藉由非化學鍵結自組裝量子點於奈米碳管之顯像研究

Visualization of Carbon Nanotubes by Self-assembled Quantum Dots via Noncovalent π-stacking

吳寧育(Ning-Yu Wu)

指導教授 ： 游萃蓉

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2006.00596

摘要

本研究乃利用量子點（quantum dots, QDs）獨特的發光特性，將其附著於奈米碳管（carbon nanotubes）表面，實現使用螢光顯微鏡觀察奈米碳管之目的。為達此一目的，本研究合成一具有mercapto group與pyrenyl group之雙官能基分子（bifunctional molecule），分子結構中之mercapto group可與殼層為ZnS核心為CdSe之量子點（CdSe/ZnS QDs）表層Zn原子產生鍵結，使CdSe/ZnS QDs具有pyrenyl group，pyrenyl group與奈米碳管管壁具有π-stacking非化學鍵結靜電力吸附。因此以雙官能基分子進行改質後之CdSe/ZnS QDs表面即具有pyrenyl group，因π-stacking現象存在而使CdSe/ZnS QDs可自組裝於奈米碳管管壁，利用CdSe/ZnS QDs受激發時放射之可見光，達到利用光學顯微鏡觀察奈米碳管之目的。本研究同時利用穿透式電子顯微鏡確認自我組裝於奈米碳管表面。

關鍵字

量子點 ； 奈米碳管 ； 雙官能基分子

並列摘要

This work is to present a simple visualization technique for carbon nanotubes (CNTs) observation in fluorescent optical microscope. A noncovalent coupling approach is proposed to conjugate fluorescent ZnS-capped CdSe quantum dots (QDs) to unmodified single-walled/multi-walled CNTs (SWCNTs/MWCNTs) via a bifunctional molecule, 1-(1-pyrenyl)-1-methanethiol, which contains mercapto and pyrenyl group. The pyrenyl group can interact strongly with the sidewall of CNT via noncovalent π-stacking, and the mercapto group was bound to the Zn atoms of ZnS-capped CdSe QDs, forming QDs-CNT complex. The fluorescent QDs-CNT complex makes it possible to observe CNTs directly by using fluorescent optical microscope. The success of QDs self-assembly to CNT’s sidewall were further verified by transmission electron microscope (TEM)

並列關鍵字

Quantum Dots ； Carbon nanotubes ； Bifunctional group molecule

參考文獻

1. S. Iijima, Nature 1991, 354, 56

3. S. Ravindran, S. Chaudhary, B. Colburn, M. Ozkan, C.S. Ozkan, Nano Lett. 2003, 3, 447

5. N. Nakashima, Y. Tomonari, H. Murakami, Chem. Lett. 2002, 638

6. R.J. Chen, Y.G. Zhang, D.W. Wang, H.G. Dai, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3838

7. W.C.W. Chan, S. Nie, Science 1998, 281, 2016