eFluor ナノクリスタル

eFluor ナノクリスタルは、半導体量子ドットで作られた蛍光体の一種です。ナノクリスタルは、表面に第一級アミン、カルボキシレート、または非官能基のいずれかとして提供することができ、研究者が選択した生体分子に結合できます。ナノクリスタルは、フローサイトメトリー、免疫組織化学、マイクロアレイ、生体内イメージング、顕微鏡検査に使用される一次抗体に結合できます。

eFluor ナノクリスタルの発光特性は、次のセクションで説明するように、主にそのサイズによって決まります。量子ドットの「サイズ」について議論する際には、半導体構造の物理的サイズと、関連するリガンドと親水性コーティングを含む量子ドット部分全体のサイズという、少なくとも 2 つの側面を考慮する必要があります。半導体構造のサイズは、以下の表に示されており、リガンドのない球状量子ドットの直径を反映しています。eFluor ナノクリスタルは、特許取得済みのポリエチレングリコール ( PEG ) 脂質層によって水分散性にされており、量子ドットの周囲の保護親水性コーティングとして機能するとともに、非特異的結合を減らす働きをします^[1]動的光散乱測定 によると、すべての eFluor ナノクリスタルの流体力学的半径は10 ～ 13 nm の範囲です。  

量子ドットは、π共役炭素結合フレームワークではなく半導体金属で構成されているため、フルオレセインやローダミンなどの有機染料に比べてユニークな蛍光体です。有機染料では、π共役フレームワークの長さ (量子閉じ込め)と側基(電子供与/吸引またはハロゲン) が分子の吸収スペクトルと発光スペクトルを決定する傾向があります。半導体量子ドットは、高エネルギーの入射光子によって結晶格子内に励起子が形成される量子閉じ込めの概念 (「箱の中の粒子」理論と呼ばれることが多い)にも基づいて機能します。励起子の電子と正孔の相互作用エネルギーは、量子ドットの物理的サイズを変更することで調整されます。吸収色と発光色は、より小さな量子ドットが励起子をより狭い物理的空間に閉じ込めてエネルギーを増大するように調整されます。あるいは、量子ドットが大きいほど励起子はより大きな物理的空間に閉じ込められ、電子と正孔の相互作用エネルギーが低下し、システムのエネルギーが減少します。上の表に示すように、CdSe 量子ドットの直径は放出エネルギーと関連しており、小さい量子ドットは青色の波長範囲 (高エネルギー) に向かって光子を放出し、大きい量子ドットは赤色の波長範囲 (低エネルギー) に向かって光子を放出します。

右側は、eFluor-605 ナノクリスタルの代表的な吸収スペクトル (青) と発光スペクトル (赤) です。ナノクリスタルの吸収スペクトルは、紫外線に向かって指数関数的に増加する背景に重ねられた多数のピークを示しています。ここで、最低エネルギー吸収ピークは 1S _{3 ⁄ 2} -1S _e遷移から発生し、^[4]量子ドットの物理的サイズと相関しています。^[3]一般に「第 1 励起子」と呼ばれ、ほとんどの量子ドットのサイズと濃度の両方を決定するために使用される主要な吸収特性です。

量子ドットの発光スペクトルは、スペクトルに赤色の裾引きがないガウス曲線を典型的に表すという点で、有機染料に比べて独特です。発光ピークの幅は、量子ドットのサイズ分散の不均一性を表します。サイズ分散が大きいと発光ピークが広くなり、サイズ分散が狭いと発光ピークが狭くなります。これは、多くの場合、半値全幅(FWHM) 値によって定量化されます。eFluor ナノクリスタルは、CdSe ナノクリスタルの場合は ≤30 nm FWHM、InGaP eFluor 700 ナノクリスタルの場合は ≤70 nm FWHMに指定されています。