ナノ粒子、およびナノ粒子の製造方法
【課題】発光強度の強いナノ粒子を提供する。
【解決手段】ナノ粒子１０は、炭化水素１と、シリコンナノ粒子２とを備える。炭化水素１は、８個のカーボンが繋がった構造、６個のカーボンが繋がった構造、８個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造、２個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造、および１個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造のいずれかからなる。シリコンナノ粒子２は、炭化水素１のカーボンまたは酸素に接続される。そして、シリコンナノ粒子は、２〜３ｎｍの粒径を有する。
【解決手段】ナノ粒子１０は、炭化水素１と、シリコンナノ粒子２とを備える。炭化水素１は、８個のカーボンが繋がった構造、６個のカーボンが繋がった構造、８個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造、２個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造、および１個のカーボンと１個の酸素とが繋がった構造のいずれかからなる。シリコンナノ粒子２は、炭化水素１のカーボンまたは酸素に接続される。そして、シリコンナノ粒子は、２〜３ｎｍの粒径を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子、およびナノ粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザアブレーションを用いてシリコン（Ｓｉ）のナノ粒子を製造する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
この方法は、二酸化炭素からなる超臨界流体中に単結晶シリコンを保持し、２００ｍＪ／パルス以上の強度を有するレーザ光を単結晶シリコンに照射して約２ｎｍの直径を有するシリコンナノを製造するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第１０／１４３２２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のレーザアブレーションを用いて製造したシリコンナノ粒子は、発光強度が弱いという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光強度の強いナノ粒子を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、発光強度の強いナノ粒子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子は、炭化水素と、シリコンナノ粒子とを備える。シリコンナノ粒子は、炭化水素に含まれるカーボンまたは酸素に接続される。
【０００９】
また、この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子の製造方法は、透明体からなる容器にシリコンの粉体および有機溶媒を入れる第１の工程と、シリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する第２の工程と、シリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながらパルスレーザをシリコンの粉体に照射する第３の工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子は、炭化水素のカーボンまたは酸素にシリコンナノ粒子が接続されたものである。その結果、ナノ粒子は、従来の超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子よりも強い強度で発光する。
【００１１】
従って、ナノ粒子の発光強度を強くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態によるナノ粒子の概念図である。
【図２】図１に示すナノ粒子の第１の具体例を示す概念図である
【図３】図１に示すナノ粒子の第２の具体例を示す概念図である。
【図４】図１に示すナノ粒子の第３の具体例を示す概念図である。
【図５】図１に示すナノ粒子の第４の具体例を示す概念図である。
【図６】図１に示すナノ粒子の第５の具体例を示す概念図である。
【図７】図１に示すナノ粒子の第６の具体例を示す概念図である。
【図８】図１に示すナノ粒子の第７の具体例を示す概念図である。
【図９】図１に示すナノ粒子の第８の具体例を示す概念図である。
【図１０】図１に示すナノ粒子の第９の具体例を示す概念図である。
【図１１】図１に示すナノ粒子の第１０の具体例を示す概念図である。
【図１２】図１に示すナノ粒子の第１１の具体例を示す概念図である。
【図１３】図１に示すナノ粒子の第１２の具体例を示す概念図である。
【図１４】図１に示すナノ粒子を製造する製造装置の概略図である。
【図１５】図１４に示す攪拌子の概略図である。
【図１６】図１に示すナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図１７】図１６に示す工程に従ってナノ粒子を製造するときの概念図である。
【図１８】フォトルミネッセンスの測定結果を示す図である。
【図１９】ナノ粒子の粒径の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態によるナノ粒子の概念図である。図１を参照して、この発明の実施の形態によるナノ粒子１０は、炭化水素１と、シリコンナノ粒子２とを備える。
【００１５】
炭化水素１は、カーボン（Ｃ）と水素（Ｈ）とが結合した構造、またはカーボン（Ｃ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合した構造からなる。シリコンナノ粒子２は炭化水素１に接続される。そして、シリコンナノ粒子は、２〜３ｎｍの粒径を有する。
【００１６】
図２は、図１に示すナノ粒子１０の第１の具体例を示す概念図である。図２を参照して、ナノ粒子１０−１は、オクテン１−１と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−１は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−１は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１５個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１７】
