ナノ粒子のコーティング方法
【課題】ナノ粒子のコーティング方法を提供する。
【解決手段】（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質で置換して、親水性表面するステップと、（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子のコーティング方法である。
【解決手段】（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質で置換して、親水性表面するステップと、（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、を含むことを特徴とするナノ粒子のコーティング方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子のコーティング方法に関し、さらに詳細には、ナノ粒子の表面を金属酸化物で均一にコーティングし、ナノ粒子の表面安定性を向上させうる、ナノ粒子のコーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ粒子の代表的な例として、化合物半導体ナノ粒子である量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）が挙げられる。半導体物質から形成される量子ドットは、ナノサイズを有し、量子制限効果を示す。量子ドットが、励起源から発光される光によって励起されると、量子ドットは、エネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する。そのため、量子ドットは、可視光領域および赤外線領域の発光材料として用いられうる。一方、量子ドットは、可視光領域および赤外線領域の光を吸収すると電流を発生させるので、受光材料として用いられうる。したがって、量子ドットは、次世代のエレクトロニクス素材として期待されている。
【０００３】
湿式合成法によって製造された量子ドットは、コロイド状態で溶媒内に分散されているので、様々な理由により、量子ドットにコーティング工程が実施される。ナノ粒子をコーティングする方法の例としては、適当な結晶表面を維持しながら、他の種類の物質を量子ドット表面上で成長させるエピタキシャル成長法、ナノ粒子の表面にコーティング物質の前駆体を形成させ、重合反応を通じて前記コーティング物質の前駆体をコーティング物質に変化させる表面開始重合法、またはゾル−ゲルコーティング法もしくは濃縮液コーティング法などの非晶質コーティング法などがある。
【０００４】
ゾル−ゲルコーティング法の１つである、油中水逆相ミセルを利用する従来のナノ粒子コーティング法において、疎水性界面活性剤でキャップされたナノ粒子は、疎水性溶媒に加えられて、疎水性溶媒中で分散する。疎水性溶媒中に存在する両親媒性界面活性剤によって形成されるミセルのコア部分は、親水性であるため、疎水性界面活性剤でコーティングされたナノ粒子は、ミセルのコア部分へ容易には移動できない。また、ミセルのコア部分に移動したナノ粒子は、ミセルの親水性のコア部分で凝集する。このような条件下で、金属酸化物の前駆体を疎水性溶媒に加えると、金属酸化物は、凝集したナノ粒子の表面上に形成されるか、またはナノ粒子を含まない分離した粒子内に形成される。例えば、オレイン酸が配位しているＣｅＳｅＳナノ粒子に、従来の方法（例えば、非特許文献１参照）によって、シリカをコーティングすると、ＣｄＳｅＳナノ粒子の表面が疎水性であるため、シリカ分子の親水性コア内で凝集する。それゆえ、ナノ粒子を均一にコートすることが難しくなる。
【０００５】
図１は、ナノ粒子をコーティングする従来の方法によって、シリカでコーティングされた、ＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。図１を参照すれば、ＣｄＳｅＳナノ粒子（黒色）は、シリカ（灰色）で均一にコートされず、シリカでコートされた１つの塊の中に存在するナノ粒子の数が、塊と塊との間で大きく異なるということが分かる。したがって、均一にナノ粒子をコーティングする方法が必要とされている。
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００５，Ｖｏｌ．１７，ｐ．１６２０−１６２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、金属酸化物を用いてナノ粒子の表面を均一にコーティングするナノ粒子のコーティング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質置換して、親水性表面にするステップと、（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、を含むことを特徴とする、ナノ粒子のコーティング方法を提供する。
【０００８】
本発明において、前記（ａ）ステップは、前記ナノ粒子の疎水性表面を、親水性界面活性剤で置換して親水性表面にするステップと、親水性溶媒中に親水性表面を有するナノ粒子を分散させるステップと、を含むことが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記親水性界面活性剤は、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキルアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、およびジアミンからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記親水性溶媒は、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、およびケトンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属化合物、遷移金属化合物、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１３】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、およびＩｎＡｌＰＳｂからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１４】
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
前記ＩＶ族化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、およびＳｉＧｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１６】
前記貴金属および前記遷移金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの元素を含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記２元化合物、前記３元化合物、または前記４元化合物は、均一な濃度かまたは濃度勾配を有する状態で、それぞれのナノ粒子の中に含まれることが好ましい。
【００１８】
本発明において、前記金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記金属酸化物前駆体は、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２０】
本発明において、前記ナノ粒子は、コアシェル構造またはコアマルチシェル構造を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、金属酸化物を用いてナノ粒子の表面を均一にコーティングするナノ粒子のコーティング方法が提供されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の一実施形態によるナノ粒子のコーティング方法について、さらに詳細に説明する。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の一実施形態によるナノ粒子のコーティング方法を示す図面である。
【００２４】
まず、本発明に用いられるナノ粒子は、湿式合成法によって製造されうる。湿式合成法では、例えば窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で、適切な溶媒に対して特定の濃度で、界面活性剤を加え、その結果得られた溶液は、結晶が成長できる特定の反応温度に維持される。次に、ナノ粒子の前駆体を溶液に加えて、ナノ粒子の所望のサイズに成長できるように、所定の時間維持される。その後、反応を終了させ、溶液を冷却しナノ粒子を溶液から分離する。このように、湿式合成法によって製造されたナノ粒子は、疎水性表面を有している。それゆえ、ナノ粒子が親水性溶媒に添加されると、前記ナノ粒子は、通常、不均一に分散し、凝集する。このような現象を防止するために、ナノ粒子の表面は、親水性を有するように処理される。
【００２５】
図２Ａを参照すれば、湿式合成法によって製造されたナノ粒子２１は、疎水性溶媒２１ａの中に存在している。ナノ粒子２１は、疎水性表面Ｒを有している。
【００２６】
