格子不整合コア・シェル量子ドット
本開示は格子不整合コア・シェル量子ドット（ＱＤ）に関する。ある特定の実施形態では、格子不整合コア・シェルＱＤは、光起電力用途または光伝導用途のための方法に用いられる。それはまた、多色分子画像診断、細胞画像診断、および生体内画像診断にも有用である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、格子不整合コア・シェル量子ドット（ＱＤ）に関する。ある特定の実施形態では、格子不整合コア・シェルＱＤは、光起電力用途または光伝導用途のための方法に用いられる。それはまた、多色分子画像診断（ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）、細胞画像診断、および生体内画像診断にも有用である。
【背景技術】
【０００２】
典型的には半導体物質中に見いだされる金属からなるナノメートルスケールの粒子は、一般に量子ドット（ＱＤ）と呼ばれる。同じ物質であってもサイズの異なる量子ドットは、異なる色の光を発することができる。有機ポリマーでＱＤの表面改質を行うと、その特性を調整することができ、より大きな物質の中に粒子を取り込むことができる。ＱＤは現在、数多くの電子用途および生物学的用途に使用されている。
【０００３】
タイプＩＩバンド半導体物質の特性を示す量子ドットは、Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ １２５，１１４６６−１１４６７（２００３）に記載されている。米国特許第７，３９０，５６８号明細書も参照されたい。タイプＩＩＱＤは、電子電荷担体が空間的に分離しているため、有用な特性を有すると期待される。タイプＩＩ構造では、普通は単一物質では得られないであろう波長を得ることができる。さらに、タイプＩＩナノ結晶の最低の励起状態における電荷の分離により、こうした物質は光起電力用途または光伝導用途においてより適したものとなる。それゆえに、改善されたタイプＩＩＱＤを特定することが必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、格子不整合コア・シェル量子ドット（ＱＤ）に関する。ある特定の実施形態では、本開示は、圧縮シェル（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅ）を、軟質コア（例えば、ＣｄＴｅ、あるいはコアは体積弾性率が約５２、５１、５０、５４、５３、５２、５１、５０、４９、４８、４７、４６、４５、４４、または４３ＧＰａ未満である）上にエピタキシャル析出させることによって形成された、格子不整合ＱＤに関する。
【０００５】
ある特定の実施形態では、格子不整合量子ドットは、コアと圧縮シェルとを含み、格子不整合率（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈｅｓ）が、約７．５、８．０、８．５、９．０、９．５、１０．０、１０．５、１１．０、または１１．５％より大きい。ある特定の実施形態では、コアは、エピタキシャル析出した圧縮シェルと比べて、約０．５、０．６、０．７、０．８、または０．９オングストローム大きな格子定数を有する。ある特定の実施形態では、コア物質はＣｄＴｅであり、圧縮シェルの格子定数は、約６．０、５．９、５．８、５．７、または５．６オングストローム未満である。
【０００６】
ある特定の実施形態では、本開示は、圧縮シェルで被覆されたＸＴｅコアを含む格子不整合コア・シェル量子ドットにおいて、ＸがＣｄまたはＨｇであり、コアおよびシェルがＣｄＴｅ／ＣｄＳｅではない、格子不整合コア・シェル量子ドットに関する。典型的には、コアはＣｄＴｅであり、圧縮シェルはＺｎＳ、ＺｎＳｅおよび／またはＣｄＳを含む。ある特定の実施形態では、コア直径は、約１．８、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、３．５、または４．０ｎｍであるか、またはコア直径は約２．０、２．５、３．０、３．５、４．０ ４．５、または５．０ｎｍ未満である。ある特定の実施形態では、圧縮シェルは、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅの２つ以上の単層を有するか、あるいはＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｈ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＴｌＳｂ、Ｐｂｓ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、またはそれらの混合物の１つまたは複数の単層を有する。ある特定の実施形態では、圧縮シェルの厚さは、１．８、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、３．５、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、または１０．０ｎｍより厚い。
【０００７】
ある特定の実施形態では、ＱＤは、圧縮シェルの上に、カルボン酸基、チオール基を有するモノマー、およびアミノ基を有するモノマーを含むポリマーがある。ある特定の実施形態では、ポリマーは、ポリエチレングリコールモノマーを含まない。ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、ポリマーマトリックスまたはガラスマトリックス中に含まれる。
