量子点在食品安全检测中的应用研究

近年来,量子点由于其优异的荧光性能,被广泛地作为生物纳米探针用于食品安全分析领域。为了解量子点及其在食品安全检测中的应用研究现状,综述了量子点的组成结构、光学特性、制备方法,以及量子点在食品安全检测方面应用取得的最新进展,并对其研究方向进行展望,以期促进量子点在食品安全检测中得到进一步的推广和运用。     

无镉量子点纳米探针在疾病标志物检测和生物成像中的应用

量子点纳米探针在生物分析化学领域有着广泛的应用,以其优良的电化学、光学和磁学效应给生物分析检测带来简便、快速和灵敏的响应信号。随着量子点合成方法和修饰技术的发展,无镉量子点以其低毒、高荧光量子产率等优势逐渐成为取代含镉量子点,在生物分析检测应用中展现出巨大的应用前景。该研究综述了几种无镉量子点在疾病标志物检测和生物组织成像中的应用。     

量子点标记技术在食源性病原体检测中的研究进展

近年来,量子点标记技术得到较快发展,以其为基础开发的检测技术在食品安全检测方面已有广泛应用。为了解量子点标记技术在食源性病原体检测中的应用研究现状,为量子点标记技术在食品安全检测中进一步深入推广,简要综述了量子点的生物相容性及其在食源性病原体检测方面的研究进展和应用前景。     

量子点标记技术在食源性病原体检测中的研究进展

近年来,量子点标记技术得到较快发展,以其为基础开发的检测技术在食品安全检测方面已有广泛应用。为了解量子点标记技术在食源性病原体检测中的应用研究现状,为量子点标记技术在食品安全检测中进一步深入推广,简要综述了量子点的生物相容性及其在食源性病原体检测方面的研究进展和应用前景。     

量子点荧光探针的应用及其在植物中的发展前景

量子点是一种最新型的荧光材料,与传统的有机染料分子相比,具有颜色丰富、光化学性质稳定、荧光散射少、光漂白作用小、生物毒性低等特点。量子点在生物标记、人体病理学、材料科学、植物细胞分离与标记、基因组学、蛋白质组学、微生物、生物成像以及生物芯片等研究领域中都具重要作用。综述了量子点的特征、研究进展以及在动植物、医学中的应用,分析了它在植物研究上的必要性、可行性和应用价值,并对量子点在植物中的应用前景和具体研究方向进行了展望。     

碳基量子点在病毒检测及抗病毒领域的研究进展

碳基量子点,包括球形碳点和石墨烯量子点,是一类新兴的具有良好生物相容性的光致发光材料,在生物分析、细胞成像及医学诊断等领域受到研究者的广泛关注。碳基量子点的合成方法包括电弧放电法、激光烧蚀法、化学氧化法、水热合成法等,其发光机制包括量子限域效应、表面缺陷模型、共轭π域模型、边态模型等。近年来研究发现,碳基量子点在病毒检测及治疗方面具有良好的应用前景。基于碳基量子点荧光信号的改变,研究者先后建立了发热伴血小板减少综合征病毒、人T淋巴细胞白血病病毒、腺病毒、HIV病毒、肝炎病毒等的检测新方法;通过改变合成原料及表面修饰分子,研究者先后发展了对冠状病毒、疱疹病毒、黄病毒等均具有很好抑制效果的碳基量子点。本文在简要介绍碳基量子点合成方法和光学性质的基础上,系统总结了碳基量子点在病毒检测及抗病毒领域的研究进展,并对该领域目前存在的问题及未来的发展方向进行了展望。     

水溶性L-Cys-CdS量子点与牛血清白蛋白相互作用研究

［目的］初步研究具有良好水溶性和生物相容性的L-Cys-CdS量子点与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。［方法］以L-半胱氨酸为稳定剂,采用配位化学原理合成具有良好水溶性和生物相容性的CdS量子点,通过紫外-可见光谱及荧光光谱对该量子点与BSA的相互作用、BSA溶液浓度及酸度对量子点-BSA溶液荧光强度的影响进行了初步研究。［结果］L-Cys-CdS量子点与BSA形成的复合物发光性能更强,BSA的浓度及酸度对复合物的荧光强度均有影响。［结论］为进一步将优良光学性质的水溶性量子点应用于生物样品的测定打下基础,对量子点用作蛋白质探针研究具有一定的指导意义。     

豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

为利用废弃豆渣,开发废弃生物质能源的有效利用方式,实现“以废治废”,本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源,采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点（N-CQDs）,进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚（PNP）的快速高效检测新方法。N-CQDs制备过程绿色、简单,同时采用自身供氮、供碳的豆渣制备碳量子点实现了对废弃生物质能源的开发和再利用。通过透射电镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等表征了N-CQDs的形貌和光学特征;并探究了N-CQDs荧光传感器对PNP的最佳检测条件和检测性能。在最佳检测条件下,N-CQDs的荧光猝灭程度与PNP的浓度呈良好线性关系。此外,通过图谱重叠分析、荧光寿命衰减曲线测定与解析以及双指数模型拟合,揭示了其检测机理为内滤效应。该传感器已成功应用于自来水样品中的PNP定量检测,且具有良好抗干扰能力,为废弃豆渣再利用提供了一种思路。     

基于碳量子点荧光恢复检测牛奶中多巴胺残留

[目的]本文旨在建立一种牛奶中兽药残留检测方法。[方法]选用常见粮食小麦、大米、玉米作为碳源,用水热法合成一种新型荧光探针。利用碳量子点与铁离子结合荧光猝灭,向猝灭体系中加入盐酸多巴胺,碳量子点荧光强度恢复的机理,在λex=365nm、λem=440nm处检测碳量子点荧光强度,通过观察碳量子点的荧光强度变化定量分析牛奶中的盐酸多巴胺含量。[结果]盐酸多巴胺在1～110μmol·L~(-1)浓度范围内与碳量子点荧光强度变化呈线性关系,检出限为0.3μmol·L~(-1),牛奶中的回收率为82.38%～104.2%,相对标准偏差为1.09%～2.01%。[结论]运用碳量子点荧光信号"开-关-开"原理实现对牛奶中兽药盐酸多巴胺的快速、高灵敏度检测,建立了一种新的痕量物质检测方法。     

小麦面粉中赭曲霉毒素A的CdSe/ZnS荧光量子点免疫探针检测

构建一种基于荧光量子点免疫探针的小麦面粉中赭曲霉毒素A(OTA)的检测方法。以EDC为活化剂将CdSe/ZnS半导体荧光量子点与OTA单克隆抗体偶联,制备OTA检测探针并评价其检测性能。结果表明:制备的检测探针在3d保存期内具有良好的稳定性。当OTA质量浓度为0.1~0.9μg/L时,检测探针的荧光强度与OTA质量浓度呈线性关系,其相关系数为0.996 3,检出限为0.017 7μg/L。与国标法对照的结果说明,此方法具有可行性。小麦面粉中的加标回收试验结果显示,OTA的回收率为96.0%~102.7%,相对标准偏差不超过4.1%,说明准确性良好。可见,OTA的CdSe/ZnS荧光量子点免疫探针检测方法操作简单、准确度高、结果稳定,有望应用于小麦面粉中OTA的检测。     

Optical signatures of coupled quantum dots

An asymmetric pair of coupled InAs quantum dots is tuned into resonance by applying an electric field so that a single hole forms a coherent molecular wave function. The optical spectrum shows a rich pattern of level anticrossings and crossings that can be understood as a superposition of charge and spin configurations of the two dots. Coulomb interactions shift the molecular resonance of the optically excited state (charged exciton) with respect to the ground state (single charge), enabling light-induced coupling of the quantum dots. This result demonstrates the possibility of optically coupling quantum dots for application in quantum information processing.     

Optical gain and stimulated emission in nanocrystal quantum dots

The development of optical gain in chemically synthesized semiconductor nanoparticles (nanocrystal quantum dots) has been intensely studied as the first step toward nanocrystal quantum dot lasers. We examined the competing dynamical processes involved in optical amplification and lasing in nanocrystal quantum dots and found that, despite a highly efficient intrinsic nonradiative Auger recombination, large optical gain can be developed at the wavelength of the emitting transition for close-packed solids of these dots. Narrowband stimulated emission with a pronounced gain threshold at wavelengths tunable with the size of the nanocrystal was observed, as expected from quantum confinement effects. These results unambiguously demonstrate the feasibility of nanocrystal quantum dot lasers.     

Conditional dynamics of interacting quantum dots

Conditional quantum dynamics, where the quantum state of one system controls the outcome of measurements on another quantum system, is at the heart of quantum information processing. We demonstrate conditional dynamics for two coupled quantum dots, whereby the probability that one quantum dot makes a transition to an optically excited state is controlled by the presence or absence of an optical excitation in the neighboring dot. Interaction between the dots is mediated by the tunnel coupling between optically excited states and can be optically gated by applying a laser field of the right frequency. Our results represent substantial progress toward realization of an optically effected controlled-phase gate between two solid-state qubits.     

Coherent optical spectroscopy of a strongly driven quantum dot

Quantum dots are typically formed from large groupings of atoms and thus may be expected to have appreciable many-body behavior under intense optical excitation. Nonetheless, they are known to exhibit discrete energy levels due to quantum confinement effects. We show that, like single-atom or single-molecule two- and three-level quantum systems, single semiconductor quantum dots can also exhibit interference phenomena when driven simultaneously by two optical fields. Probe absorption spectra are obtained that exhibit Autler-Townes splitting when the optical fields drive coupled transitions and complex Mollow-related structure, including gain without population inversion, when they drive the same transition. Our results open the way for the demonstration of numerous quantum level-based applications, such as quantum dot lasers, optical modulators, and quantum logic devices.     

分子印迹技术在食品安全检测中的应用

分子印迹技术由于具有预定的选择性和高度的亲和性,在食品安全检测中具有广阔的应用前景.概述了分子印迹技术的起源与发展、原理及其在食品安全检测中的应用.     

Optically induced entanglement of excitons in a single quantum Dot

Optically induced entanglement is identified by the spectrum of the phase-sensitive homodyne-detected coherent nonlinear optical response in a single gallium arsenide quantum dot. The electron-hole entanglement involves two magneto-excitonic states differing in transition energy and polarization. The strong coupling needed for entanglement is provided through the Coulomb interaction involving the electrons and holes. The result presents a first step toward the optical realization of quantum logic operations using two or more quantum dots.     

胶体金免疫层析技术在食品安全现场快速检测中的应用

胶体金免疫层析技术具有操作简单、价格低廉、特异性和灵敏度较高、肉眼易判断、检测时间短等特点,非常适合用于食品安全现场快速检测。本文从动物源性食品及植物源性食品两方面,对利用胶体金免疫层析技术进行食品安全基层监管以及食品企业原料现场快速检测应用研究进行了综述,并对胶体金免疫层析技术应用发展进行了展望。     

An all-optical quantum gate in a semiconductor quantum dot

We report coherent optical control of a biexciton (two electron-hole pairs), confined in a single quantum dot, that shows coherent oscillations similar to the excited-state Rabi flopping in an isolated atom. The pulse control of the biexciton dynamics, combined with previously demonstrated control of the single-exciton Rabi rotation, serves as the physical basis for a two-bit conditional quantum logic gate. The truth table of the gate shows the features of an all-optical quantum gate with interacting yet distinguishable excitons as qubits. Evaluation of the fidelity yields a value of 0.7 for the gate operation. Such experimental capability is essential to a scheme for scalable quantum computation by means of the optical control of spin qubits in dots.     

糖基化纳米粒子的合成及其在唾液酸结合蛋白检测中的应用

为实现流感病毒的简便快速检测,建立一种基于糖基化纳米粒子探针的荧光共振能量转移(FRET)检测方法。采用配体交换法,将合成的唾液酸寡糖链修饰到量子点和金纳米粒子表面,制备出了糖基化量子点和糖基化金纳米粒子,并对其理化性质进行了表征。结果表明:这2种纳米材料均具有良好的水溶性和光学特性,可分别作为能量供体和受体探针用于FRET检测体系;建立了一种基于FRET的唾液酸结合蛋白检测体系,麦胚凝集素(WGA),最低可检测浓度为4 nmol/L,证明该体系可快速(5 min)且灵敏地检测这种唾液酸结合蛋白。由于流感病毒表面的血凝素(HA)可特异性识别并结合唾液酸寡糖,本研究为进一步研发基于FRET的简单、快速的流感病毒检测方法奠定了基础。