図３は、図１に示すナノ粒子１０の第２の具体例を示す概念図である。図３を参照して、ナノ粒子１０−２は、オクテン１−２と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−２は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−２は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１４個の水素（Ｈ）が７個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１８】
図４は、図１に示すナノ粒子１０の第３の具体例を示す概念図である。図４を参照して、ナノ粒子１０−３は、オクテン１−３と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−３は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−３は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１５個の水素（Ｈ）が７個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１９】
図５は、図１に示すナノ粒子１０の第４の具体例を示す概念図である。図５を参照して、ナノ粒子１０−４は、オクタン１−４と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタン１−４は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタン１−４は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２０】
図６は、図１に示すナノ粒子１０の第５の具体例を示す概念図である。図６を参照して、ナノ粒子１０−５は、オクタン１−５と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタン１−５は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタン１−５は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２１】
図７は、図１に示すナノ粒子１０の第６の具体例を示す概念図である。図７を参照して、ナノ粒子１０−６は、ヘキサン１−６と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−６は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−６は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１２個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２２】
図８は、図１に示すナノ粒子１０の第７の具体例を示す概念図である。図８を参照して、ナノ粒子１０−７は、ヘキセン１−７と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキセン１−７は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキセン１−７は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１１個の水素（Ｈ）が５個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２３】
図９は、図１に示すナノ粒子１０の第８の具体例を示す概念図である。図９を参照して、ナノ粒子１０−８は、ヘキサン１−８と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−８は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−８は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１３個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２４】
図１０は、図１に示すナノ粒子１０の第９の具体例を示す概念図である。図１０を参照して、ナノ粒子１０−９は、ヘキサン１−９と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−９は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−９は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１３個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２５】
図１１は、図１に示すナノ粒子１０の第１０の具体例を示す概念図である。図１１を参照して、ナノ粒子１０−１０は、オクタノール１−１０と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタノール１−１０は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタノール１−１０は、８個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなり、１個の酸素（Ｏ）は、右端に配置される。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２６】
図１２は、図１に示すナノ粒子１０の第１１の具体例を示す概念図である。図１２を参照して、ナノ粒子１０−１１は、エタノール１−１１と、シリコンナノ粒子２とを備える。エタノール１−１１は、図１に示す炭化水素１の具体例である。エタノール１−１１は、２個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、５個のＨが２個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、２個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなり、１個の酸素（Ｏ）は、右端に配置される。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２７】
