磁性材料和量子点的包覆复合物制造技术

提供了复合物和与之相关方法。所述复合物结构(10)由量子点(12)和磁性纳米颗粒(14)形成。例如可以使用非有机壳来包覆所述结构，该非有机壳例如是二氧化硅。在某些情况下，可以将所述壳官能化或衍生化以包含可以改变或改善性质的化合物、原子或者材料，所述性质例如是水溶性、水稳定性、光稳定性和生物相容性。反相微乳工艺可用来形成包覆复合物。可以控制复合物的成分和其他特征，以提供期望的磁性性质和光学性质。所述结构可用于包括生物学示踪、核磁共振成像(MRI)和药物寻靶等在内的多种应用。

【技术实现步骤摘要】
磁性材料和量子点的包覆复合物专利技术背景 专利
本专利技术一般涉及纳米尺寸结构，特别涉及磁性纳米颗粒和量子点的包覆复合物以 及与之相关的方法。相关技术讨论纳米颗粒是具有纳米级(例如小于100纳米)尺寸的物质的微观颗粒。人们特别 感兴趣的一类是被称为量子点或半导体纳米晶体的纳米颗粒，其所具有的特性使得它们可 以尤其用于包括生物学示踪和诊断学中的荧光探针在内的各种应用。由于存在量子约束作 用，因此量子点可以具有由尺寸决定的光学特性。例如，当晶体尺寸在两纳米到六纳米的范 围内变化时，硒化镉(CdSe)量子点可在整个可见光谱内发射。当量子点被照射时，需要更多的能量促使电子达到更高态，从而导致以光子形式 释放的能量增加，并辐射出表示材料特征的颜色的光。被释放出的光子的波长通常比根据 同一材料的体积形式而释放的光子的波长短。电子及三维孔的量子约束有助于增大有效频 带间隔并减小纳米晶体的尺寸。因此，通常量子点越小，辐射的光子的波长则越短。磁性纳米颗粒为另一类纳米颗粒。这些颗粒由于具有磁性特性和较小的尺寸而引 起人们的极大兴趣。专利技术概述本专利技术一方面涉及磁性材料(例如磁性纳米颗粒)和量子点的复合物，以及与之 有关的方法。一方面，提供一种复合物。所述复合物包含至少一个量子点以及与所述至少一个 量子点缔合的至少一种磁性材料以形成核。壳至少部分包封所述核。另一方面，提供一种复合物结构。所述复合物结构包括多个量子点以及与所述多 个量子点缔合的至少一个磁性颗粒以形成核。二氧化硅壳至少部分包封所述核。另一个方面，提供制造复合物结构的方法。所述方法包括向非水性包水性型乳液 中引入磁性纳米颗粒和量子点，并且使用表面活性剂使所述磁性纳米颗粒与所述量子点接 触。所述方法还包括在所述乳液的水相中形成包含至少一个磁性纳米颗粒和至少一个量子 点的核。所述方法还包括向所述乳液中引入壳前体，并且聚合所述前体以形成至少部分包 封所述核的壳，从而形成复合物结构。结合附图通过下面对本专利技术的详细描述，本专利技术的其他方面、实施方案和特征将 变得显而易见。附图是示意性的，而且并不旨在缩小范围。在附图中，以各种数字示出的每 个同样的或基本类似的成分由单个标号或符号表示。为了清晰起见，在附图中并未标出所 有成分。在说明并非本领域普通技术人员理解本专利技术所必不可少的情况下，图中也没有全 部示出本专利技术的每个实施方案的每种成分。引入本文参考的所有专利申请和专利的全部内 容作为参考。如果出现冲突，那么包括定义在内的说明书将会进行控制。附图简要说明附图说明图1示出了根据本专利技术的一实施方案的包覆复合物；图2示出了根据本专利技术的一实施方案的与复合物的壳有关的亲水物；图3示出了根据本专利技术的一实施方案的包括钝化层的量子点；图4A和4B为在实施例中描述的复合物的透射电子显微镜(TEM)的图像；图5是在实施例中描述的裸露的CcKe颗粒的紫外可见光谱和归一化荧光光谱，在 8小时反应时间之后复合物的紫外可见光谱和归一化荧光光谱以及在48小时反应时间之 后复合物的紫外可见光谱和归一化荧光光谱；图6A和6B是在实施例中描述的使用二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒和复合物在 300K和涨时依赖于场的磁化曲线图；图6C是在实施例中描述的使用二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒和复合物在IOOOe 时依赖于温度的磁化曲线图。详细说明本专利技术涉及复合物和与之相关的方法。复合物结构包含量子点和磁性材料(例如 磁性纳米颗粒)。例如可以使用壳来包覆所述结构，所述壳例如是二氧化硅壳。