کالکوژنیدهای فلزی حوزه وسیع و تقریبا نامحدود از تحقیقات را فرا می گیرد. این مواد تمایل به تشکیل پیوندهای کووالانسی با ابعاد پایینتر دارند. بنابراین می توانند کریستالهایی در ابعاد نانو با مورفولوژیهای مختلف ایجاد کنند. این مواد خواص اپتیکی، الکتریکی، ترموالکتریکی و ... داشته می توانند در قطعات ترموالکتریکی، پیلهای خورشیدی و آرایه های فتوولتائیک، فتو دیود و قطعات سرد کننده ترمودینامیک استفاده شوند. در این پروژه، بیسموت کالکوژنیدهای دوپه شده با کاتیونهای نئودیمیوم، ساماریوم، یوروپیوم، گادولینیوم و تربیوم سنتز گردیدند و ساختار کریستالی، خواص نوری، هدایتی و طیفهای رامان و epr آنها مطالعه شدند. طیفهای xrd این ترکیبات نشان می دهد، میزان دوپه شدن از سولفید به تلورید کاهش می یابد و اختلاف در شعاع و خواص شیمیایی این کاتیونها منجر به تغییر پارامترهای سلول واحد می گردد. همانگونه که برای ترکیبات نانو قابل انتظار است، طیف های uv-vis و فلورسانس تمام ترکیبات سنتز شده جابجایی آبی نسبت به حالت حجیم نشان می دهند و دوپه شدن کاتیونهای لانتانیدی نیز ساختار الکترونی را تغییر داده و باعث می شود جابجایی هایی در باند گپ ترکیبات دوپه شده نسبت به حالت دوپه نشده ایجاد شود. بدلیل وجود نقصهایی در سطح ترکیبات یا ساختار آنها، دو پیک نشری باریک و پهن در فلورسانس بیسموت کالکوژنیدها دیده می شود. همچنین پیکهای نشری باریک در ترکیبات دوپه شده ظاهر می گردد که به انتقالات f-f کاتیونهای دوپه شونده مربوط می شود. طیفهای رامان ترکیبات سنتز شده، مدهای ارتعاشی فعال در رامان بیسموت کالکوژنیدها را نشان می دهد که در مورد بیسموت سولفیدها شدت این پیکها بسیار بالا می باشد. طیفهای epr نمونه ها تا حدودی موقعیت کاتیونهای لانتانیدی در ساختار را نشان می دهند. این طیفها در مورد یوروپیوم وجود eu(ii) در ساختار مربوطه را اثبات می کند. با افزایش دما مقاومت الکتریکی سلنیدها و تلوریدها کاهش وهدایت الکتریکی افزایش می یابد که در ترکیبات تلوریدی هدایت بهتری نسبت به سلنیدها مشاهده می گردد. نوع کاتیون دوپه شونده در میزان هداایت الکتریکی دخیل بوده و برای ترکیباتی با باند گپ کوچکتر هدایت بالاتر می باشد.

استفاده از بایوسنسورهای فلورسانس کننده در دهه¬های اخیر به دلیل حساسیت بالا، تنوع و سادگی گسترش فراوانی یافته¬اند. پروب¬هایی که برای گستره وسیعی از آنالیت¬ها، آنزیم¬ها و شناساگرهای محیطی توسعه یافته-اند. این انطباق پذیری بالا، آشکارسازی نوری را به عنوان یک ابزار توانمند در مطالعات بایودارویی تضمین می¬کند. بایوسنسورهای مبتنی بر انتقال انرژی رزونانس فلورسانس (fret) برای آشکارسازی فلورومتری در بسیاری موارد از جمله فعالیت پروتئاز تا اندرکنش پذیرنده- لیگاند و تغییرات ساختاری در پروتئین¬ها طراحی شده¬اند. هرچند که تنوع وسیعی از فلوروفورها را می¬توان به عنوان پروب¬های fret بکار برد، اما چند نمونه خاص از اهمیت بالاتری برخوردار است که ازجمله می¬توان به کوانتوم¬دات¬های نیمه¬هادی اشاره کرد زیرا علاوه بر اینکه روشن¬تر بوده و بازده کوانتومی بالاتری را نشان می¬دهند بلکه به دلیل ساختار نانوذره¬ای¬شان، امکان اتصال هم¬زمان چندین مولکول پذیرنده نیز وجود دارد. پایان¬نامه پیش¬رو در گام نخست، مراحل طراحی یک بایوسنسور اپتیکی مبتنی بر fret را با استفاده از کوانتوم¬دات¬های سنتز شده کادمیم سلناید-زینک سولفاید و کادمیم سولفاید-زینک سولفاید را برای آشکارسازی مولکول¬های بایوتین که به عنوان ویتامین h شناخته می¬شوند، دنبال کرده است. مطالعه تئوری و آنالیز فیزیکی ساختار نانوکریستالی کوانتوم¬دات¬ها با استفاده از تئوری k.p 8-band و روش المان¬های محدود و نرم¬افزار متلب انجام شده است. در گام بعدی صحت عملکرد بایوسنسور با استفاده از کوانتوم¬دات¬های زینک سولفاید، کادمیم سولفاید، بیسموت سولفاید، زینک سلناید، کادمیم سلناید و بیسموت سلناید به منظور آشکارسازی آنتی¬بادی های anti-egfr، anti-horse، bovin serum albumin و albumin from human serum که در موارد تشخیص سرطان سینه کاربری دارند، بررسی شده است. قابلیت حسگری سیستم با مطالعه طیف نشر فلورسانس کوانتوم¬دات¬ها قبل و بعد از هیبرید تایید شده است