図２Ｂを参照すれば、ナノ粒子２１の疎水性表面Ｒを、親水性表面に変えるために、ナノ粒子２１は、親水性界面活性剤を含む親水性溶媒２２ａに加えられる。分散は、疎水性表面Ｒが親水性表面Ｘに置換されるまで続けられる。必要であれば、前記ナノ粒子の表面の置換は、遠心分離を行った後に繰り返される。前記親水性界面活性剤の例としては、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、またはジアミンなどが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。また、親水性溶媒としては、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、またはケトンを使用でき、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの１級アルコール、イソプロパノール、イソブタノールなどの２級アルコール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどの３級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどのジオール、ポリエチレングリコールなどのポリオール、ピリジン、イミダゾールなどの環状アミン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、アセトンなどのケトンなどが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００２７】
前記親水性溶媒中の前記親水性界面活性剤の濃度は、特に制限されないが、好ましくは０．０１Ｍ以上である。前記濃度が０．０１Ｍ未満であると、疎水性表面Ｒが十分親水性表面Ｘに置換されない場合がある。なお、上記濃度の上限は、特に制限されないが、濃縮液であってもよい。また、前記親水性界面活性剤と前記ナノ粒子との混合比は、特に制限されないが、好ましくは、ナノ粒子が、親水性界面活性剤１００質量％に対して、０．００１〜５０質量％である。このようにナノ粒子に比して親水性界面活性剤を多く使用することによって、疎水性表面Ｒから親水性表面Ｘへの置換が良好に行なわれる。ゆえに、親水性界面活性剤を、ナノ粒子に対して、過量に使用することが好ましい。逆に、親水性界面活性剤よりもナノ粒子を多く使用することによって、疎水性表面Ｒから親水性表面Ｘへの置換が良好に行なわれない場合がある。このようにして、ナノ粒子２１は、親水性溶媒に均一に分散しうる。
【００２８】
図２Ｃを参照すれば、両親媒性界面活性剤分子が有機溶媒２３ａ中で、ミセル構造を形成している。なお、図２Ｃ〜Ｅにおいて白抜きの丸が両親媒性界面活性剤の親水性部分を、波線が両親媒性界面活性剤の疎水性部分を、それぞれ、示し、ゆえに、白抜きの丸と波線を合わせたものが両親媒性界面活性剤分子となる。両親媒性界面活性剤としてはＢＲＩＪ、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）、ＴＸ−１００、またはブロックコポリマー（例えば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ１２３、Ｆ１２７など）などの良く知られている両親媒性界面活性剤が使われうる。有機溶媒としては、非極性溶媒が使われうる。前記非極性溶媒の例としては、シクロヘキサン、ヘキサン、オクタン、オクタデセン等の、炭素数６〜２２の直鎖、分岐鎖または環状のアルカン、アルケンおよびアルキル；ならびにベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ニトロベンゼン等の芳香族化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。有機溶媒２３ａに両親媒性界面活性剤が加えられると、図２Ｃに示したように、両親媒性界面活性剤分子の親水性部分が、接近して集まり、ミセルコア２３ｂを形成する。この際、有機溶媒中の両親媒性界面活性剤の濃度は、特に制限されないが、好ましくは０．１〜５０質量％である。前記濃度が上記範囲を逸脱すると、ミセルが良好に形成されない場合がある。また、前記両親媒性界面活性剤と前記ナノ粒子との混合比は、特に制限されないが、好ましくは、ナノ粒子が、両親媒性界面活性剤１００質量％に対して、０．０１〜２０質量％である。この際、ナノ粒子の混合比が上記下限を下回ると、ナノ粒子の含まれていない金属酸化物粒子が形成する場合があり、逆に上限を超えると、ナノ粒子同士が凝集したり固まったりする場合がある。
【００２９】
図２Ｄを参照すれば、親水性表面Ｘを有するナノ粒子２１は、有機溶媒２３ａに加えられる。このとき、ナノ粒子２１は、親水性表面を有しているので、両親媒性界面活性剤分子によって形成されるミセルのコア部２３ｂへ容易に移動する。
【００３０】
図２Ｅを参照すれば、有機溶媒２３ａ中に金属酸化物前駆体、水、および縮合可能な酸または塩基触媒が加えられる。前記酸または塩基触媒の例としては、金属酸化物前駆体を金属酸化物に変換できるものであれば特に制限されず、公知の酸および塩基触媒が使用できる。また、これらは単独でもまたは２種以上組み合わせて使用しても良い。なお、図２Ｅ中、上記触媒は省略している。前記金属酸化物前駆体は、一般的に親水性である。そのため、金属酸化物前駆体は、両親媒性界面活性剤分子から形成されたミセルのコア部２３ｂに移動し、ミセルのコア部２３ｂ中のナノ粒子２１の表面上で、金属酸化物前駆体は金属酸化物に変化する。このように、ナノ粒子２１の表面で形成された金属酸化物は、ナノ粒子２１の表面の安定性を向上させうる。さらに、ナノ粒子２１が発光体として使われる場合、金属酸化物は、前記ナノ粒子の発光効率および寿命を向上させうる。
【００３１】
前記金属酸化物前駆体の例としては、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルなどの前駆体が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３２】
本発明において、前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属、および遷移金属からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３３】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物の例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅなどの２元化合物、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅなどの３元化合物、またはＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅなどの４元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３４】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物の例としては、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどの２元化合物、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰなどの３元化合物、またはＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂなどの４元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３５】
ＩＶ−ＶＩ族化合物の例としては、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅなどの２元化合物、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅなどの３元化合物、またはＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅなどの４元化合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３６】
前述した２元化合物、３元化合物、または４元化合物は、均一な濃度か、または濃度分布がある状態で、それぞれのナノ粒子内に存在することが好ましい。
【００３７】
ＩＶ族化合物の例としては、Ｓｉ、Ｇｅなどの単体、またはＳｉＣ、ＳｉＧｅなどの２元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３８】
前記ナノ粒子の粒径は、特に制限されないが、好ましくは１〜１００ｎｍである。
【００３９】
前記貴金属および前記遷移金属化合物の例としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの単体、またはこれらの元素を含む化合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。なお、上記貴金属および遷移金属元素を含む化合物は、特に制限されず、所望の用途によって適宜選択される。
【００４０】
前記金属酸化物の例としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、またはこれらの混合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００４１】
ナノ粒子をコーティングする金属酸化物層の厚さは、特に制限されないが、１〜１００ｎｍであることが好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を通じて、本発明によるナノ粒子のコーティング方法をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１：ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液を製造する工程）
