宏观块材碲化镉是一种II-VI族直接带隙半导体材料，是重要的红外光电材料。

• 直接带隙半导体: 块材CdTe具有~1.5 eV的直接带隙，其吸收边位于近红外区域。

当CdTe的尺寸缩小到其激子波尔半径（~7.3 nm）以下时，其电子和光学性质会发生质的飞跃，成为一种可在近红外区发光的经典量子点。

• 量子限域效应与尺寸可调谐的光致发光 (PL): 这是CdTe量子点最核心、最重要的特性。
  • 红光/近红外（NIR）发射: 由于块材CdTe的带隙本身就很小，其量子点的发光颜色主要覆盖了从绿光、黄光、红光到近红外的宽光谱范围。这一特性使其成为用于深层组织生物成像的理想荧光探针。
  • 优异的光学性能: 高质量的CdTe QDs具有高荧光量子产率、极窄的发射峰（颜色纯度高）、宽的吸收光谱和优异的光稳定性（远超有机染料）。

对于CdTe量子点，通过形成合金或引入掺杂离子，是进一步调控其光学和磁学性质的重要手段。

目标: 将其它II族（如Zn, Hg）或VI族（如S, Se）元素引入CdTe晶格中，形成三元或四元合金量子点。

• CdTeS / CdTeSe: 通过引入硫（S）或硒（Se），可以在保持尺寸不变的情况下，精确地调控其带隙和发光颜色。S的引入使发光蓝移，Se的引入可以进一步微调其在红光/近红外区的发射。
• CdHgTe: 通过引入带隙更窄的碲化汞（HgTe），可以使其发光颜色进一步红移至第二近红外（NIR-II）窗口，用于更高信噪比的深层组织成像。

目标: 将磁性离子（如锰Mn²⁺）掺入CdTe的晶格中，取代部分Cd²⁺的位置。

• 稀磁半导体: 这样得到的Mn:CdTe量子点是一种稀磁半导体，它既保留了半导体的光学特性，又引入了磁性。这使其在自旋电子学和多模态成像（荧光+磁共振）中具有独特的应用潜力。

碲化镉量子点（CdTe QDs）作为一种能够高效吸收可见光和近红外光的经典半导体，在光催化领域是一种极具潜力的光敏剂。

CdTe QDs可以作为高效的光吸收和能量/电子转移中心。

• 光催化产氢: CdTe QDs具有可调谐的带隙，可以高效地吸收太阳光并产生具有足够还原能力的电子-空穴对。通过与助催化剂（如铂、MoS₂）复合，其光生电子可以被用于还原水中的质子，产生氢气。
• 光催化CO₂还原: CdTe QDs产生的光生电子也可以被用于将二氧化碳（CO₂）还原为有价值的化学燃料。
• 挑战: CdTe QDs在光催化应用中的主要挑战是其严重的光腐蚀问题，即在光照下自身容易被氧化分解，导致催化活性下降。通过包覆稳定的核-壳结构是解决该问题的关键。

碲化镉量子点（CdTe QDs）凭借其独特的近红外（NIR）荧光特性，在生物成像领域，特别是需要深层组织穿透的应用中，具有不可替代的优势。

这是CdTe QDs在生物成像中最核心、最重要的应用。

• 原理: CdTe QDs的发光可以被方便地调谐到第一近红外（NIR-I, 700-900 nm）“生物窗口”。
• 核心优势:
  • 深层组织穿透: NIR光在生物组织中具有极低的散射和可忽略的自发荧光，因此可以实现对活体动物体内深层组织（如肿瘤、血管）的高分辨率、高信噪比荧光成像，其成像深度远超发射可见光的CdSe/CdS量子点。
  • 高光稳定性: 与容易光漂白的有机染料不同，CdTe QDs的荧光非常稳定，可以进行长时间的连续成像和追踪。

碲化镉量子点（CdTe QDs）在治疗领域的应用主要利用其作为光敏剂，或作为可追踪的药物载体。

这是CdTe QDs在癌症治疗中最具潜力的应用之一。

• 原理: CdTe QDs可以作为一种高效的光敏剂。在光照下，它可以从激发态将能量传递给周围的氧分子，产生大量具有强细胞毒性的单线态氧（¹O₂）。通过将CdTe QDs靶向递送到肿瘤部位，再用光照射，即可选择性地杀死癌细胞。

CdTe QDs的表面化学和光学特性使其成为一种智能的药物递送载体。

• 药物负载: CdTe QDs表面丰富的官能团可以通过共价键或非共价作用负载化疗药物。
• 成像指导的递送: CdTe QDs本身优异的近红外荧光特性，使其可以在递送药物的同时，实时地追踪药物在体内的运输、分布和富集过程，实现“可视化”的药物递送，是构建诊疗一体化（Theranostics）平台的理想选择。

