一种手性一维半导体纳米材料的自组装制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机纳米材料领域，特别是涉及手性光学纳米材料，手性无机材料具有光学手性，所属技术领域为化学，物理，光学。
【背景技术】
[0002]纳米材料的尺寸介于1-100 nm尺度时，其性质具有明显不同于体相材料的特点，如小尺寸效应，量子限域效应等。因此，传统的块体材料做到纳米尺度带来了一场新材料领域的革命。在推动基础学科发展的同时，也在光学，电学，磁学等领域已得到长足发展，并创造了许多社会价值。
[0003]无机半导体纳米材料由于强的量子限域效应而表现出特殊的光、电、磁等特性，因此在光电器件、热电器件、传感等材料科学和生物领域具有非常大的应用前景。具有“手性特征”的无机纳米材料作为一类新兴的无机纳米功能材料，在手性催化、手性光学、手性传感、生物标志物检测方面已经证明具有特殊的优势。利用“手性结构”的特殊特征，手性光学材料更有助于获得高效的快响应非线性光学材料，可以用于制备高宽带空间调制器。
[0004]目前，手性光学纳米材料的制备通常有两种主要途径，一种是基于微加工技术制备各种手性螺旋一维纳米结构、手性结构的三维微米结构。另一种是基于化学法在溶液中合成制备手性无机纳米结构材料。
[0005]胶装半导体无机纳米粒子是一类由无机核和有机壳层组成的在溶液中稳定存在的纳米粒子。无机核本身具有很强的各向异性，而有机壳层分子之间常借助静电排斥作用使无机核无机纳米晶稳定分散在溶液中。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种手性半导体一维纳米材料的自组装制备方法，所制备的手性半导体一维纳米材料在近红外区具有手性特征，此类纳米材料吸收光谱、荧光光谱、圆二色光谱覆盖了近红外区。此类具有手性特征的手性纳米材料在化学，生物学，光学，电学，材料等相关科学技术领域具有重要的应用前景。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案是该方法主要是利用合成含巯基的手性氨基酸修饰的手性无机半导体纳米粒子，在室温下自组装获得，其包括以下步骤:
(1)将阳离子配位剂和手性分子溶解于同一溶剂，在pH值9~12范围内调节pH值至溶液澄清，在惰性气体保护下使其生成手性金属络合物，然后加入阴离子配位剂在60-120°C下加热反应成核，生长为含巯基的手性氨基酸修饰的手性无机半导体纳米粒子；
(2)将步骤(1)所得的手性无机半导体纳米粒子混合于分散溶剂中，手性无机半导体纳米粒子与分散溶剂的体积比例为0.1-10:1，手性无机半导体纳米粒子自组装成直径50-200 nm、长度为几微米到几十微米量级的手性纳米一维结构的手性一维半导体纳米材料。
[0008]进一步设置是所述的含巯基的手性氨基酸修饰的手性无机半导体纳米粒子为手性碲硫化铅(PbSTe)、手性砸硫化铅(PbSSe)、手性砸硫化汞(HgSSe)、手性碲硫化汞(HgSTe )、手性砸碲化铅(PbSeTe )手性硫化汞铅(PbHgS )、手性砸化汞铅(PbHgSe )或手性碲化汞铅(PbHgTe)。
[0009]进一步设置是手性纳米一维结构为手性一维纳米线、手性一维纳米带或手性一维纳米螺旋。
[0010]进一步设置是其所述的分散溶剂为水或其它极性比较大的溶剂，包括二甲基亚砜、乙醇、甲醇、异丙醇、乙腈。
[0011]进一步设置是所述步骤(1)中的保护气体选自氮气、氦气、氖气、氩气、氪气和氙气的一种或几种组合。
[0012]进一步设置是所述阳离子配位剂包括高氯酸铅、氯化铅、醋酸铅、硝酸铅，高氯酸汞、氯化汞、醋酸汞、硝酸汞等可溶性盐中的一种或几种。
[0013]进一步设置是所述手性分子包括半胱氨酸、盘尼西林胺、乙酰半胱氨酸、异丁基半胱氨酸、L-半胱氨酸甲酯、谷胱甘肽、青霉胺，双巯基联萘酚等含有巯基的手性分子或多肽的一种或者几种；或者手性分子为手性和非手性巯基化合物按摩尔比5-10:1混合，非手性巯基化合物包括巯基乙酸、巯基丙酸、巯基乙胺、巯基丙胺、巯基乙胍；或者手性分子由非手性的巯基分子作为过度配体1:1的比例连接手性分子构成。
[0014]进一步设置是阴离子配位剂包括碲、碲化氢、碲氢化钠、砸、砸化氢、砸氢化钠、硫脲、硫化钠、硫代乙酰胺以及硫化氢等含硫化合物。
[0015]进一步设置是所述步骤(2)自组装时间为0-30天。
[0016]进一步设置是所述的阳离子配位剂和手性分子摩尔比例为1:1_20，所述的阳离子配位剂和阴离子配位剂摩尔比例为1-20:1。
[0017]本发明所涉及的手性一维半导体纳米材料，是指至少一个维度在1-100 nm之间的无机半导体手性纳米材料。进一步能够用于光学，生物学，电学，磁学，材料学的手性纳米材料。本发明的手性一维半导体纳米材料作为手性表面分子探针的有机配位分子的手性和一维无机纳米机构在近红外区特征的圆二色吸收。手性纳米材料的手性特征由圆二色光谱谱图直接反映结构特征。
[0018]本专利的合成机理是:主要涉及合成手性有机分子稳定的无机纳米粒子，并在此基础上，通过部分移除手性有机壳层分子，依靠纳米粒子间的偶极-偶极作用力，手性分子间的氢键作用力、范德华力等弱相互作等作为驱动力，在常温下，自组装制备具有合金结构的半导体一维纳米线和一维纳米带和纳米螺旋。
[0019]下面结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明做进一步介绍。
【附图说明】
[0020]图1是实施例1中PbSTe纳米粒子的(a) TEM图含电子衍射图，(b)成分分析； 图2是实施例1中PbSTe纳米线的SEM图；
图3是实施例1中PbSTe纳米线的(a) TEM图含电子衍射图，(b)成分分析；
图4是实施例1中PbSTe纳米线的XRD衍射图谱；
图5是实施例1中PbSTe纳米线的(a)紫外可见区圆二色光谱图，(b)近红外区的圆二色光谱图。
【具体实施方式】
[0021]下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
[0022]实施例1
1.1.2 mmol Pb(C104)2溶于60 mL的超纯水中，加入2.8 mmol L/D半月光氨酸，用NaOH调节pH到11.2，将混合溶液在氮气下搅拌半小时后，在氮气流下往0.05g Al2Te3中加入4mL H2S04通入H 2Te气体，加热100°C回流得到PbSTe纳米粒子。如图la所示，lb谱图分析组成。
[0023]2.所得的纳米粒子在暗处放1-14天自组装成手性纳米线。如图2