在某些情况 下，所述壳可被官能化或衍生化，从而包含可以改变或改善其性质的化合物、原子或材料， 所述性质例如是水溶性、水稳定性、光稳定性和生物相容性。反微乳液方法可以用于形成包 覆复合物。在下面更进一步地描述中，将控制复合物的成分和其他特性以提供所需的磁性 质和光学性质。此类结构可以用于多种应用，其中包括生物学示踪、核磁共振成像(MRI)和 药物寻靶等。图1示意性地示出了根据本专利技术一实施方案的多个复合物10。在该示例性的实施 方案中，复合物包含一个或多个量子点12以及一个或多个磁性纳米颗粒14。量子点和磁性 纳米颗粒组合形成核16，而核16至少部分地被壳18包封。本文所采用的术语“纳米颗粒”具有本领域中公知的含义，其通常表示具有小于 100纳米尺寸的颗粒。“量子点”或者“半导体纳米晶体”是一类可以提供独特发射光谱的 纳米颗粒，其发射光谱部分地依赖于特定颗粒的尺寸。“磁性纳米颗粒”是一类具有磁性的 纳米颗粒。量子点12可具有任何适合的半导体材料成分。例如可由II-VI族半导体形成的 量子点，所述 II-VI 族半导体例如 CdSe, CdTe, CdO, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, MgO, MgS、MgSe, MgTe、HgO、HgS、HgSe、HgTe、SrS、SrSe, SrTe, BaSe 和 BaTe。量子点也可以由 III-V 族化 合物形成，所述 III-V 族化合物例如 AlN、AlP、AlAs、AlSb、(iaN、GaP、GaAs、GaSb、InN, InP, InAs, InSb, TiN、TiP、TiAs和TiSb0在某些情况下，量子点可由IV族半导体形成，所述IV 族半导体例如硅或锗。应当理解，量子点可包含任何上述半导体的合金或混合物。本领域 技术人员公知的其他量子点成分也是适合的。通常选择特定成份，部分是为了提供所期望 的光学性质。在某些实施方案中，量子点优选具有基于镉的成分，例如CdSe。本专利技术的复合 物也可能包含具有不同成分的量子点。量子点通常具有小于100纳米的粒度。在某些情况下，复合物中的量子点的平均 粒度小于20纳米；在其他情况下，其平均粒度小于5纳米(例如，约3.5纳米)。在某些实 施方案中，量子点的平均粒度大于0.5纳米。如下面进一步描述的那样，量子点可以小于磁 性纳米颗粒。应当理解，复合物可以包含具有不同粒度的量子点，所述粒度具有不同的光发射性质。可以利用标准技术测定平均粒度，例如利用显微镜检查技术(例如TEM)来测量具 有代表性数量颗粒的尺寸。虽然量子点也可能为其他形状，但是量子点通常是球形的。如图所示，单独的复合物通常包含一个以上的量子点。也就是说，核16包含一个 以上至少部分被壳18包封的量子点。然而，应当理解，在某些实施方案中，复合物仅包含一 个量子点。如下面进一步描述的那样，为了得到预期的性质，可以控制复合物中量子点与磁 性颗粒的比例。磁性纳米颗粒14可以具有任何合适的成分。例如，磁性纳米颗粒中可以包含铁、 钴和/或镍等其他磁性材料。在某些情况下，磁性材料为金属化合物或合金的形式，例如铁 的氧化物(如狗203和!^e3O4)或钼化铁(FePt)。在其他情况下，磁性材料可以为纯金属，例 如钴或镍。为了得到预期的磁性性质，需要选择磁性纳米颗粒的成分。例如，磁性纳米颗粒 在涨和300K的温度下可以是超顺磁性的。在某些实施方案中，优选采用!^e2O3磁性纳米颗 粒。在某些情况下，磁性纳米颗粒是不溶于水的，但是可以溶于有机溶剂。这种非水溶 性纳米颗粒不同于某些常规技术中所使用的水溶性纳米颗粒。磁性纳米颗粒通常具有小于100纳米的粒度。在某些情况下，复合物中的磁性纳 米颗粒的平均粒度小于20纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制造复合物结构的方法，所述方法包括：向非水性包水性型乳液中引入磁性纳米颗粒和量子点；使用表面活性剂使所述磁性纳米颗粒与所述量子点接触；在所述乳液的水相中，形成包含至少一个磁性纳米颗粒和至少一个量子点的核；向所述乳液中引入壳前体；以及聚合所述前体以形成至少部分包封所述核的壳，从而形成复合物结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，苏布拉马尼亚姆·塞尔万，李东旗，李秀星，
申请(专利权)人：科技研究局，
类型：发明
国别省市：SG