図１３は、図１に示すナノ粒子１０の第１２の具体例を示す概念図である。図１３を参照して、ナノ粒子１０−１２は、メタノール１−１２と、シリコンナノ粒子２とを備える。メタノール１−１２は、図１に示す炭化水素１の具体例である。メタノール１−１２は、１個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、３個の水素（Ｈ）が１個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、１個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２８】
なお、上記においては、１個のオクテン１−１〜１−３、１個のオクタン１−４，１−５、１個のヘキサン１−６，１−８，１−９、１個のヘキセン１−７、１個のオクタノール１−１０、１個のエタノール１−１１および１個のメタノール１−１２がシリコンナノ粒子２に結合していると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、オクテン１−１〜１−３、オクタン１−４，１−５、ヘキサン１−６，１−８，１−９、ヘキセン１−７、オクタノール１−１０、エタノール１−１１およびメタノール１−１２は、複数個がシリコンナノ粒子２に結合していてもよい。
【００２９】
また、オクテン１−１〜１−３、オクタン１−４，１−５、ヘキサン１−６，１−８，１−９、ヘキセン１−７、オクタノール１−１０、エタノール１−１１およびメタノール１−１２は、カーボン（Ｃ）、またはカーボン（Ｃ）および酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がった構造でなくてもよく、ジグザグ状に繋がった構造、または枝分かれした構造等であってもよく、一般的には、どのような構造からなっていてもよい。
【００３０】
図１４は、図１に示すナノ粒子１０を製造する製造装置の概略図である。図１４を参照して、製造装置１００は、スターラー１１０と、攪拌子１２０と、容器１３０と、ミラー１４０，１６０，１７０，１８０と、レンズ１５０と、レーザ装置１９０とを備える。
【００３１】
容器１３０は、四角柱の形状を有し、ガラス、石英およびサファイアのいずれかからなる。なお、容器１３０は、四角柱以外の形状からなっていてもよい。攪拌子１２０は、容器１３０の内部に設置される。そして、攪拌子１２０が入れられた容器１３０は、スターラー１１０上に設置される。
【００３２】
レーザ装置１９０は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザからなり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍波である５３２ｎｍの波長を有するレーザ光を出射する。このレーザ光は、パルス幅が１０ｎｓｅｃであり、繰返し周波数が２０Ｈｚであり、フルーエンスが０．８Ｊ／ｃｍ２であるパルス光からなる。
【００３３】
ミラー１８０は、レーザ装置１９０から出射されたレーザ光をミラー１７０の方向へ反射する。ミラー１７０は、ミラー１８０によって反射されたレーザ光をミラー１６０の方向へ反射する。ミラー１６０は、ミラー１７０によって反射されたレーザ光をレンズ１５０の方向へ反射する。
【００３４】
レンズ１５０は、ミラー１６０によって反射されたレーザ光を集光してミラー１４０に導く。ミラー１４０は、レンズ１５０によって集光されたレーザ光を容器１３０へ照射する。
【００３５】
攪拌子１２０は、スターラー１１０から磁力を受け、その受けた磁力によって回転し、容器１３０内の溶液２００を攪拌する。この場合、攪拌子１２０の回転数は、１２００ｒｐｍである。スターラー１１０は、磁力によって攪拌子１２０を回転させる。
【００３６】
図１５は、図１４に示す攪拌子１２０の概略図である。図１５を参照して、攪拌子１２０は、磁石１２１と、保護膜１２２と、帯状部材１２３とを含む。磁石１２１は、角柱形状からなり、例えば、六角形の断面形状を有する。そして、磁石１２１は、スターラー１１０に保持された磁石と逆極性を有する。
【００３７】
保護膜１２２は、例えば、テフロン（登録商標）からなり、磁石１２１を覆う。なお、保護膜１２２が磁石１２１を覆うのは、磁石１２１が容器１３０の内壁を傷付けるのを防止するためである。帯状部材１２３は、テフロン（登録商標）からなり、磁石１２１の長さ方向の略中央部において保護膜１２２を覆うように配置される。
【００３８】
攪拌子１２０の磁石１２１は、スターラー１１０の磁石と逆極性を有するため、例えば、スターラー１１０の磁石が反時計回りに回転すると、磁石１２１は、スターラー１１０の磁石から矢印１２７の方向へ磁力を受け、攪拌子１２０は、矢印１２４の方向へ回転する。その結果、攪拌子１２０は、容器１３０内の溶液２００を攪拌する。この場合、攪拌子１２０は、帯状部材１２３を有するので、保護膜１２２のうち、帯状部材１２３によって覆われた部分以外の部分は、容器１３０の底面に接しず、保護膜１２２と容器１３０との間に隙間が形成される。その結果、攪拌子１２０は、スターラー１１０の磁石が反時計回りに回転することによって、矢印１２４の方向に回転し易くなる。
【００３９】
再び、図８を参照して、溶液２００は、例えば、シリコンの粉体とオクチンとからなる。そして、溶液２００は、２ｍｇのシリコンの粉体を３ｍｌのオクチンに入れることによって作製される。この場合、シリコンの粉体は、例えば、１００μｍの粒径を有する。
【００４０】
なお、溶液２００は、オクチンに代えて、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれかを含んでいてもよい。この場合も、溶液２００は、２ｍｇのシリコンの粉体を３ｍｌの有機溶媒（＝オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれか）に入れることによって作製される。
【００４１】
図１６は、図１に示すナノ粒子１０の製造方法を示す工程図である。
【００４２】
図１６を参照して、ナノ粒子１０の製造が開始されると、上述した方法によって、シリコンの粉体と有機溶媒（＝オクチン、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれか）とを容器１３０に入れ、溶液２００を作製する（ステップＳ１）。
【００４３】
そして、溶液２００を入れた容器１３０をスターラー１１０上に配置し、攪拌子１２０を容器２００内に入れる。この場合、容器１３０の温度は、室温であり、圧力は、大気圧である。つまり、容器１３０は、常温および常圧下でスターラー１１０上に配置される。
【００４４】
その後、スターラー１１０の磁石を所定の方向に回転し、攪拌子１２０によってシリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する（ステップＳ２）。
【００４５】
そうすると、攪拌子１２０によってシリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながら、レーザ装置１９０を用いて、上述したレーザ光（パルス光）を容器１３０内の溶液２００に照射する（ステップＳ３）。
