超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合珠及其制备方法，具体的，涉及一种多孔复合珠及其制备方法，该多孔复合珠含有超顺磁团簇和纳米颗粒，如发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种复合珠(composite bead)及其制备方法，具体的，涉及一种含有超顺磁团簇(superparamagnetic cluster)和纳米颗粒的多孔复合珠及其制备方法，所述纳米颗粒如发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒等。
技术介绍
含有发光材料或金属的复合珠具有优异的物理化学特性，从而期望对于用于发光二极管(LED)或显示器、光子晶体激光(photonic crystal lasers)、生物传感器、有关环境的传感器(environment-related sensors)等的材料具有高的可用性，因此，广泛地展开了对各种类型的复合珠的许多研究。同时，为了将复合珠用于要求在几分钟内快速分析的领域(如便携式传感器或有关环境的传感器)中，最好是用较短的时间来对复合珠进行回收，且该复合珠具有优良的分散性能。特别地，回收过程应当利用超顺磁性等在短时间内实施，而当不是回收过程时需要该优良的分散性能。已经实施了使磁性纳米颗粒位于靠近珠表面的研究，然而，由于导致使用磁场难以回收复合珠的制备过程的特征，超顺磁性纳米颗粒的数量不能超过荧光纳米颗粒的数量的5 %。对于根据本领域的复合珠，超顺磁性纳米颗粒占尺寸为亚微米至微米的复合珠的总重量的0. 05%或更少。因此，通过设置典型的实验用磁铁来回收复合珠要花约5-10小时的长时间。即使在超顺磁性纳米颗粒和荧光纳米颗粒的混合物存在于珠内(Journalof the American Chemical Society (美国化学学会期刊)，2006，1 ，688-689)，类似葡萄餐包，或靠近珠(ACS nano, 2008, 2,197-202)的表面的结构中，因为超顺磁性纳米颗粒的重量仅仅占所述复合珠的0. 5%或更少，所以在磁场下吸引也要花较长时间。另外，由于结构类似李子蛋糕，所以与从独立存在的荧光纳米颗粒中发出的荧光相比，从位于所述复合珠的深处的荧光纳米颗粒中发出的荧光大大减少了。同时，在磁场下使用铁磁体颗粒或亚铁磁体颗粒具有快速响应的优点，然而，即使不存在磁场，在磁性颗粒之间也显示出强的内聚力，因此，含有这些颗粒的复合珠颗粒存在具有极差的分散性能的问题。因此，需要在不存在磁场的情况下的分散性能通过增加超顺磁性颗粒的含量来改善、且期望在使用磁场时更快地吸引的结构。而且，除了解决这个问题之外，需要具有优良的功能(如在复合珠结构中的纳米颗粒的光学性能)的复合珠。S卩，更优选将在至少几分钟内被典型的实验用磁铁吸弓丨、同时具有优异的功能 (如光学性能)、且在不存在磁场的情况下显示出优良的分散性能的复合珠用于传感器等。 然而，尚未报道满足这种条件的任何复合珠
技术实现思路
因此，为了克服本领域的问题，本专利技术的目的是提供在不存在磁场时具有优良的分散性能的复合珠，该复合珠在磁场下快速被回收，且凭借由于包含具有光学性能的纳米颗粒而具有优良的功能(如光学性能)，从而能够提供指定的功能，如光学性能。为了达到这些和其它的优点以及根据本专利技术的目的，如本文中具体的和宽泛的描述，本专利技术提供了一种超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠，其含有超顺磁团簇(本文中的 “超顺磁团簇”指由超顺磁性颗粒组成的团簇)、覆盖该团簇的多孔珠以及纳米颗粒，所述纳米颗粒放射状地分布在与所述多孔珠的外表面相邻的内部同心球上，其中，所述纳米颗粒为选自由发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒组成的组中的至少一种，或者提供了一种超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠，其含有超顺磁团簇、覆盖该团簇的中心多孔珠、纳米颗粒和多孔层，所述纳米颗粒由于静电吸引而放射状地结合到所述中心多孔珠的外表面，形成所述多孔层以覆盖所述纳米颗粒，其中，所述纳米颗粒为选自由发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒组成的组中的至少一种。