トリオクチルアミン（以下、ＴＯＡ）１６ｇ、オレイン酸０．５ｇ、および酸化カドニウム０．４ｍｍｏｌを、還流冷却器が設置された１２５ｍｌのフラスコに入れ、反応温度を３００℃に保ちながら攪拌し、きれいな反応混合物を得た。別途、Ｓｅ（セレン）粉末をトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）に溶かした、Ｓｅの濃度が約０．２５ＭであるＳｅ−ＴＯＰ錯体溶液を製造し、さらに、Ｓ（イオウ）粉末をＴＯＰに溶かした、Ｓ濃度が約１．０ＭであるＳ−ＴＯＰ錯体溶液を製造した。前記酸化カドニウムを含む反応混合物に、Ｓ−ＴＯＰ錯体溶液０．９ｍｌおよびＳｅ−ＴＯＰ錯体溶液０．１ｍｌの混合物を素早く添加して４分ほどさらに攪拌した。反応終了後、反応混合物を急速に冷却した。次に、非溶媒であるエタノール２０ｍｌを反応混合物に添加して遠心分離を実施した。その後、遠心分離された溶液の上澄み液はろ過により除き、残留した沈殿を、シクロヘキサン中のＣｄＳｅＳの濃度が約１質量％となるように、シクロヘキサンに分散させ、ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液を得た。
【００４４】
（実施例２：ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液、およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液を製造する工程）
実施例１で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液に対して、非溶媒であるエタノールを２０ｍｌ添加して遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、ピリジン５ｍｌに分散させて約３０分間攪拌した。攪拌後、非溶媒であるヘキサンを１質量％の濃度になるように添加して、遠心分離を実施した。上澄み液をろ過により除いた後、得られた沈殿を用い、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が約１質量％となるように、ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液をそれぞれ調製し、ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液を得た。ピリジン中に分散したＣｄＳｅＳナノ粒子およびブタノール中に分散したＣｄＳｅＳナノ粒子は、５２２ｎｍの波長で発光する量子ドットとして用いることができることがわかった。ＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを図３に示す。
【００４５】
（実施例３：ピリジンに分散しているＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加え、約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、前記実施例２で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加えて約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）１０μｌを加え、約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿をエタノール２０ｍｌに分散させた。図４Ａは、本実施例で得られた、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルであり、図４Ｂは、本実施例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳの電子顕微鏡写真である。図４Ａを参照すれば、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子は、図３に示している、コーティングされていないＣｄＳｅＳナノ粒子の発光波長と同じ５２２ｎｍの発光波長を有するということが分かった。
【００４６】
（実施例４：ブタノールに分散しているＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌し、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例２で製造した、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が１質量％であるブタノール分散液４０μｌを加えて約３０分間常温で攪拌した後、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ １０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿をエタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ａは、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００４７】
（実施例５：ＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｎＯでコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例２で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液４０μｌを加え、約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に対して、スズ酸ナトリウム水溶液１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ｂは、本実施例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｎＯでコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００４８】
（実施例６：パラジウムナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
１ｍＬのＴＯＰ、９ｍＬのオレイルアミン、およびパラジウム（ＩＩ）アセチルアセトネート０．１ｇを、還流冷却器が設置された１２５ｍｌのフラスコに入れ、攪拌しながら反応温度を徐々に２６０℃まで上げて、２６０℃で約３０分間反応させた。反応終了後、反応混合物を急速に冷却した。次に、非溶媒であるエタノール２０ｍｌを反応混合物に添加して遠心分離を実施した。その後、遠心分離された溶液の上澄み液はろ過により除き、残留した沈殿を、ヘキサン中のパラジウムナノ粒子の濃度が約１質量％となるように、ヘキサンに分散させ、パラジウムナノ粒子のヘキサン分散液を得た。
【００４９】
上記のように製造したパラジウムナノ粒子のへキサン分散液に、非溶媒であるエタノールを２０ｍｌ添加して遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、ピリジン５ｍｌに分散させて約３０分間攪拌した。攪拌後、非溶媒であるヘキサンを１質量％の濃度になるように添加して遠心分離を実施し、沈殿をピリジンに分散させ、パラジウムナノ粒子の濃度が約１質量％となるように調製し、パラジウムナノ粒子のピリジン分散液を得た。
【００５０】
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加え、約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、前記で得られたパラジウムナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ｃは、本実施例で得られた、ピリジン中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたパラジウムナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００５１】
（比較例：ＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする、従来の工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌し、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例１で製造した、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が１質量％である、ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。本比較例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真の様子は、図１と同様であった。
【００５２】
本発明によるナノ粒子のコーティング方法によって製造されたナノ粒子の電子顕微鏡写真は、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示した通りである。従来のコーティング方法によって形成されたナノ粒子の電子顕微鏡写真は、図１に示した通りである。図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃから分かるように、本発明のコーティング方法によって製造された、コーティングされたナノ粒子は、それぞれのナノ粒子上に、金属酸化物が均一にコーティングしているということが分かった。一方、図１に示すように、従来のコーティング方法によって製造されたナノ粒子は、数個のナノ粒子の塊の上に、金属酸化物が不均一にコーティングしているということが分かる。
【００５３】
本発明を、実施例を参照しながら詳細に説明したが、これら実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。それゆえ、当業者ならば、特許請求の範囲で定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の多様な変形や応用が可能であることが、理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来のコーティング方法によって、金属酸化物でコーティングされたナノ粒子を表す電子顕微鏡写真である。
