银凭借其独特的性能, 在医疗材料、 摄影、 电子、 成像等行业中应用广泛。 然而, 银离子被列为最具毒性的重金属离子之一, 会对环境以及人类的生命健康造成严重威胁。 为了灵敏、 特异性的检测水环境中的银离子浓度, 利用纳米金的优良光学猝灭性以及双链核酸适体捕获银离子能力更强的优点, 结合荧光能量共振转移原理, 提出一种用于检测水环境中银离子浓度的荧光适体传感器。 将修饰SH键的核酸适体与纳米金混合形成稳定的纳米结构, 并加入标记有FAM的核酸适体, 形成检测银离子浓度的工作溶液。 当不存在银离子时由于不匹配碱基C—C之间的排斥力导致两条核酸适体不结合, 反应体系中具有较强的荧光; 当存在银离子时, 双链核酸适体中不匹配的C—C能与银离子通过金属离子-碱基的相互作用形成稳定的C—Ag+—C碱基对, 这种复合结构的产生会拉近纳米金和荧光基团之间的距离, 使得荧光信号随着银离子浓度的增加而逐渐减弱。 根据加入银离子前后荧光强度的变化可实现银离子浓度的检测。 同时, 为了提高传感器的灵敏性和稳定性, 实验优化了工作溶液中纳米金与核酸适体的浓度比、 氯化钠浓度、 缓冲液的pH以及培养温度等参数。 结果表明, 当浓度为0.012 5 g·L-1的纳米金与5 μmol·L-1核酸适体的体积比为5∶1, NaCl浓度为260 mmol·L-1, 缓冲液pH 7, 培养温度为30 ℃时, 工作溶液初始荧光强度最强, 银离子检出限为10 nmol·L-1, 相关系数为R2=0.99。 此外, 该传感器对银离子的浓度检测表现出较好的特异性, 且具有操作简单、 灵敏和不引入有毒溶剂等优点, 在水环境中的银离子浓度检测领域有较好的应用前景。

利用贵金属纳米颗粒独特的物理特性, 设计具有信号放大功能的荧光适体传感器用于多巴胺的浓度检测。基于金属荧光增强效应通过在金纳米颗粒与荧光基团之间添加隔离层的手段实现荧光信号放大。将化学修饰了SH键的核酸适体与金纳米颗粒溶液混合, 形成稳定的Au-S键结构并与标记荧光基团的DNA互补链利用碱基互补配对原则结合。然后, 通过调节所设计的核酸适体5′所添加的碱基A的数量, 从而调节荧光基团与金纳米颗粒表面的距离。同时, 优化核酸适体与金纳米颗粒之间的浓度比以及所处的反应环境的pH值, 获得最佳的放大效率。最后对不同浓度的多巴胺进行测试。实验结果表明: 金纳米颗粒溶液与核酸适体在一定的浓度比之下, 在隔离层厚度为27个碱基A时, 最大的荧光增强倍数为2.35。多巴胺浓度检测的线性范围为20~100 nmol/L, 最低检测限为20 nmol/L。该传感器可以在纳米级有效调控隔离层厚度, 提供了一种稳定的信号放大策略。

超声法制备碳量子点过程简单, 成本低廉, 不易产生二次污染, 应用前景广泛。 为优化超声法制备碳量子点的各工艺参数, 制备了关键工艺参数不同的碳量子点样品, 测试其发射与激发光谱, 分析了量子点浓度, 溶剂种类, 辅助剂种类、 浓度, 超声功率、 时间等参数对碳量子点发光性能影响。 结果表明超声法制备的碳量子点具有激发光波长依赖性, 发射峰位置随激发波长的变化而发生明显改变; 碳量子点浓度增加, 发光强度由于非辐射能量传递和团聚作用, 先增大后减小; 由于溶剂效应, 碳量子点在乙醇中比在水中发光强度更强, 波长更短, 且浓度越大时波峰移动越明显; 相比盐酸, 以NaOH为辅助剂制备的碳量子点表面钝化程度高, 发光强度强; 增加辅助剂NaOH浓度可提高量子点表面钝化程度, 增大发光强度; 同等时间下增加超声功率或同等功率下适量增加超声时间, 可制备更多的碳量子点样品, 但超声时间过长, 碳量子点容易发生团聚猝灭现象。 以上影响因素分析为超声法制备碳量子点的工艺参数优化提供了理论基础, 有利于碳量子点大规模低成本的生产应用。

基于荧光共振能量转移的原理，以修饰于核酸适体上的FAM作为能量供体，以氧化石墨烯作为能量受体，构建了荧光适体传感器，分别对不同浓度的胰岛素和多巴胺进行检测.结果表明，胰岛素的线性检测范围为0.05~10 μmol/L，多巴胺的线性检测范围为1~500 μmol/L，当胰岛素和多巴胺检测浓度相同时，胰岛素检测信号远强于多巴胺.对胰岛素和多巴胺分别进行特异性实验，发现该传感器对胰岛素和多巴胺有较强的特异性.说明基于荧光共振能量转移的核酸适体传感器不仅可实现多种物质的微量检测，还具有较强的选择性，在生物和医药检测领域应用前景广阔.