为了达到这些和其它的优点以及根据本专利技术的目的，如本文中具体的和宽泛的描述，本专利技术还提供了制备超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠的方法，该方法包括(a)将含有超顺磁团簇的第一溶液与制备多孔体所需的材料混合，从而制备含有团簇和中心多孔珠的溶液，生成所述中心多孔珠以覆盖所述团簇的表面；(b)通过将带有第一电荷的分子结合到所述中心多孔珠的外表面上来制备第二溶液；(C)制备第三溶液，该第三溶液含有纳米颗粒，且带有与所述第一电荷相反的第二电荷；(d)将步骤(b)中获得的所述第二溶液与所述第三溶液混合，使得纳米颗粒由于静电吸引而结合到所述中心多孔珠的外表面上； 以及(e)将步骤(d)中获得的溶液与制备多孔体所需的材料混合，形成多孔层，以覆盖所述纳米颗粒，其中，步骤(C)中的所述纳米颗粒为选自由发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒组成的组中的至少一种。超顺磁性纳米颗粒的团簇显示出超顺磁性，且具有足够高的饱和磁化 (saturation magnetization)，从而提供高的分散性和显示出被磁场快速吸引的特性，因此，获得了具有优良的超顺磁性(即，在磁场下快速回收)和分散性(即，在不存在磁场的情况下的分散性)的超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠。而且，由于位于其中的超顺磁团簇存在于所述复合珠的内部，与其它纳米颗粒相比，具有光学性能等，因此，结构有效地显示出其它的功能，如光学性能，因此，本专利技术能够获得具有优良的功能(如光学性能)和提高的耐久性的超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠。同时，根据所述制备方法，能够以定量产率制得尺寸在几十纳米至几微米范围内的所述超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠。如此制备的超顺磁性-发光的或超顺磁性-等离子体的多孔复合珠在磁场下显示出快速响应，从而非常有用地作为用于便携式生物传感器或有关环境的传感器的材料，并被用来作为用于获得磁共振成像以及荧光成像、等离子体成像等的视频成像的材料。本专利技术的上述的和其它的目的、特征、方面和优点将从后面的结合附图的详细描述中变得更加显然。附图说明本专利技术包括所述附图，以提供对本专利技术的进一步理解，将其引入该说明书中，构成该说明书的一个部分，示意性地说明本专利技术的具体实施方式，并与描述的内容一起用于解释本专利技术的原理。在图中图1为根据本专利技术的超顺磁团簇-纳米颗粒-多孔复合珠的截面图。图2为根据本专利技术的第一实施方式的步骤(1)中制备的超顺磁团簇的XRD模式图 (pattern graph)0图3为根据本专利技术的第一实施方式的每个下述颗粒的透射式电子显微镜(TEM)图像(a)步骤(1)中制备的超顺磁团簇；(b)步骤O)中制备的在中心含有超顺磁团簇的二氧化硅复合珠；(c)步骤(5)中制备的具有掺杂有量子点层(quantum dot layer)的表面的二氧化硅复合珠；以及(d)步骤(6)中制备的超顺磁团簇-发光纳米颗粒-二氧化硅复合珠。图4表示根据本专利技术的第一实施方式的每个下述颗粒的磁滞回线(a)步骤(1)中制备的超顺磁团簇；(b)步骤O)中制备的在中心含有超顺磁团簇的二氧化硅复合珠；以及(c)步骤(6)中制备的超顺磁团簇-发光纳米颗粒-二氧化硅复合珠。图5为每个下述溶液的荧光光谱图(a)根据第一实施方式的步骤中制备的与可充电的分子结合的量子点溶液；(b)在第一实施方式的步骤(5)中制备的具有掺杂有量子层本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超顺磁团簇－纳米颗粒－多孔复合珠，其特征在于，该复合珠含有：超顺磁团簇；覆盖该团簇的多孔珠；以及纳米颗粒，所述纳米颗粒放射状地分布在与所述多孔珠的外表面相邻的内部同心球上，其中，所述纳米颗粒为选自由发光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金属纳米颗粒和金属氧化物纳米颗粒组成的组中的至少一种。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：禹庚子，朴雨映，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR