一种基于碲化镉量子点光致发光的非接触式测温方法

摘要

一种基于碲化镉量子点光致发光的非接触式测温方法，光谱成像系统的组成安装，半导体CdTe量子点的合成与样品制备，温度标定，在光谱成像系统中，通过调节显微镜加热台的设定温度可以获得已知的不同温度下量子点光谱的峰值波长、发光强度和半峰宽，得到峰值波长—温度、发光强度—温度和半峰宽—温度三大温度标定曲线；对微电极焦耳热、微流体传热及细胞体温度进行测量，解决了传统的测温技术受空间尺度限制的问题，操作简便易行，只需准确定位测温位置，对科研工作中如微电极的温度、微流道流体以及细胞体的温度可以进行精确而又方便的测量。

主权项

一种基于碲化镉量子点光致发光的非接触式测温方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步，光谱成像系统的组成安装，显微物镜(4)正上方安置有显微镜加热台(3)，样品(1)固定在显微镜加热台(3)上面，样品(1)的实时温度由热电偶(2)测得，汞灯(9)发射出的紫外光通过激发光滤镜(8)得到波长为340～390nm的激发光(6)，激发光(6)经过二色分光镜(7)反射后通过显微物镜(4)聚焦至样品(1)上，样品(1)的发射光(5)经过显微物镜(4)收光后依次透过二色分光镜(7)和发射光滤镜(10)，由聚光镜(11)聚焦后经平面反射镜(12)反射至影像光栅光谱仪(13)，影像光栅光谱仪最终将光信号传输给CCD相机(14)做后续处理；第二步，半导体碲化镉(CdTe)量子点的合成与样品(1)制备，半导体CdTe量子点的合成采用自下而上的水相化学合成法，采用乙酸镉水合物Cd(CH₃COO)₂·2H₂O水溶液作为镉源Cd²⁺，亚碲酸钾(K₂TeO₃)水溶液作为碲源Te⁴⁺，两者以1:1的体积比各50ml混合后加入巯基乙酸(TGA)18ul作为稳定剂，加入硼氢化钠(NaBH₄)80mg作为还原剂，最终组成前驱体溶液，通过控制前驱体溶液的冷凝回流反应时间4h，得到光致发光为绿色的CdTe量子点，样品(1)的制备，样品(1)的制备选择载玻片作为衬底材料，其表面做清洁处理，在透明刚性基材(15)表面旋涂有机聚合物硅胶材料PDMS(16)，取25uL浓度为0.2mmol/L的CdTe量子点胶体溶液(19)滴加至PDMS(16)层中央，80℃下加热10min；第三步，温度标定，在光谱成像系统中，通过调节显微镜加热台(3)的设定温度可以获得已知的不同温度下量子点光谱的峰值波长、发光强度和半峰宽，将不同温度下的光致发光光谱进行高斯拟合，提取出峰值波长、发光强度和半峰宽信号，将提取的信号与温度一一对应并做线性拟合，最终得到峰值波长—温度、发光强度—温度和半峰宽—温度三大温度标定曲线；第四步，对微电极焦耳热、微流体传热及细胞体温度进行测量，1)微电极的制备，采用表面绝缘的透明刚性基材(15)作为基底，在其表面做清洁处理，旋涂一层厚度为300nm的EPG533光刻胶(17)光刻工艺实现微电极的负图案，之后采用溅射工艺溅射一层厚度为200nm的铝，最后用Lift‑off工艺实现微电极(18)的图形结构，将10uL浓度为0.2mmol/L CdTe量子点胶体溶液(19)滴加到微电极(18)中间部位，电极两端加电产生焦耳热；2)微流道的制备，采用透明刚性基材(15)为基底，清洁处理后在表面旋涂一层厚度为100um的有机聚合物硅胶材料PDMS(16)，通过软压印方法在PDMS上实现微流道结构，微流道结构宽550um，深50um，50uL浓度为0.2mmol/L CdTe量子点胶体溶液(19)事先均匀分散在流体(21)中，通过注射方法将流体引入微流道中；3)细胞体吞噬量子点的过程，在透明刚性基材(15)上平铺一层细胞培养基(22)，将150uL浓度为0.68mg/mL的CdTe量子点分散到细胞培养基(22)中，加入细胞(23)后，经过24h的培养，通过细胞的内吞作用使量子点在细胞体均匀分散。