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研究生: 吳寧育
Ning-Yu Wu
論文名稱: 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
指導教授: 游萃蓉
Tri-Rung Yew
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 材料科學工程學系
Materials Science and Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 88
中文關鍵詞: 量子點奈米碳管雙官能基分子
外文關鍵詞: Quantum Dots, Carbon nanotubes, Bifunctional group molecule
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  • 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。


    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)

    論文摘要 I Abstract II 誌謝 III 第一章 緒論 1 第二章 原理 3 2.1 量子點 3 2.1-1 背景介紹 3 2.1-2 一般半導性晶體能帶理論 5 2.1-3 半導性量子點體積量化現象 7 2.1-4 結論及量子點在本實驗之應用 12 2.2 奈米碳管 14 2.2-1 背景介紹 14 2.2-2 奈米碳管合成方法 14 2.2-3 奈米碳管結構 17 2.2-4 奈米碳管表面電性 20 2.2-5 結論及奈米碳管於本實驗之應用 21 2.3 雙官能基分子 22 2.3-1 背景介紹 22 2.3-2 雙官能基分子之選擇 22 2.3-3 結論及雙官能基分子在本實驗之應用 23 第三章 實驗流程與方法 27 3.1 雙官能基分子之合成 27 3.1-1 雙官能基分子合成流程圖 27 3.1-2 製備1-(1-pyrenyl)-1-bromomethane 29 3.1-3 製備1-(1-pyrenyl)-1-methanethioacetate 30 3.1-4 製備1-(1-pyrenyl)-1-methanethiol 31 3.2 自組裝CdSe/ZnS量子點於奈米碳管表面 34 3.2-1 製備pyrene-CdSe/ZnS量子點 36 3.2-2 製備CdSe/ZnS QDs-CNT complex 37 3.3 分析儀器 41 3.3-1 核磁共振儀 41 3.3-2 質譜儀 45 3.3-3 螢光光學顯微鏡 48 3.3-4 穿透式電子顯微鏡 49 第四章 實驗結果與討論 51 4.1 合成分子結構與組成鑑定 51 4.2 螢光顯微鏡觀測影像之結果 58 4.3 穿透式電子顯微鏡觀測影像之結果 70 4.4 討論 79 第五章 結論 82 第六章 未來研究方向 83 參考文獻 85

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