【図２Ａ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｅ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図３】ＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを示す図である。
【図４Ａ】実施例３で得られた、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】実施例３で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ａ】実施例４で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】実施例５で得られた、エタノール中に分散している、ＳｎＯでコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｃ】実施例６で得られた、ピリジン中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたパラジウムナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５６】
２１ ナノ粒子、
２１ａ 疎水性溶媒、
２２ａ 親水性溶媒、
２３ａ 有機溶媒、
２３ｂ ミセルのコア部、
Ｒ 疎水性表面、
Ｘ 親水性表面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子のコーティング方法に関し、さらに詳細には、ナノ粒子の表面を金属酸化物で均一にコーティングし、ナノ粒子の表面安定性を向上させうる、ナノ粒子のコーティング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノ粒子の代表的な例として、化合物半導体ナノ粒子である量子ドット（ＱＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）が挙げられる。半導体物質から形成される量子ドットは、ナノサイズを有し、量子制限効果を示す。量子ドットが、励起源から発光される光によって励起されると、量子ドットは、エネルギーバンドギャップに相当するエネルギーを放出する。そのため、量子ドットは、可視光領域および赤外線領域の発光材料として用いられうる。一方、量子ドットは、可視光領域および赤外線領域の光を吸収すると電流を発生させるので、受光材料として用いられうる。したがって、量子ドットは、次世代のエレクトロニクス素材として期待されている。
【０００３】
湿式合成法によって製造された量子ドットは、コロイド状態で溶媒内に分散されているので、様々な理由により、量子ドットにコーティング工程が実施される。ナノ粒子をコーティングする方法の例としては、適当な結晶表面を維持しながら、他の種類の物質を量子ドット表面上で成長させるエピタキシャル成長法、ナノ粒子の表面にコーティング物質の前駆体を形成させ、重合反応を通じて前記コーティング物質の前駆体をコーティング物質に変化させる表面開始重合法、またはゾル−ゲルコーティング法もしくは濃縮液コーティング法などの非晶質コーティング法などがある。
【０００４】
ゾル−ゲルコーティング法の１つである、油中水逆相ミセルを利用する従来のナノ粒子コーティング法において、疎水性界面活性剤でキャップされたナノ粒子は、疎水性溶媒に加えられて、疎水性溶媒中で分散する。疎水性溶媒中に存在する両親媒性界面活性剤によって形成されるミセルのコア部分は、親水性であるため、疎水性界面活性剤でコーティングされたナノ粒子は、ミセルのコア部分へ容易には移動できない。また、ミセルのコア部分に移動したナノ粒子は、ミセルの親水性のコア部分で凝集する。このような条件下で、金属酸化物の前駆体を疎水性溶媒に加えると、金属酸化物は、凝集したナノ粒子の表面上に形成されるか、またはナノ粒子を含まない分離した粒子内に形成される。例えば、オレイン酸が配位しているＣｅＳｅＳナノ粒子に、従来の方法（例えば、非特許文献１参照）によって、シリカをコーティングすると、ＣｄＳｅＳナノ粒子の表面が疎水性であるため、シリカ分子の親水性コア内で凝集する。それゆえ、ナノ粒子を均一にコートすることが難しくなる。
【０００５】
図１は、ナノ粒子をコーティングする従来の方法によって、シリカでコーティングされた、ＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。図１を参照すれば、ＣｄＳｅＳナノ粒子（黒色）は、シリカ（灰色）で均一にコートされず、シリカでコートされた１つの塊の中に存在するナノ粒子の数が、塊と塊との間で大きく異なるということが分かる。したがって、均一にナノ粒子をコーティングする方法が必要とされている。
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２００５，Ｖｏｌ．１７，ｐ．１６２０−１６２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためのものであって、その目的は、金属酸化物を用いてナノ粒子の表面を均一にコーティングするナノ粒子のコーティング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質置換して、親水性表面にするステップと、（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、を含むことを特徴とする、ナノ粒子のコーティング方法を提供する。
【０００８】
本発明において、前記（ａ）ステップは、前記ナノ粒子の疎水性表面を、親水性界面活性剤で置換して親水性表面にするステップと、親水性溶媒中に親水性表面を有するナノ粒子を分散させるステップと、を含むことが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記親水性界面活性剤は、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキルアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、およびジアミンからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記親水性溶媒は、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、およびケトンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属化合物、遷移金属化合物、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１３】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、およびＩｎＡｌＰＳｂからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１４】
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
前記ＩＶ族化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、およびＳｉＧｅからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１６】
前記貴金属および前記遷移金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの元素を含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１７】
本発明において、前記２元化合物、前記３元化合物、または前記４元化合物は、均一な濃度かまたは濃度勾配を有する状態で、それぞれのナノ粒子の中に含まれることが好ましい。
【００１８】
本発明において、前記金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１９】
本発明において、前記金属酸化物前駆体は、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２０】
本発明において、前記ナノ粒子は、コアシェル構造またはコアマルチシェル構造を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、金属酸化物を用いてナノ粒子の表面を均一にコーティングするナノ粒子のコーティング方法が提供されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の一実施形態によるナノ粒子のコーティング方法について、さらに詳細に説明する。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の一実施形態によるナノ粒子のコーティング方法を示す図面である。
【００２４】
まず、本発明に用いられるナノ粒子は、湿式合成法によって製造されうる。湿式合成法では、例えば窒素ガスまたはアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下で、適切な溶媒に対して特定の濃度で、界面活性剤を加え、その結果得られた溶液は、結晶が成長できる特定の反応温度に維持される。次に、ナノ粒子の前駆体を溶液に加えて、ナノ粒子の所望のサイズに成長できるように、所定の時間維持される。その後、反応を終了させ、溶液を冷却しナノ粒子を溶液から分離する。このように、湿式合成法によって製造されたナノ粒子は、疎水性表面を有している。それゆえ、ナノ粒子が親水性溶媒に添加されると、前記ナノ粒子は、通常、不均一に分散し、凝集する。このような現象を防止するために、ナノ粒子の表面は、親水性を有するように処理される。
