新型功能性纳米材料在设计和制备技术方面的进步为纳米医学的发展提供了很大的机遇。在过去十年中, 介孔碳纳米材料在制备和应用方面获得了巨大的进步。作为一种新型无机材料体系, 介孔碳纳米材料结合了介孔的结构以及碳质组成的特点, 显示出不同于传统介孔二氧化硅以及其它一些碳基材料体系(碳纳米管、石墨烯、富勒烯等)的优越特性。介孔碳纳米材料在药物的吸附与控释、光热治疗、协同治疗、肿瘤细胞的荧光标记、催化、生物传感、生物大分子的分离等诸多领域表现出其他多孔材料难以达到的优越性和应用潜力。本文对介孔碳纳米材料的制备和修饰技术进行介绍, 重点关注介孔碳纳米颗粒在药物负载和光热控释方面的应用, 最后对介孔碳纳米材料在生物医学领域的应用前景和所面临的关键问题进行讨论。

氧化锌具有良好电子传输性和高透光性, ZnO作为电子传输层已被广泛应用于聚合物太阳能电池。 但采用溶胶凝胶法和真空镀膜制备ZnO电子传输层, 因ZnO界面具有大量缺陷, 极大增加载流子复合。 抑制ZnO界面复合电流和改善ZnO界面接触性能, 是提高ZnO基电子传输层聚合物太阳能电池性能关键所在。 基于P3HT:PCBM反转型聚合物太阳能电池, 采用磁控溅射ZnO层, 研究了离子液功能化碳纳米粒子（ILCNs)修饰层或Ar/O2混合气体溅射沉积ZnO修饰层, 以及Ar/O2溅射ZnO界面层与ILCNs联合修饰ZnO界面的聚合物太阳能电池性能。 纯Ar和Ar/O2混合气体下一步溅射沉积ZnO电子传输层, 其电池效率分别为22%和28%。 经ILCNs修饰或Ar/O2溅射ZnO修饰层, 电池效率分别达到34%和31%, 并且分步溅射ZnO层并联合ILCNs修饰ZnO界面, 聚合物太阳能电池效率可提高到38%。 ZnO修饰型聚合物太阳能电池克服了电化学阻抗负阻效应, 降低了反向暗电流并显示出更好的整流特性。 研究表明, 采用ILCNs修饰ZnO层和分步溅射ZnO层能有效抑制ZnO界面缺陷和改善界面接触性能, 而采用分步溅射ZnO层与ILCNs联合修饰ZnO界面, 这种联合修饰ZnO界面方案, 更能增强ZnO层电子传输和提取能力, 是提高聚合物太阳能电池效率更为有效方案。Functionalized Carbon Nanopartilces

碳纳米粒子悬浮液具有良好的光限幅性质,是一种优良的宽波段光限幅材料。通过热传导方程和米氏散射理论建立了微气泡半径与入射光能量、碳纳米粒子悬浮液散射系数和透过率的理论模型。采用Matlab数值模拟了散射系数随微气泡尺寸因子的变化关系,碳纳米粒子悬浮液光限幅性能随入射光能量的变化规律。研究了气泡尺寸因子、入射激光能量以及波长对碳纳米粒子悬浮液光限幅特性的影响。研究发现当激光能量达到一定值时,微气泡的半径保持恒定,不再随入射激光能量的增加而增加。微气泡尺寸的增大对碳纳米粒子悬浮液的透过率有着显著的影响。同时,碳纳米粒子悬浮液对不同入射光波长和光能表现出不同的光限幅性能。研究结果为实验研究提供了理论指导。

以热解石墨为原料, 利用电化学方法, 制备了荧光碳纳米颗粒。系统地研究了在不同浓度、时间、pH值、温度等条件下, Pb2+离子对碳纳米颗粒荧光发射规律的影响。实验结果表明: Pb2+离子不改变光谱形状, 但可以降低荧光峰值强度; Pb2+离子作用荧光碳纳米颗粒的时间越长, 猝灭效率越低; pH值不同, 猝灭效率不同; 随着温度的升高, Pb2+离子对碳纳米颗粒荧光的猝灭效率逐步提高。其猝灭机理可能为电荷转移猝灭和动态猝灭。

以纯石墨作电极、乙二胺四乙酸二钠溶液作电解液制备了具有荧光性质的碳纳米颗粒。利用紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计分析了碳纳米颗粒的光吸收和荧光发射特征，利用透射电镜和电子能谱分析了碳纳米颗粒的尺寸、晶体状态和成分。结果表明，碳纳米颗粒仅有几纳米，呈分散状态; 在325 nm附近具有强的光吸收并表现出强的蓝光发射特征。研究了电解质溶液的种类、浓度等对碳纳米颗粒荧光发射的影响，讨论了碳纳米颗粒的荧光发射机理。