【００４６】
そして、５分〜１００分、レーザ光を溶液２００に照射すると、レーザ光の照射を停止する。これによって、ナノ粒子１０が製造される。
【００４７】
このように、ナノ粒子１０は、シリコンの粉体と有機溶媒とからなる溶液２００を攪拌しながらレーザ光を照射して製造される。これは、ナノ粒子１０の製造効率を高くするとともに、ナノ粒子１０の粒径を均一化するためである。つまり、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌しない場合、レーザ光がシリコンの粉体に照射される割合が減少し、製造されるナノ粒子１０の量が減少するとともに、ナノ粒子１０の粒径が不均一になるので、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌し、レーザ光がシリコンの粉体に照射される割合を高くし、粒径の均一性が良い多くのナノ粒子１０を製造するためである。
【００４８】
従って、この発明の実施の形態においては、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌しながらレーザ光を溶液２００に照射することにしている（ステップＳ２，Ｓ３参照）。
【００４９】
なお、ステップＳ１において、オクチンを有機溶媒として容器１３０に入れると、図２から図６に示すナノ粒子１０−１〜１０−５が製造され、ヘキセンを有機溶媒として容器１３０に入れると、図７から図１０に示すナノ粒子１０−６〜１０−９が製造され、オクタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１１に示すナノ粒子１０−１０が製造され、エタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１２に示すナノ粒子１０−１１が製造され、メタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１３に示すナノ粒子１０−１２が製造される。
【００５０】
図１７は、図１６に示す工程に従ってナノ粒子を製造するときの概念図である。図１７を参照して、レーザ光を照射する前、１００μｍの粒径を有するシリコンの粉体２１０が溶液２００中に存在する（（ａ）参照）。
【００５１】
そして、レーザ光を溶液２００に照射してアブレーションを行なうと、ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とが溶液２００中に存在する（（ｂ）参照）。
【００５２】
ナノ粒子１０およびシリコンの粉体２１０が存在する溶液２００を遠心分離器にセットし、ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とを分離する。この場合、回転数は、４５００ｒｐｍであり、時間は、１２０分である。
【００５３】
ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とが分離すると、ナノ粒子１０は、溶液２００の上部に集まり、シリコンの粉体２１０は、溶液２００の下部に集まる。そこで、ナノ粒子１０だけをすくい、別の容器に入れる。
【００５４】
ナノ粒子１０だけが存在する溶液に波長４５７．９ｎｍのレーザ光を照射し、ナノ粒子１０のフォトルミネッセンスを測定した。図１８は、フォトルミネッセンスの測定結果を示す図である。図１８において、縦軸は、強度を表し、横軸は、波長およびフォトンエネルギーを表す。また、曲線ｋ１〜ｋ５は、それぞれ、有機溶媒としてオクチン、オクタノール、エタノール、メタノールおよびヘキセンを用いて製造されたナノ粒子のフォトルミネッセンスを示す。
【００５５】
図１８を参照して、ナノ粒子は、白色で発光し、ナノ粒子の発光のピーク波長は、約５３０ｎｍである（曲線ｋ１〜ｋ５参照）。そして、有機溶媒としてオクチンを用いた場合、ナノ粒子の発光強度が最も強く（曲線ｋ１参照）、超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子の発光強度よりも約１００倍以上強い。
【００５６】
このように、常温および常圧下の有機溶媒中におけるシリコンのレーザアブレーションによって製造されたナノ粒子１０は、従来の超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子よりも１００倍以上強く発光することが実証された。
【００５７】
図１９は、ナノ粒子の粒径の分布を示す図である。図１９において、縦軸は、粒子の個数を表し、横軸は、粒径を表す。なお、図１９に示す粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて撮影した画像を解析して得られたものである。
【００５８】
図１９を参照して、ナノ粒子１０の粒径は、２〜３ｎｍが最も多い。２〜３ｎｍの粒径は、超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子の粒径よりも小さい。
【００５９】
従って、常温および常圧下の有機溶媒中におけるシリコンのレーザアブレーションという非常に簡単な製造方法を用いて、２〜３ｎｍの粒径を有するナノ粒子１０を得られることが実証された。
【００６０】
上述したように、この発明の実施の形態によるナノ粒子は、炭化水素１にシリコンナノ粒子２が接続されたものからなる。そして、シリコンナノ粒子は、炭化水素１を構成するカーボンまたは酸素に接続される。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明は、ナノ粒子、およびナノ粒子の製造方法に適用される。
【符号の説明】
【００６３】
１ 炭化水素、２ シリコンナノ粒子、１０，１０−１〜１０−１２ ナノ粒子、１００ 製造装置、１１０ スターラー、１２０ 攪拌子、１２１ 磁石、１２２ 保護膜、１２３ 帯状部材、１３０ 容器、１４０，１６０，１７０，１８０ ミラー、１５０ レンズ、１９０ レーザ装置、２００ 溶液、２１０ 粉体。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ナノ粒子、およびナノ粒子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザアブレーションを用いてシリコン（Ｓｉ）のナノ粒子を製造する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
