفش خاصیت فلورسانس آنها افزایش پیدا می کند. این پدیده با تغییری در طول موج طیف فلورسانس به سمت طول موجهای پایین تر همراه است. برای فهم عمیق تر مکانیزم نورانی شدن و آبی شدن تحت نور، طیف فلورسانس آنها در زمانهای مختلف تابش ماورابنفش به وسیله روش کمومتری mcr-als مورد تجزیه قرار گرفت. در نتیجه این آنالیز، طیف زمینه و گونه ها از هم جدا شدند و گونه هایی که در حین فرآیند نوردهی وجود داشتند تعیین شدند. ph و ترکیب محلول بر فرآیند نورانی شدن موثر هستند. احتمالا" زمانی که نقاط کوانتومی تجمع پیدا می کنند، فعال شدن نوری آنها اتفاق می افتد و تابش ماورابنفش این پدیده را تسریع می کند. در قسمت آخر این رساله نقاط کوانتومی cdse/zns پوشیده شده با پلیمر به عنوان پروب برای شناسایی مس مورد استفاده قرار گرفت. فلورسانس نقاط کوانتومی در ابتدا به وسیله نور ماورابنفش افزایش پیدا کرده و سپس به وسیله حضور مس خاموش می شود. دو نقطه کوانتومی با فلورسانس در طول موجهای 550 نانومتر) 550 (qd و 610 نانومتر) 610 (qd انتخاب شده و اثر مس بر هر دو مورد بررسی قرار گرفت. اثر خاموشی به وسیله معادله استرن_ولمر در رنج غلظتی 6-10×3 _ 8-10×1 مولاربرای 550 qdو 6-10×6/1 _ 8-10×7 مولار برای 610 qdتوصیف می شود.