【摘 要】
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光子晶体是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学材料,可以通过光子禁带控制光子运动。在分析检测领域,常常把光子晶体与其他材料结合构建出各种高效灵敏的化学传感器。本论文将荧光或磷光物质滴涂在光子晶体上,当光子晶体的光子禁带和荧光或磷光发射满足“禁带匹配”重叠时,由于光子晶体的“光禁阻效应”导致特定频率的光发生强烈的布拉格衍射现象,使其无法在光子晶体中传播,导致荧光信号在固定方向收集加强,从而提高检测
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光子晶体是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学材料,可以通过光子禁带控制光子运动。在分析检测领域,常常把光子晶体与其他材料结合构建出各种高效灵敏的化学传感器。本论文将荧光或磷光物质滴涂在光子晶体上,当光子晶体的光子禁带和荧光或磷光发射满足“禁带匹配”重叠时,由于光子晶体的“光禁阻效应”导致特定频率的光发生强烈的布拉格衍射现象,使其无法在光子晶体中传播,导致荧光信号在固定方向收集加强,从而提高检测灵敏度。因此,本文基于光子晶体能够增强荧光信号的原理设计了以下两种新型的检测方法,主要内容如下:（1）在第二章中,制备各种尺寸的单分散Si O2微球,该粒子黏附率和粒径相对偏差均小于5%。将锰掺杂硫化锌室温磷光量子点滴涂在Si O2光子晶体上,基于“光禁阻效应”构建得到一种室温磷光信号增强的Si O2光子晶体传感体系（Zn S:Mn QDs-Ph Cs）,并应用于检测牛奶液中存在的氯霉素含量。使用巯基丙酸修饰的Zn S:Mn室温磷光量子点表面富含羧基,与氯霉素分子（含-NO2、-Cl和羰基等给电子基团）通过静电作用相互靠近并发生碰撞,从而发生电子能量转移,导致磷光猝灭。与传统有机荧光染料相比,Zn S:Mn QDs具有更长的寿命以及更好的光稳定性,能够有效避免样品自身背景荧光以及衍射光干扰。将Zn S:Mn QDs与Si O2光子晶体结合,室温磷光信号最大能够增强7.4倍,提高了磷光分析方法的检测性能。该方法在100.0-2000.0 n M浓度范围内,能够快速、灵敏检测氯霉素,检测限为64.8 n M。（2）在第三章中,通过种子生长法,制备得到不同核壳结构的介孔Si O2微球（MSN）,该颗粒具有良好的分散性。将碳点滴涂在介孔光子晶体上构建出一种碳点荧光增强的介孔光子晶体传感体系（CDs-Ph Cs）,并应用于溶液中UO22+检测。由于UO22+和碳点之间存在较强的静电作用,当在分子间足够接近时容易发生碰撞,电子从碳点表面转移给了UO22+,从而导致荧光信号猝灭。在该体系中,由于介孔Si O2具有较大的比表面积和规则孔道,能够有效分散碳点,防止因碳点聚集而造成π-π堆叠引起的荧光猝灭。另外,通过“光禁阻效应”,碳点的荧光信号最大提高了325倍,实现了对UO22+的灵敏检测。该方法在62.5-600.0 n M浓度范围内,能够快速高效检测UO22+,检测限为5.4 n M。
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