この方法は、二酸化炭素からなる超臨界流体中に単結晶シリコンを保持し、２００ｍＪ／パルス以上の強度を有するレーザ光を単結晶シリコンに照射して約２ｎｍの直径を有するシリコンナノを製造するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第１０／１４３２２５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のレーザアブレーションを用いて製造したシリコンナノ粒子は、発光強度が弱いという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、発光強度の強いナノ粒子を提供することである。
【０００７】
また、この発明の別の目的は、発光強度の強いナノ粒子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子は、炭化水素と、シリコンナノ粒子とを備える。シリコンナノ粒子は、炭化水素に含まれるカーボンまたは酸素に接続される。
【０００９】
また、この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子の製造方法は、透明体からなる容器にシリコンの粉体および有機溶媒を入れる第１の工程と、シリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する第２の工程と、シリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながらパルスレーザをシリコンの粉体に照射する第３の工程とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の実施の形態によれば、ナノ粒子は、炭化水素のカーボンまたは酸素にシリコンナノ粒子が接続されたものである。その結果、ナノ粒子は、従来の超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子よりも強い強度で発光する。
【００１１】
従って、ナノ粒子の発光強度を強くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態によるナノ粒子の概念図である。
【図２】図１に示すナノ粒子の第１の具体例を示す概念図である
【図３】図１に示すナノ粒子の第２の具体例を示す概念図である。
【図４】図１に示すナノ粒子の第３の具体例を示す概念図である。
【図５】図１に示すナノ粒子の第４の具体例を示す概念図である。
【図６】図１に示すナノ粒子の第５の具体例を示す概念図である。
【図７】図１に示すナノ粒子の第６の具体例を示す概念図である。
【図８】図１に示すナノ粒子の第７の具体例を示す概念図である。
【図９】図１に示すナノ粒子の第８の具体例を示す概念図である。
【図１０】図１に示すナノ粒子の第９の具体例を示す概念図である。
【図１１】図１に示すナノ粒子の第１０の具体例を示す概念図である。
【図１２】図１に示すナノ粒子の第１１の具体例を示す概念図である。
【図１３】図１に示すナノ粒子の第１２の具体例を示す概念図である。
【図１４】図１に示すナノ粒子を製造する製造装置の概略図である。
【図１５】図１４に示す攪拌子の概略図である。
【図１６】図１に示すナノ粒子の製造方法を示す工程図である。
【図１７】図１６に示す工程に従ってナノ粒子を製造するときの概念図である。
【図１８】フォトルミネッセンスの測定結果を示す図である。
【図１９】ナノ粒子の粒径の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態によるナノ粒子の概念図である。図１を参照して、この発明の実施の形態によるナノ粒子１０は、炭化水素１と、シリコンナノ粒子２とを備える。
【００１５】
炭化水素１は、カーボン（Ｃ）と水素（Ｈ）とが結合した構造、またはカーボン（Ｃ）、酸素（Ｏ）および水素（Ｈ）が結合した構造からなる。シリコンナノ粒子２は炭化水素１に接続される。そして、シリコンナノ粒子は、２〜３ｎｍの粒径を有する。
【００１６】
図２は、図１に示すナノ粒子１０の第１の具体例を示す概念図である。図２を参照して、ナノ粒子１０−１は、オクテン１−１と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−１は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−１は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１５個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１７】
図３は、図１に示すナノ粒子１０の第２の具体例を示す概念図である。図３を参照して、ナノ粒子１０−２は、オクテン１−２と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−２は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−２は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１４個の水素（Ｈ）が７個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１８】
図４は、図１に示すナノ粒子１０の第３の具体例を示す概念図である。図４を参照して、ナノ粒子１０−３は、オクテン１−３と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクテン１−３は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクテン１−３は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１５個の水素（Ｈ）が７個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００１９】
図５は、図１に示すナノ粒子１０の第４の具体例を示す概念図である。図５を参照して、ナノ粒子１０−４は、オクタン１−４と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタン１−４は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタン１−４は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２０】
図６は、図１に示すナノ粒子１０の第５の具体例を示す概念図である。図６を参照して、ナノ粒子１０−５は、オクタン１−５と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタン１−５は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタン１−５は、８個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった８個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２１】
図７は、図１に示すナノ粒子１０の第６の具体例を示す概念図である。図７を参照して、ナノ粒子１０−６は、ヘキサン１−６と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−６は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−６は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１２個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２２】
図８は、図１に示すナノ粒子１０の第７の具体例を示す概念図である。図８を参照して、ナノ粒子１０−７は、ヘキセン１−７と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキセン１−７は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキセン１−７は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１１個の水素（Ｈ）が５個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端の２個のカーボン（Ｃ）は、二重結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２３】
図９は、図１に示すナノ粒子１０の第８の具体例を示す概念図である。図９を参照して、ナノ粒子１０−８は、ヘキサン１−８と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−８は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−８は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１３個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端から２個目のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２４】
図１０は、図１に示すナノ粒子１０の第９の具体例を示す概念図である。図１０を参照して、ナノ粒子１０−９は、ヘキサン１−９と、シリコンナノ粒子２とを備える。ヘキサン１−９は、図１に示す炭化水素１の具体例である。ヘキサン１−９は、６個のカーボン（Ｃ）が直鎖状に繋がり、１３個の水素（Ｈ）が６個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、６個のカーボン（Ｃ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった６個のカーボン（Ｃ）のうち、右端のカーボン（Ｃ）に接続される。
【００２５】
図１１は、図１に示すナノ粒子１０の第１０の具体例を示す概念図である。図１１を参照して、ナノ粒子１０−１０は、オクタノール１−１０と、シリコンナノ粒子２とを備える。オクタノール１−１０は、図１に示す炭化水素１の具体例である。オクタノール１−１０は、８個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、１７個の水素（Ｈ）が８個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、８個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなり、１個の酸素（Ｏ）は、右端に配置される。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２６】
図１２は、図１に示すナノ粒子１０の第１１の具体例を示す概念図である。図１２を参照して、ナノ粒子１０−１１は、エタノール１−１１と、シリコンナノ粒子２とを備える。エタノール１−１１は、図１に示す炭化水素１の具体例である。エタノール１−１１は、２個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、５個のＨが２個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、２個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなり、１個の酸素（Ｏ）は、右端に配置される。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２７】
図１３は、図１に示すナノ粒子１０の第１２の具体例を示す概念図である。図１３を参照して、ナノ粒子１０−１２は、メタノール１−１２と、シリコンナノ粒子２とを備える。メタノール１−１２は、図１に示す炭化水素１の具体例である。メタノール１−１２は、１個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がり、３個の水素（Ｈ）が１個のカーボン（Ｃ）に結合した構造からなる。そして、１個のカーボン（Ｃ）および１個の酸素（Ｏ）は、単結合からなる。シリコンナノ粒子２は、直鎖状に繋がった１個の酸素（Ｏ）に接続される。この１個の酸素（Ｏ）には、本来、１個の水素（Ｈ）が結合しているが、酸素（Ｏ）と水素（Ｈ）との結合が切れて酸素（Ｏ）がシリコンナノ粒子２に接続される。
【００２８】
なお、上記においては、１個のオクテン１−１〜１−３、１個のオクタン１−４，１−５、１個のヘキサン１−６，１−８，１−９、１個のヘキセン１−７、１個のオクタノール１−１０、１個のエタノール１−１１および１個のメタノール１−１２がシリコンナノ粒子２に結合していると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、オクテン１−１〜１−３、オクタン１−４，１−５、ヘキサン１−６，１−８，１−９、ヘキセン１−７、オクタノール１−１０、エタノール１−１１およびメタノール１−１２は、複数個がシリコンナノ粒子２に結合していてもよい。
【００２９】
また、オクテン１−１〜１−３、オクタン１−４，１−５、ヘキサン１−６，１−８，１−９、ヘキセン１−７、オクタノール１−１０、エタノール１−１１およびメタノール１−１２は、カーボン（Ｃ）、またはカーボン（Ｃ）および酸素（Ｏ）が直鎖状に繋がった構造でなくてもよく、ジグザグ状に繋がった構造、または枝分かれした構造等であってもよく、一般的には、どのような構造からなっていてもよい。
【００３０】