为比对全积分球和半积分球在光路传输、输出信号上的差异, 根据积分球基本原理分别建立了全积分球和半积分球的光学传输模型, 推导了两种积分球在光纤探测方式下的输出信号强度表达式, 并从理论和实验上对这两种积分球的探测性能进行了比对。结果表明, 全积分球与半积分球的输出信号和探测灵敏度均与积分球涂层反射率、积分球半径、光纤数值孔径角有关; 半积分球性能是否优于全积分球取决于漫反射涂层以及平面反射镜反射率的选取。当理想情况下平面反射镜的反射率等于1时, 半积分球的信号强度是全积分球的2倍。

高硅氧发光玻璃因具有较好的热稳定性、 化学稳定性等优点, 成为极具潜力的荧光材料。 针对其仍存在发光强度较弱的问题, 从与发光性质紧密相关的制备工艺出发, 分析各关键工艺参数对高硅氧玻璃发光性质的影响具有重要的意义。 本文制备了关键工艺参数不同的Eu2+/Dy3+共掺高硅氧发光玻璃, 通过测试微孔表面结构参数、 发射光谱和红外吸收光谱等, 研究了分相温度、 溶液离子浓度和烧结温度等制备关键工艺参数对高硅氧发光玻璃光致发光性质的影响。 当分相温度不同时, 多孔玻璃微孔表面结构参数和高硅氧玻璃的发射光谱表明, 分相温度通过影响多孔玻璃的比表面积间接的影响高硅氧玻璃的发光性质, 多孔玻璃比表面积数值越大, 高硅氧玻璃发光强度越大。 当溶液离子浓度不同时, 高硅氧玻璃的发射光谱表明, 当溶液中Dy3+浓度增加, 高硅氧玻璃中Dy3+和Eu2+发光增强； 当Dy3+浓度大于0.1 mol·L-1时, 由于Dy3+的发光出现浓度猝灭效应, 高硅氧玻璃整体发光强度减弱。 当烧结温度不同时, 高硅氧玻璃的发射光谱和红外吸收光谱表明, 随着烧结温度升高, 高硅氧玻璃中—OH残留量减少, 发光强度增强； 当烧结温度大于1 000 ℃时, 高硅氧玻璃出现析晶, 发光强度减弱。

采用高温熔融法制备了Tb3+单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb3+在不同基质中从7F6 到5D3和 5D4能级的实验振子强度, 解释了不同基质中Tb3+发射光谱的变化原因。结果表明: 因为对称性差, 在磷酸盐玻璃基质中, Tb3+在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中, Tb3+ 的5D3能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到5D4能级, 故5D3能级发光(413 nm和436 nm)不明显; 在磷酸盐基质中, Tb3+的5D3能级上的粒子数较少, 没有交叉弛豫产生, 故5D3能级发光最强。在3种基质中, Tb3+从5D4能级发射的特征峰489, 542, 585, 620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐, 与Tb3+在不同基质中从7F6 到 5D4能级的实验振子强度顺序一致。

采用双高斯函数拟合不同中心波长和带宽的LED芯片光谱，并根据荧光分光光度计的测量结果推算不同LED芯片激发下的Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的发射光谱和色温。结果表明，当芯片带宽不变，中心波长从370 nm右移到378 nm时，Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温逐渐下降。当芯片中心波长不变，带宽从10 nm增加到25 nm时，Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃的色温变化与中心波长有关。在芯片发光稳定的前提下，带宽变化对Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃色温的影响小于中心波长改变的影响，故当Ce/Tb/Eu共掺发光玻璃应用于LED发光时，需优先选择芯片的中心波长。

采用高温熔融法制备了Eu单掺和Ce-Tb-Eu共掺的钙硼硅酸盐发光玻璃。使用荧光分光光度计测量了样品的发射与激发光谱, 并通过激发、发射光谱和CIE色度坐标对其发光特性进行了研究。结果表明: 改变玻璃基质提高其光学碱度, 可以大幅度增加Eu3+/Eu2+比例, 增强Eu3+的红光发射。在378 nm单色光激发下, Ce-Tb-Eu共掺发光玻璃的发射光谱中同时观测到了蓝光、绿光和较强的红光特征峰。通过调节Tb、Eu的比例, 可以使样品发射光谱的色坐标在白光区域内变化, 实现白光调控。