【００２５】
図２Ａを参照すれば、湿式合成法によって製造されたナノ粒子２１は、疎水性溶媒２１ａの中に存在している。ナノ粒子２１は、疎水性表面Ｒを有している。
【００２６】
図２Ｂを参照すれば、ナノ粒子２１の疎水性表面Ｒを、親水性表面に変えるために、ナノ粒子２１は、親水性界面活性剤を含む親水性溶媒２２ａに加えられる。分散は、疎水性表面Ｒが親水性表面Ｘに置換されるまで続けられる。必要であれば、前記ナノ粒子の表面の置換は、遠心分離を行った後に繰り返される。前記親水性界面活性剤の例としては、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、またはジアミンなどが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。また、親水性溶媒としては、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、またはケトンを使用でき、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの１級アルコール、イソプロパノール、イソブタノールなどの２級アルコール、ｔｅｒｔ−ブタノールなどの３級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールなどのジオール、ポリエチレングリコールなどのポリオール、ピリジン、イミダゾールなどの環状アミン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、アセトンなどのケトンなどが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００２７】
前記親水性溶媒中の前記親水性界面活性剤の濃度は、特に制限されないが、好ましくは０．０１Ｍ以上である。前記濃度が０．０１Ｍ未満であると、疎水性表面Ｒが十分親水性表面Ｘに置換されない場合がある。なお、上記濃度の上限は、特に制限されないが、濃縮液であってもよい。また、前記親水性界面活性剤と前記ナノ粒子との混合比は、特に制限されないが、好ましくは、ナノ粒子が、親水性界面活性剤１００質量％に対して、０．００１〜５０質量％である。このようにナノ粒子に比して親水性界面活性剤を多く使用することによって、疎水性表面Ｒから親水性表面Ｘへの置換が良好に行なわれる。ゆえに、親水性界面活性剤を、ナノ粒子に対して、過量に使用することが好ましい。逆に、親水性界面活性剤よりもナノ粒子を多く使用することによって、疎水性表面Ｒから親水性表面Ｘへの置換が良好に行なわれない場合がある。このようにして、ナノ粒子２１は、親水性溶媒に均一に分散しうる。
【００２８】
図２Ｃを参照すれば、両親媒性界面活性剤分子が有機溶媒２３ａ中で、ミセル構造を形成している。なお、図２Ｃ〜Ｅにおいて白抜きの丸が両親媒性界面活性剤の親水性部分を、波線が両親媒性界面活性剤の疎水性部分を、それぞれ、示し、ゆえに、白抜きの丸と波線を合わせたものが両親媒性界面活性剤分子となる。両親媒性界面活性剤としてはＢＲＩＪ、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）、ＴＸ−１００、またはブロックコポリマー（例えば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｐ１２３、Ｆ１２７など）などの良く知られている両親媒性界面活性剤が使われうる。有機溶媒としては、非極性溶媒が使われうる。前記非極性溶媒の例としては、シクロヘキサン、ヘキサン、オクタン、オクタデセン等の、炭素数６〜２２の直鎖、分岐鎖または環状のアルカン、アルケンおよびアルキル；ならびにベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ニトロベンゼン等の芳香族化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。有機溶媒２３ａに両親媒性界面活性剤が加えられると、図２Ｃに示したように、両親媒性界面活性剤分子の親水性部分が、接近して集まり、ミセルコア２３ｂを形成する。この際、有機溶媒中の両親媒性界面活性剤の濃度は、特に制限されないが、好ましくは０．１〜５０質量％である。前記濃度が上記範囲を逸脱すると、ミセルが良好に形成されない場合がある。また、前記両親媒性界面活性剤と前記ナノ粒子との混合比は、特に制限されないが、好ましくは、ナノ粒子が、両親媒性界面活性剤１００質量％に対して、０．０１〜２０質量％である。この際、ナノ粒子の混合比が上記下限を下回ると、ナノ粒子の含まれていない金属酸化物粒子が形成する場合があり、逆に上限を超えると、ナノ粒子同士が凝集したり固まったりする場合がある。
【００２９】
図２Ｄを参照すれば、親水性表面Ｘを有するナノ粒子２１は、有機溶媒２３ａに加えられる。このとき、ナノ粒子２１は、親水性表面を有しているので、両親媒性界面活性剤分子によって形成されるミセルのコア部２３ｂへ容易に移動する。
【００３０】
図２Ｅを参照すれば、有機溶媒２３ａ中に金属酸化物前駆体、水、および縮合可能な酸または塩基触媒が加えられる。前記酸または塩基触媒の例としては、金属酸化物前駆体を金属酸化物に変換できるものであれば特に制限されず、公知の酸および塩基触媒が使用できる。また、これらは単独でもまたは２種以上組み合わせて使用しても良い。なお、図２Ｅ中、上記触媒は省略している。前記金属酸化物前駆体は、一般的に親水性である。そのため、金属酸化物前駆体は、両親媒性界面活性剤分子から形成されたミセルのコア部２３ｂに移動し、ミセルのコア部２３ｂ中のナノ粒子２１の表面上で、金属酸化物前駆体は金属酸化物に変化する。このように、ナノ粒子２１の表面で形成された金属酸化物は、ナノ粒子２１の表面の安定性を向上させうる。さらに、ナノ粒子２１が発光体として使われる場合、金属酸化物は、前記ナノ粒子の発光効率および寿命を向上させうる。
【００３１】
前記金属酸化物前駆体の例としては、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルなどの前駆体が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３２】
本発明において、前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属、および遷移金属からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３３】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物の例としては、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅなどの２元化合物、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅなどの３元化合物、またはＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、ＨｇＺｎＳＴｅなどの４元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３４】
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物の例としては、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂなどの２元化合物、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰなどの３元化合物、またはＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、ＩｎＡｌＰＳｂなどの４元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３５】
ＩＶ−ＶＩ族化合物の例としては、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅなどの２元化合物、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅなどの３元化合物、またはＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、ＳｎＰｂＳＴｅなどの４元化合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３６】
前述した２元化合物、３元化合物、または４元化合物は、均一な濃度か、または濃度分布がある状態で、それぞれのナノ粒子内に存在することが好ましい。
【００３７】
ＩＶ族化合物の例としては、Ｓｉ、Ｇｅなどの単体、またはＳｉＣ、ＳｉＧｅなどの２元化合物などが好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００３８】
前記ナノ粒子の粒径は、特に制限されないが、好ましくは１〜１００ｎｍである。
【００３９】
前記貴金属および前記遷移金属化合物の例としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの単体、またはこれらの元素を含む化合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。なお、上記貴金属および遷移金属元素を含む化合物は、特に制限されず、所望の用途によって適宜選択される。
【００４０】
前記金属酸化物の例としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、またはこれらの混合物が好ましく挙げられ、これらは単独でもまたは２種以上混合して使用しても良い。
【００４１】
ナノ粒子をコーティングする金属酸化物層の厚さは、特に制限されないが、１〜１００ｎｍであることが好ましい。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例を通じて、本発明によるナノ粒子のコーティング方法をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１：ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液を製造する工程）
トリオクチルアミン（以下、ＴＯＡ）１６ｇ、オレイン酸０．５ｇ、および酸化カドニウム０．４ｍｍｏｌを、還流冷却器が設置された１２５ｍｌのフラスコに入れ、反応温度を３００℃に保ちながら攪拌し、きれいな反応混合物を得た。別途、Ｓｅ（セレン）粉末をトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）に溶かした、Ｓｅの濃度が約０．２５ＭであるＳｅ−ＴＯＰ錯体溶液を製造し、さらに、Ｓ（イオウ）粉末をＴＯＰに溶かした、Ｓ濃度が約１．０ＭであるＳ−ＴＯＰ錯体溶液を製造した。前記酸化カドニウムを含む反応混合物に、Ｓ−ＴＯＰ錯体溶液０．９ｍｌおよびＳｅ−ＴＯＰ錯体溶液０．１ｍｌの混合物を素早く添加して４分ほどさらに攪拌した。反応終了後、反応混合物を急速に冷却した。次に、非溶媒であるエタノール２０ｍｌを反応混合物に添加して遠心分離を実施した。その後、遠心分離された溶液の上澄み液はろ過により除き、残留した沈殿を、シクロヘキサン中のＣｄＳｅＳの濃度が約１質量％となるように、シクロヘキサンに分散させ、ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液を得た。
【００４４】
（実施例２：ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液、およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液を製造する工程）
実施例１で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液に対して、非溶媒であるエタノールを２０ｍｌ添加して遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、ピリジン５ｍｌに分散させて約３０分間攪拌した。攪拌後、非溶媒であるヘキサンを１質量％の濃度になるように添加して、遠心分離を実施した。上澄み液をろ過により除いた後、得られた沈殿を用い、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が約１質量％となるように、ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液をそれぞれ調製し、ＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液およびＣｄＳｅＳナノ粒子のブタノール分散液を得た。ピリジン中に分散したＣｄＳｅＳナノ粒子およびブタノール中に分散したＣｄＳｅＳナノ粒子は、５２２ｎｍの波長で発光する量子ドットとして用いることができることがわかった。ＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを図３に示す。
【００４５】
（実施例３：ピリジンに分散しているＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加え、約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、前記実施例２で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加えて約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）１０μｌを加え、約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿をエタノール２０ｍｌに分散させた。図４Ａは、本実施例で得られた、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルであり、図４Ｂは、本実施例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳの電子顕微鏡写真である。図４Ａを参照すれば、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子は、図３に示している、コーティングされていないＣｄＳｅＳナノ粒子の発光波長と同じ５２２ｎｍの発光波長を有するということが分かった。
【００４６】
（実施例４：ブタノールに分散しているＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌し、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例２で製造した、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が１質量％であるブタノール分散液４０μｌを加えて約３０分間常温で攪拌した後、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ １０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿をエタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ａは、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００４７】
（実施例５：ＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｎＯでコーティングする工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例２で製造したＣｄＳｅＳナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液４０μｌを加え、約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に対して、スズ酸ナトリウム水溶液１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ｂは、本実施例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｎＯでコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００４８】
（実施例６：パラジウムナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする工程）
１ｍＬのＴＯＰ、９ｍＬのオレイルアミン、およびパラジウム（ＩＩ）アセチルアセトネート０．１ｇを、還流冷却器が設置された１２５ｍｌのフラスコに入れ、攪拌しながら反応温度を徐々に２６０℃まで上げて、２６０℃で約３０分間反応させた。反応終了後、反応混合物を急速に冷却した。次に、非溶媒であるエタノール２０ｍｌを反応混合物に添加して遠心分離を実施した。その後、遠心分離された溶液の上澄み液はろ過により除き、残留した沈殿を、ヘキサン中のパラジウムナノ粒子の濃度が約１質量％となるように、ヘキサンに分散させ、パラジウムナノ粒子のヘキサン分散液を得た。
【００４９】
上記のように製造したパラジウムナノ粒子のへキサン分散液に、非溶媒であるエタノールを２０ｍｌ添加して遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、ピリジン５ｍｌに分散させて約３０分間攪拌した。攪拌後、非溶媒であるヘキサンを１質量％の濃度になるように添加して遠心分離を実施し、沈殿をピリジンに分散させ、パラジウムナノ粒子の濃度が約１質量％となるように調製し、パラジウムナノ粒子のピリジン分散液を得た。
【００５０】
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加え、約３０分間常温で攪拌して、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、前記で得られたパラジウムナノ粒子のピリジン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。図５Ｃは、本実施例で得られた、ピリジン中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたパラジウムナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【００５１】
（比較例：ＣｄＳｅＳナノ粒子をＳｉＯ２でコーティングする、従来の工程）
Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０ ０．１ｇをシクロヘキサン２ｍＬに加えて約３０分間常温で攪拌し、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液を得た。得られたＩｇｅｐａｌ（登録商標）ＣＯ−５２０／シクロヘキサン溶液に、実施例１で製造した、ＣｄＳｅＳナノ粒子の濃度が１質量％である、ＣｄＳｅＳナノ粒子のシクロヘキサン分散液４０μｌを加え、約３０分間常温で攪拌した。次に、ＮＨ４ＯＨ水溶液５０μｌを加えて約１時間常温で攪拌した。得られた混合溶液に、ＴＥＯＳ１０μｌを加えて約２４時間常温で攪拌した。攪拌後、メタノール２０ｍｌを加えて遠心分離を実施した。遠心分離された沈殿を、エタノール２０ｍｌに分散させた。本比較例で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真の様子は、図１と同様であった。
【００５２】
本発明によるナノ粒子のコーティング方法によって製造されたナノ粒子の電子顕微鏡写真は、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃに示した通りである。従来のコーティング方法によって形成されたナノ粒子の電子顕微鏡写真は、図１に示した通りである。図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃから分かるように、本発明のコーティング方法によって製造された、コーティングされたナノ粒子は、それぞれのナノ粒子上に、金属酸化物が均一にコーティングしているということが分かった。一方、図１に示すように、従来のコーティング方法によって製造されたナノ粒子は、数個のナノ粒子の塊の上に、金属酸化物が不均一にコーティングしているということが分かる。
【００５３】
本発明を、実施例を参照しながら詳細に説明したが、これら実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明を限定するものではない。それゆえ、当業者ならば、特許請求の範囲で定義された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の多様な変形や応用が可能であることが、理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、半導体関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来のコーティング方法によって、金属酸化物でコーティングされたナノ粒子を表す電子顕微鏡写真である。
【図２Ａ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｂ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｃ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｄ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図２Ｅ】本発明によるナノ粒子のコーティング方法を示す概略図である。
【図３】ＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを示す図である。
【図４Ａ】実施例３で得られた、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の光励起発光スペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】実施例３で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ａ】実施例４で得られた、エタノール中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】実施例５で得られた、エタノール中に分散している、ＳｎＯでコーティングされたＣｄＳｅＳナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【図５Ｃ】実施例６で得られた、ピリジン中に分散している、ＳｉＯ２でコーティングされたパラジウムナノ粒子の電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５６】
２１ ナノ粒子、
２１ａ 疎水性溶媒、
２２ａ 親水性溶媒、
２３ａ 有機溶媒、
２３ｂ ミセルのコア部、
Ｒ 疎水性表面、
Ｘ 親水性表面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質で置換して、親水性表面にするステップと、
（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、
を含むことを特徴とする、ナノ粒子のコーティング方法。
【請求項２】
前記（ａ）ステップは、前記ナノ粒子の疎水性表面を、親水性界面活性剤で置換して、親水性表面にするステップと、
親水性溶媒中に親水性表面を有するナノ粒子を分散させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項３】
前記親水性界面活性剤は、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキルアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、およびジアミンからなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項２に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項４】
前記親水性溶媒は、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、およびケトンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２または３に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項５】
前記親水性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノ−ル、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ピリジン、イミダゾール、テトラヒドロフラン、およびアセトンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項４に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項６】
前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属、および遷移金属からなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項７】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＶ族化合物は、単体または２元化合物であることを特徴とする、請求項６に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項８】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、およびＩｎＡｌＰＳｂからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＶ族化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６または７に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項９】
前記貴金属および前記遷移金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの金属を含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１０】
前記２元化合物前記３元化合物、または前記４元化合物は、均一な濃度かまたは濃度勾配を有する状態で、それぞれのナノ粒子の中に含まれることを特徴とする、請求項７または８に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１１】
前記金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１２】
前記金属酸化物前駆体は、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１３】
前記ナノ粒子は、コアシェル構造またはコアマルチシェル構造を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１】
（ａ）ナノ粒子の疎水性表面を、親水性基を有する有機物質で置換して、親水性表面にするステップと、
（ｂ）両親媒性界面活性剤を含む有機溶媒に、前記（ａ）ステップで得られたナノ粒子および金属酸化物前駆体を加えて、前記ナノ粒子の表面を金属酸化物でコーティングするステップと、
を含むことを特徴とする、ナノ粒子のコーティング方法。
【請求項２】
前記（ａ）ステップは、前記ナノ粒子の疎水性表面を、親水性界面活性剤で置換して、親水性表面にするステップと、
親水性溶媒中に親水性表面を有するナノ粒子を分散させるステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項３】
前記親水性界面活性剤は、ピリジン、ジチオール、メルカプトアルキルアルコール、メルカプトアルキルアミン、メルカプトアルキルシラン、アミノアルキルシラン、およびジアミンからなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項２に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項４】
前記親水性溶媒は、１級アルコール、２級アルコール、３級アルコール、ジオール、ポリオール、環状アミン、環状エーテル、およびケトンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項２または３に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項５】