図１４は、図１に示すナノ粒子１０を製造する製造装置の概略図である。図１４を参照して、製造装置１００は、スターラー１１０と、攪拌子１２０と、容器１３０と、ミラー１４０，１６０，１７０，１８０と、レンズ１５０と、レーザ装置１９０とを備える。
【００３１】
容器１３０は、四角柱の形状を有し、ガラス、石英およびサファイアのいずれかからなる。なお、容器１３０は、四角柱以外の形状からなっていてもよい。攪拌子１２０は、容器１３０の内部に設置される。そして、攪拌子１２０が入れられた容器１３０は、スターラー１１０上に設置される。
【００３２】
レーザ装置１９０は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザからなり、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍波である５３２ｎｍの波長を有するレーザ光を出射する。このレーザ光は、パルス幅が１０ｎｓｅｃであり、繰返し周波数が２０Ｈｚであり、フルーエンスが０．８Ｊ／ｃｍ２であるパルス光からなる。
【００３３】
ミラー１８０は、レーザ装置１９０から出射されたレーザ光をミラー１７０の方向へ反射する。ミラー１７０は、ミラー１８０によって反射されたレーザ光をミラー１６０の方向へ反射する。ミラー１６０は、ミラー１７０によって反射されたレーザ光をレンズ１５０の方向へ反射する。
【００３４】
レンズ１５０は、ミラー１６０によって反射されたレーザ光を集光してミラー１４０に導く。ミラー１４０は、レンズ１５０によって集光されたレーザ光を容器１３０へ照射する。
【００３５】
攪拌子１２０は、スターラー１１０から磁力を受け、その受けた磁力によって回転し、容器１３０内の溶液２００を攪拌する。この場合、攪拌子１２０の回転数は、１２００ｒｐｍである。スターラー１１０は、磁力によって攪拌子１２０を回転させる。
【００３６】
図１５は、図１４に示す攪拌子１２０の概略図である。図１５を参照して、攪拌子１２０は、磁石１２１と、保護膜１２２と、帯状部材１２３とを含む。磁石１２１は、角柱形状からなり、例えば、六角形の断面形状を有する。そして、磁石１２１は、スターラー１１０に保持された磁石と逆極性を有する。
【００３７】
保護膜１２２は、例えば、テフロン（登録商標）からなり、磁石１２１を覆う。なお、保護膜１２２が磁石１２１を覆うのは、磁石１２１が容器１３０の内壁を傷付けるのを防止するためである。帯状部材１２３は、テフロン（登録商標）からなり、磁石１２１の長さ方向の略中央部において保護膜１２２を覆うように配置される。
【００３８】
攪拌子１２０の磁石１２１は、スターラー１１０の磁石と逆極性を有するため、例えば、スターラー１１０の磁石が反時計回りに回転すると、磁石１２１は、スターラー１１０の磁石から矢印１２７の方向へ磁力を受け、攪拌子１２０は、矢印１２４の方向へ回転する。その結果、攪拌子１２０は、容器１３０内の溶液２００を攪拌する。この場合、攪拌子１２０は、帯状部材１２３を有するので、保護膜１２２のうち、帯状部材１２３によって覆われた部分以外の部分は、容器１３０の底面に接しず、保護膜１２２と容器１３０との間に隙間が形成される。その結果、攪拌子１２０は、スターラー１１０の磁石が反時計回りに回転することによって、矢印１２４の方向に回転し易くなる。
【００３９】
再び、図８を参照して、溶液２００は、例えば、シリコンの粉体とオクチンとからなる。そして、溶液２００は、２ｍｇのシリコンの粉体を３ｍｌのオクチンに入れることによって作製される。この場合、シリコンの粉体は、例えば、１００μｍの粒径を有する。
【００４０】
なお、溶液２００は、オクチンに代えて、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれかを含んでいてもよい。この場合も、溶液２００は、２ｍｇのシリコンの粉体を３ｍｌの有機溶媒（＝オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれか）に入れることによって作製される。
【００４１】
図１６は、図１に示すナノ粒子１０の製造方法を示す工程図である。
【００４２】
図１６を参照して、ナノ粒子１０の製造が開始されると、上述した方法によって、シリコンの粉体と有機溶媒（＝オクチン、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれか）とを容器１３０に入れ、溶液２００を作製する（ステップＳ１）。
【００４３】
そして、溶液２００を入れた容器１３０をスターラー１１０上に配置し、攪拌子１２０を容器２００内に入れる。この場合、容器１３０の温度は、室温であり、圧力は、大気圧である。つまり、容器１３０は、常温および常圧下でスターラー１１０上に配置される。
【００４４】
その後、スターラー１１０の磁石を所定の方向に回転し、攪拌子１２０によってシリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する（ステップＳ２）。
【００４５】
そうすると、攪拌子１２０によってシリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながら、レーザ装置１９０を用いて、上述したレーザ光（パルス光）を容器１３０内の溶液２００に照射する（ステップＳ３）。
【００４６】
そして、５分〜１００分、レーザ光を溶液２００に照射すると、レーザ光の照射を停止する。これによって、ナノ粒子１０が製造される。
【００４７】
このように、ナノ粒子１０は、シリコンの粉体と有機溶媒とからなる溶液２００を攪拌しながらレーザ光を照射して製造される。これは、ナノ粒子１０の製造効率を高くするとともに、ナノ粒子１０の粒径を均一化するためである。つまり、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌しない場合、レーザ光がシリコンの粉体に照射される割合が減少し、製造されるナノ粒子１０の量が減少するとともに、ナノ粒子１０の粒径が不均一になるので、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌し、レーザ光がシリコンの粉体に照射される割合を高くし、粒径の均一性が良い多くのナノ粒子１０を製造するためである。
【００４８】
従って、この発明の実施の形態においては、シリコンの粉体と有機溶媒とを攪拌しながらレーザ光を溶液２００に照射することにしている（ステップＳ２，Ｓ３参照）。
【００４９】
なお、ステップＳ１において、オクチンを有機溶媒として容器１３０に入れると、図２から図６に示すナノ粒子１０−１〜１０−５が製造され、ヘキセンを有機溶媒として容器１３０に入れると、図７から図１０に示すナノ粒子１０−６〜１０−９が製造され、オクタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１１に示すナノ粒子１０−１０が製造され、エタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１２に示すナノ粒子１０−１１が製造され、メタノールを有機溶媒として容器１３０に入れると、図１３に示すナノ粒子１０−１２が製造される。
【００５０】
図１７は、図１６に示す工程に従ってナノ粒子を製造するときの概念図である。図１７を参照して、レーザ光を照射する前、１００μｍの粒径を有するシリコンの粉体２１０が溶液２００中に存在する（（ａ）参照）。
【００５１】
そして、レーザ光を溶液２００に照射してアブレーションを行なうと、ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とが溶液２００中に存在する（（ｂ）参照）。
【００５２】
ナノ粒子１０およびシリコンの粉体２１０が存在する溶液２００を遠心分離器にセットし、ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とを分離する。この場合、回転数は、４５００ｒｐｍであり、時間は、１２０分である。
【００５３】
ナノ粒子１０とシリコンの粉体２１０とが分離すると、ナノ粒子１０は、溶液２００の上部に集まり、シリコンの粉体２１０は、溶液２００の下部に集まる。そこで、ナノ粒子１０だけをすくい、別の容器に入れる。
【００５４】
ナノ粒子１０だけが存在する溶液に波長４５７．９ｎｍのレーザ光を照射し、ナノ粒子１０のフォトルミネッセンスを測定した。図１８は、フォトルミネッセンスの測定結果を示す図である。図１８において、縦軸は、強度を表し、横軸は、波長およびフォトンエネルギーを表す。また、曲線ｋ１〜ｋ５は、それぞれ、有機溶媒としてオクチン、オクタノール、エタノール、メタノールおよびヘキセンを用いて製造されたナノ粒子のフォトルミネッセンスを示す。
【００５５】
図１８を参照して、ナノ粒子は、白色で発光し、ナノ粒子の発光のピーク波長は、約５３０ｎｍである（曲線ｋ１〜ｋ５参照）。そして、有機溶媒としてオクチンを用いた場合、ナノ粒子の発光強度が最も強く（曲線ｋ１参照）、超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子の発光強度よりも約１００倍以上強い。
【００５６】
このように、常温および常圧下の有機溶媒中におけるシリコンのレーザアブレーションによって製造されたナノ粒子１０は、従来の超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子よりも１００倍以上強く発光することが実証された。
【００５７】
図１９は、ナノ粒子の粒径の分布を示す図である。図１９において、縦軸は、粒子の個数を表し、横軸は、粒径を表す。なお、図１９に示す粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて撮影した画像を解析して得られたものである。
【００５８】
図１９を参照して、ナノ粒子１０の粒径は、２〜３ｎｍが最も多い。２〜３ｎｍの粒径は、超臨界流体中のレーザアブレーションによって製造したシリコンナノ粒子の粒径よりも小さい。
【００５９】
従って、常温および常圧下の有機溶媒中におけるシリコンのレーザアブレーションという非常に簡単な製造方法を用いて、２〜３ｎｍの粒径を有するナノ粒子１０を得られることが実証された。
【００６０】
上述したように、この発明の実施の形態によるナノ粒子は、炭化水素１にシリコンナノ粒子２が接続されたものからなる。そして、シリコンナノ粒子は、炭化水素１を構成するカーボンまたは酸素に接続される。
【００６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
この発明は、ナノ粒子、およびナノ粒子の製造方法に適用される。
【符号の説明】
【００６３】
１ 炭化水素、２ シリコンナノ粒子、１０，１０−１〜１０−１２ ナノ粒子、１００ 製造装置、１１０ スターラー、１２０ 攪拌子、１２１ 磁石、１２２ 保護膜、１２３ 帯状部材、１３０ 容器、１４０，１６０，１７０，１８０ ミラー、１５０ レンズ、１９０ レーザ装置、２００ 溶液、２１０ 粉体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素と、
前記炭化水素に含まれるカーボンまたは酸素に接続されたシリコンナノ粒子とを備えるナノ粒子。
【請求項２】
前記炭化水素は、１個、２個、６個および８個のいずれかの個数のカーボンを含む、請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項３】
透明体からなる容器にシリコンの粉体および有機溶媒を入れる第１の工程と、
前記シリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する第２の工程と、
前記シリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながらパルスレーザを前記シリコンの粉体に照射する第３の工程とを備えるナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程において、オクチン、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれかからなる有機溶媒を前記容器に入れる、請求項３に記載のナノ粒子の製造方法。
【請求項１】
炭化水素と、
前記炭化水素に含まれるカーボンまたは酸素に接続されたシリコンナノ粒子とを備えるナノ粒子。
【請求項２】
前記炭化水素は、１個、２個、６個および８個のいずれかの個数のカーボンを含む、請求項１に記載のナノ粒子。
【請求項３】
透明体からなる容器にシリコンの粉体および有機溶媒を入れる第１の工程と、
前記シリコンの粉体および有機溶媒の攪拌を開始する第２の工程と、
前記シリコンの粉体および有機溶媒を攪拌しながらパルスレーザを前記シリコンの粉体に照射する第３の工程とを備えるナノ粒子の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程において、オクチン、オクタノール、メタノール、エタノール、およびヘキセンのいずれかからなる有機溶媒を前記容器に入れる、請求項３に記載のナノ粒子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１６７１７５（Ｐ２０１２−１６７１７５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８８７２（Ｐ２０１１−２８８７２）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
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