黑磷(Black phosphorus)是一種非金屬的層狀半導體,并且在磷元素的同素異形體中是最穩定的。黑磷是通過弱的范德華力由褶皺的磷層堆疊而成,其可以通過剝離形成單層和多層的二維(2D)納米片。黑磷的原子結構如圖1所示,在磷單層內,每個磷原子與相鄰的三個磷原子通過共價鍵相連形成褶皺的磷層結構,磷層面與面之間通過范德華作用力緊密結合一起。與其他2D納米材料相比,納米級的黑磷具有褶皺結構及其沿Z字形方向的雙層結構,其褶皺的結構使黑磷具有更高的比表面積。
除了對2D結構黑磷納米片的研究,最近,黑磷的另一種零維結構納米材料即黑磷量子點(Black phosphorus quantum dots,BPQDs)通過化學方法成功合成并引起關注。我們使用了一種簡便的液相超聲技術來生產 BPQDs,成功制備了大小均一及分散性較好的 BPQDs。最近幾年,BPQDs 引起人們的廣泛研究。人們又發現了 BPQDs 的發光、成像和光熱轉換性能。**,BPQDs 的許多重要應用已經陸續探索,這些應用涉及廣泛的生物領域,特別是熒光傳感,生物成像和**癥**領域。
圖2. BPQDs 的合成、性質、功能化修飾和應用的示意圖
黑磷量子點的光學性質
黑磷隨著層數的減小在熒光光譜上出現發射峰的現象,即黑磷在小尺寸下才表現出發光性能,黑磷量子點BPQDs 在藍紫色波長區域具有強烈且穩定的熒光發射。如圖3為 BPQDs 不同波長激發下的發射光譜圖,隨著激發波長逐漸增大,熒光峰的強度增加。此外也證明了 BPQDs 的熒光穩定性,并且熒光量子產率為11.92%。這歸因于從**未占分子軌道(LUMO)到最高占據分子軌道(HOMO)和低于 HOMO(H-1,H-2)的占據分子軌道的電子躍遷。
圖3. BPQDs 的熒光發射光譜圖(300、320、340 和 360nm 的不同波長激發)
BPQDs不同于常規量子點,其光學特性具有異常尺寸依賴性。我們通過時間密度泛函理論計算研究了 BPQDs 的尺寸依賴電子,光學吸收和發射特性。電子間隙和吸收間隙都遵循與 BPQDs 的直徑成反比的規律,與量子限制效應一致。相反,發射間隙在 0.8-1.8 nm 的范圍內表現出異常的尺寸依賴性,隨著尺寸的增加其發生藍移。實際上,異常是由激發態弛豫引起的結構變形引起的,并且導致在小 BPQDs 中發生巨大的斯托克斯位移。然而,斯托克斯的轉變**衰減到接近零,這表明 BPQDs 是良好的光學材料。
PLGA-SS-PEI聚乳酸-羥基乙酸共聚物-二硫鍵-聚乙烯亞胺
聚多巴胺(PDA)涂覆在負載DOX的BPNSs表面(BPNSs-DOX@PDA)