前記親水性溶媒は、メタノール、エタノール、プロパノ−ル、ブタノール、イソプロパノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ポリエチレングリコール、ピリジン、イミダゾール、テトラヒドロフラン、およびアセトンからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項４に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項６】
前記ナノ粒子は、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＶ族化合物、貴金属、および遷移金属からなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項７】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、２元化合物、３元化合物、または４元化合物であり、
前記ＩＶ族化合物は、単体または２元化合物であることを特徴とする、請求項６に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項８】
前記ＩＩ−ＶＩ族化合物は、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＳｂ、ＧａＰＡｓ、ＧａＰＳｂ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＮＳｂ、ＡｌＰＡｓ、ＡｌＰＳｂ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＮＳｂ、ＩｎＰＡｓ、ＩｎＰＳｂ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＮＳｂ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＡｌＰＳｂ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＳｂ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＧａＩｎＰＳｂ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＡｌＮＳｂ、ＩｎＡｌＰＡｓ、およびＩｎＡｌＰＳｂからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＶ−ＶＩ族化合物は、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記ＩＶ族化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６または７に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項９】
前記貴金属および前記遷移金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｆｅ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、およびこれらの金属を含む化合物からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項６に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１０】
前記２元化合物前記３元化合物、または前記４元化合物は、均一な濃度かまたは濃度勾配を有する状態で、それぞれのナノ粒子の中に含まれることを特徴とする、請求項７または８に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１１】
前記金属酸化物は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＣｅＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、およびこれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１２】
前記金属酸化物前駆体は、トリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリブトキシシラン、ケイ酸ナトリウム、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド、スズブトキシド、スズ酸ナトリウム、塩化亜鉛、臭化亜鉛、ヨウ化亜鉛、フッ化亜鉛、水酸化亜鉛、酢酸亜鉛、ジンクアセチルアセトネート(zinc acetylacetonate)、ジンクイソプロポキシド(zinc isopropoxide)、ジンクブトキシド(zinc butoxide)、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、塩化インジウム、臭化インジウム、ヨウ化インジウム、フッ化インジウム、水酸化インジウム、酢酸インジウム、インジウムアセチルアセトネート(indium acetylacetonate)、インジウムイソプロポキシド(indium isopropoxide)、インジウムブトキシド(indium butoxide)、硝酸インジウム、硫酸インジウム、過塩素酸インジウム、酸化インジウム、塩化アルミニウム、臭化アルミニウム、ヨウ化アルミニウム、フッ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミニウムアセチルアセトネート(aluminum acetylacetonate)、アルミニウムイソプロポキシド(aluminum isopropoxide)、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酸化アルミニウム、塩化ハフニウム、臭化ハフニウム、ヨウ化ハフニウム、フッ化ハフニウム、水酸化ハフニウム、酢酸ハフニウム、ハフニウムアセチルアセトネート(hafnium acetylacetonate)、オキシ塩化ハフニウム、ハフニウムイソプロポキシド(hafnium isopropoxide)、硝酸ハフニウム、硫酸ハフニウム、酸化ハフニウム、塩化バリウム、臭化バリウム、ヨウ化バリウム、フッ化バリウム、水酸化バリウム、酢酸バリウム、バリウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、バリウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、バリウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸バリウム、硫酸バリウム、シュウ酸バリウム、メタケイ酸バリウム、チタン酸バリウム、過塩素酸バリウム、酸化バリウム、塩化セシウム、臭化セシウム、ヨウ化セシウム、フッ化セシウム、水酸化セシウム、酢酸セシウム、セシウムアセチルアセトネート(barium acetylacetonate)、セシウムイソプロポキシド(barium isopropoxide)、セシウムブトキシド(barium butoxide)、硝酸セシウム、硫酸セシウム、シュウ酸セシウム、過塩素酸セシウム、プロピオン酸セシウム、酸化セシウム、塩化ジルコニウム、臭化ジルコニウム、ヨウ化ジルコニウム、フッ化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、ジルコニウムアセチルアセトネート(zirconium acetylacetonate)、ジルコニウムエトキシド(zirconium ethoxide)、ジルコニウムイソプロポキシド(zirconium isopropoxide)、ジルコニウムブトキシド(zirconium butoxide)、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウム、シュウ酸ジルコニウム、過塩素酸ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル、フッ化タンタル、水酸化タンタル、酢酸タンタル、タンタルアセチルアセトネート(tantalum acetylacetonate)、タンタルメトキシド(tantalum methoxide)、タンタルエトキシド(tantalum ethoxide)、タンタルイソプロポキシド(tantalum isopropoxide)、タンタルブトキシド(tantalum butoxide)、硝酸タンタル、硫酸タンタル、および酸化タンタルからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【請求項１３】
前記ナノ粒子は、コアシェル構造またはコアマルチシェル構造を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のナノ粒子のコーティング方法。
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４Ａ】
【図１】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３】
【図４Ａ】
【図１】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【公開番号】特開２００７−１３０７５５（Ｐ２００７−１３０７５５Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０６８０５（Ｐ２００６−３０６８０５）
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１３日（２００６．１１．１３）
【出願人】（５９１００３７７０）三星電機株式会社 (982)
[ Back to top ]