黑磷,又名磷烯,外观为黑色带有金属光泽的晶体,与白磷和红磷一起成为磷的同素异形体。且黑磷与白磷和红磷相比,反应活性最低,在空气中较为稳定,一般不会发生自燃。
从黑磷晶体到黑磷纳米材料的制备方法介绍:
机械剥离:机械剥离是对黑磷晶体施以物理机械力,将黑磷纳米片从层状的黑磷晶体中剥离出来。比如,科学家利用胶带从黑磷晶体中剥离黑磷纳米片。该方法的优点是简单易操作,不需要复杂的仪器设备;缺点是难以控制晶体尺寸、产量很低,难以实现大规模生产。
液相剥离:由于黑磷晶体是由黑磷纳米片层层叠加组成,采用超声波,通过控制超声的方式和强度,在溶剂分子的辅助下,将层与层之间的作用力打破,可以得到黑磷纳米片或纳米粒。该方法相对机械剥离产量提高很多,也成为目前制备黑磷纳米片最常用的方法。
电化学剥离:即对黑磷施加电压产生电流,使黑磷表面产生氧气,将黑磷纳米片撑开实现剥离。该方法剥离速度较快,半小时即可得到黑磷纳米片。
黑磷在生物科研实验中的应用:
光热治疗
黑磷对光的吸收范围很宽,特别是能有效吸收纳米附近的近红外光并产生光热效应。由于黑磷的光热效应,10微克/毫升的黑磷就可以使含水溶液在3分钟之内快速升高20℃。
光动力治疗
利用超声剥离方法制备了黑磷纳米片,发现黑磷纳米片在波长为纳米的近红外光照下,可以有效产生ROS,体内实验结果表明,黑磷纳米片可以有效抑制小鼠肿瘤生长。
药物运输
黑磷的结构特点是二维波浪状结构,比普通的二维材料如石墨烯具有更多的褶皱,这使得黑磷纳米片具有更高的比表面积,可以用来负载抗肿瘤药物。黑磷纳米片表面有磷酸根存在,因此它带有负电荷,可以通过静电作用,与带正电的药物分子结合。
生物成像及检测
黑磷纳米材料可以发射荧光,因此可对黑磷修饰并应用于生物检测。但由于黑磷纳米材料的荧光信号不强,因此,该方面应用主要用于体外检测。此外,黑磷纳米材料的比表面很大,可以与蛋白质或DNA等生物分子结合电化学或酶联免疫等方法用于生物分子的检测。