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和量子点荧光共振能量转移的荧光场三维数值分析李文翰岳龌,韩德明超畔埠光散射学报第卷第年耇摘要:量子点虽然广泛应用于生物荧光标记,但仍停留在实验阶段,目前还不能通过实验的办法得到量子点的荧光分布特征。利用有限元的方法对量子点的荧光场分布特征进行了数值模拟计算,选取几种不同材料球形量子点进行电磁散射分析,论述了量子点的荧光场分布规律。通过对单个量子点进行荧光场分析,确定了量子点、量子点荧光共振能量转移模型,计算结果表明:量子点的荧光场的分布规律可以由量子点的电磁散射场给出,对量子点散射场的分析有助于我们更细致地了解量子点荧光共振能量转移的过程,对于探知一般实验无法得到的量子点荧光场分布规律是可行的。该结果对控制量子点的荧光分布,提高量子点荧光效率具有重要的实际意义。关键词:量子点;荧光共振能量转移;有限元;生物分子中图分类号:.文献标志码::——·ご豪砉ご笱蒲Ъ际跹г海ご—,—琇琙—珻,,甋,:,珹瑃甌,—,—,一基金项目:国家自然科学基金面上项目作者简介:李文翰,男,在读硕士研究生,...长春理笱Ю硌г海ご—收稿日期:——;修改稿日期:通讯作者:..
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咖罤一⒁徊在三维情况下,珽,,菏窍嗷チO档模薹引言自上世纪年代开始,量子点便以其优秀的荧光特性成为人们关注的荧光半导体材料。年,虲礁鲂∽榫鸵丫不同包覆的量子点对生物体进行了荧光标定,这使量子点这种光学材料首次走进了生物学的大门’。随后几年里运用不同量子点对各种生物体进行荧光标记和成像“孔拥阏式成为生物体荧光标记的理想材料。当然,量子点与其他物质的结合问题也是实验关注的方向Sü夤舱衲芰孔R萍际跏且恢挚尚械墓分析方法,通过不同材料间的荧光能量传递,可以达到鉴别连接在荧光物质上的生物分子的结合情况。年,热恕状卫昧孔点的荧光共振能量转移技术对蛋白质的结合问题进行了研究。近年来,量子点的荧光共振能量转移技术已应用到肿拥募觳饬煊騕。科学工作者们一直将注意力集中在量子点的生物荧光实验上,由于实验的局限性,并不能通过实验得到量子点荧光场具体的分布情况,对于量子点荧光场的数值理论计算已迫在眉睫。考虑到量子点的发光过程与它的尺寸和形状有关改甓粤孔拥愕哪诘杂α杏邢拊的计算被认为是一种可行的方法涣硗猓捎量子点限域效应的存在,量子点的电子结构也成为另一种研究方向徊还庑┓椒ǘ加τ迷光量子计算或量子点的物理特性研究方面,对于量子点生物荧光场的三维数值模拟还未见报道。采用不同波长的入射光波对单个量子点模型进行模拟照射,得到和量子点的散射场分布状况。从结果得知量子点的散射能量强度明显高于量子点,说明量子点比量子点更适合作为荧光共振能量转移模型的能量供体。根据文献刑供的示意模型,确定与量子点荧光共振能量转移模型的构成。本文结果对了解量子点的荧光分布,提高量子点荧光能量传递效率具有积极促进作用。驹基本方程与边界条件通过对量子点的散射场分析,得到量子点的荧光分布规律,实现量子点荧光共振能量转移过程中电磁波散射场的计算。由于采用的单频光入射,则麦克斯韦的定态波方程可写为‘:其中,∞是角频率,肛是介质的磁导率,盯是介质的电导率,￡一簅￡,是介质的介电常数,￡。为真空中的介电常数,O喽越榈绯J=ü湫魏蟠斯得:其中,￡口,墙橹手械牟ㄊ辈考虑介质的吸收时,有,,行为介质的折射