碲化镉量子点（CdTe QDs）的固有毒性是其生物医学应用中最大的障碍和挑战。

• 核心毒性机制: CdTe QDs对哺乳动物细胞的毒性，主要来自于其在生理环境中（特别是在光照、氧化性或酸性条件下）降解并释放出的镉离子（Cd²⁺）和碲离子（Te²⁻）。
  • 镉离子 (Cd²⁺): 是一种剧毒的重金属离子，已被IARC列为1类致癌物。
  • 碲离子 (Te²⁻): 碲及其化合物也具有显著的毒性。

通过表面工程，在CdTe量子点（核）表面包覆一层致密的、化学性质更稳定的宽带隙半导体（壳），是隔绝其与生物环境接触、阻止离子释放、从而降低其毒性的最核心、最有效的策略。

• CdTe@CdS/ZnS 核-壳结构: 这是最经典的减毒策略。在CdTe核表面包覆一层硫化镉（CdS）或硫化锌（ZnS）壳。这层壳不仅能极大地提高CdTe的荧光量子产率和光稳定性，更重要的是，它能作为一道物理屏障，有效地阻止有毒的Cd²⁺和Te²⁻离子的泄漏，从而显著降低其细胞毒性。

高质量、尺寸均一的碲化镉量子点的合成，可以通过水相法或油相法实现。

这是制备水溶性CdTe QDs最常用、最简便的方法。

• 原理:
  1. 反应体系: 在水溶液中，将镉的前驱体（如CdCl₂, Cd(ClO₄)₂）与一种含硫醇的稳定剂（最常用的是巯基乙酸TGA或巯基丙酸MPA）混合，形成稳定的镉-硫醇络合物。
  2. 前驱体注入: 将新鲜制备的碲源（通常是H₂Te气体或其前体NaHTe）注入到上述溶液中。
  3. 加热熟化 (Refluxing): 将混合溶液在惰性气氛保护下，在一定温度下（通常是~100 °C）加热回流。在加热过程中，CdTe晶核会缓慢地生长和熟化（奥斯特瓦尔德熟化）。
• 尺寸调控: 通过精确地控制回流反应时间，可以方便地、可重复地制备出具有特定尺寸（即特定颜色）的CdTe量子点。反应时间越长，颗粒尺寸越大，发射光越红。

在高温有机溶剂中，通过热注射法也可以制备出结晶质量更高、尺寸更均一的油溶性CdTe量子点。

对碲化镉量子点（CdTe QDs）的精确表征是评估其光学性能和质量的关键。对其光学性质和结构的表征尤为重要。

• 吸收与荧光光谱: 紫外-可见-近红外吸收光谱和荧光分光光度计是表征CdTe QDs的核心技术。
  • 吸收光谱: 用于确定其第一激子吸收峰的位置，这个峰位直接反映了量子点的平均尺寸。
  • 发射光谱: 用于确定其发射波长（颜色）和发射峰的半峰宽（FWHM）。FWHM是评价样品尺寸均一性的关键指标，高质量的QDs其FWHM通常小于40 nm。
  • 荧光量子产率 (PLQY): 使用积分球测量其绝对量子产率，是评价其发光效率的最核心参数。

• 形貌、尺寸与晶格: 高分辨透射电子显微镜 (HRTEM) 是直接观察CdTe QDs尺寸、形貌和晶格结构的金标准。可以清晰地看到其晶格条纹，并确认其晶相（通常为闪锌矿）。
• 晶体结构: X射线衍射 (XRD)。用于确认CdTe QDs的晶体结构。由于纳米尺寸的量子限域效应，其衍射峰会比块材明显宽化。

碲化镉量子点的表面工程是其实现所有应用（特别是生物医学应用）的决定性步骤。其核心任务有两个：构建核-壳结构以钝化表面和降低毒性，以及进行配体交换或功能化以实现生物偶联。

这是获得高荧光量子产率、高稳定性和低毒性CdTe QDs的“金标准”策略。

• 原理: 在CdTe量子点（核）的表面外延生长一层化学性质更稳定、带隙更宽的半导体（壳），最常用的是硫化镉（CdS）或硫化锌（ZnS）。
• 优势:
  • 提高量子产率: 壳层可以有效地钝化核表面的缺陷，极大地提高辐射复合效率。
  • 提高稳定性: 壳层可以物理性地保护核，防止其在光照或氧化性环境中被腐蚀。
  • 降低毒性: 壳层可以作为一道物理屏障，有效地阻止有毒的Cd²⁺和Te²⁻离子的泄漏。

这是将CdTe QDs与生物系统连接，实现靶向递送和传感的关键。

• 原理: 水相合成的CdTe QDs表面天然包裹着一层带有羧基（-COOH）的硫醇配体（如TGA, MPA）。这些羧基是理想的“化学手柄”。
• 典型策略:
  • EDC/NHS化学: 这是最经典的生物偶联方法。利用EDC和NHS活化CdTe QDs表面的羧基，使其能够高效地与抗体、多肽、核酸适配体等生物分子上的氨基形成稳定的酰胺键，从而赋予CdTe QDs主动靶向特定细胞或组织的能力。