【０００８】
ある特定の実施形態では、ＱＤは、圧縮シェルに結合した生体物質（核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質など）を有する。ある特定の実施形態では、格子不整合コア・シェルＱＤは、多色分子画像診断、細胞画像診断、および生体内画像診断の方法に使用される。
【０００９】
ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に記載の量子ドットを含む光起電力セルおよび光起電力デバイスに関する。ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に記載の量子ドットを含む発光ダイオードに関する。ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に開示されているＱＤを含むレーザーに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、格子歪みによって引き起こされる量子ドット内のバンドエネルギー変化を示す。ａ．通常の歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅナノ結晶の格子歪み。ｂ．ａにおける対応する構造の価電子バンドおよび伝導バンドのエネルギー準位。波状の矢印およびその色は、バンド端の蛍光放射とそのおおよその波長を示している。水平バンドの長さは、コアおよびシェルの厚さに対応している。緩和ナノ構造は標準的なタイプＩヘテロ結合を形成するが、ヘテロエピタキシャル成長からくる歪みによってコアが「スクイズ」され、シェルが「延伸」されると、それはタイプＩＩ挙動に変換される。歪みの影響は、モデル固体理論および連続弾性モデル（ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｏｄｅｌ）を用いて計算される。
【図２】図２は、歪み調整されたＱＤの光学特性に関するデータを示す。ａとｂ．厚さの異なるＺｎＳｅで覆われた（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤの吸収スペクトル（左側）および蛍光スペクトル（右側）（ＣｄＴｅコアは１．８ｎｍ（ａ）および６．２ｎｍ（ｂ）である）。ｃ．種々のＣｄＴｅコアサイズについての歪み調整可能なスペクトル範囲（０〜５ＭＬのシェル成長の蛍光放射ピークで測定）。ｄ．厚さの異なるＺｎＳｅシェルで覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの時間分解法による蛍光減衰曲線。励起状態寿命を計算すると、１８．４（コア）、３５．５（１．５ＭＬ）、５９．８（３．０ＭＬ）および１１５．０ｎｓ（６．０ＭＬ）となった。
【図３】図３は、様々な（コア）シェルおよび多層構造に関して発光波長および量子収率を比較したものを示す。ａ．ＣｄＳｅ（紫）、ＺｎＳｅ（赤）またはＺｎＴｅ（緑）、あるいはＣｄＳｅの１つの単層とその後のＺｎＳｅ（ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ；黒）、またはＺｎＴｅの１つの単層とその後のＺｎＳｅ（ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ；青）で覆われた、３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの発光波長。ｂ．１〜５ＭＬのＣｄＳｅ（紫）またはＺｎＳｅ（赤）で覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコア、あるいは１〜５ＭＬのＺｎＳ（茶色）で覆われた３．８ｎｍのＣｄＳｅコアの量子収率。ｃ．ａにおける物質のバルクバンド構造。ｄ．モデル固体理論（ｍｏｄｅｌ−ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙ）および連続弾性モデルを用いて計算された、量子閉じ込め歪みバンド構造。
【図４】図４は、歪み調整可能なＱＤの粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）データを示す。ａ．３．８ｎｍのＣｄＴｅおよび（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（２、６または９ＭＬのシェルを有する）に関するＸＲＤパターン。閃亜鉛鉱型の（ＺＢ）ＺｎＳｅ（上部）およびＺＢＣｄＴｅ（下部）のバルク回折ピークが指し示されている。ｂ．３．８ｎｍＣｄＴｅ ＱＤ（左上）および（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（２ＭＬのシェル（右上）、６ＭＬのシェル（左下）または９ＭＬのシェル（右下））のＴＥＭ。ｃ．３．８ｎｍＣｄＴｅ ＱＤ（上部）および（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（６ＭＬのシェルを有する）（下部）についての、高速フーリエ変換によるＨＲＴＥＭ。ｄ．６ＭＬのシェルを有する（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤのＨＲＴＥＭ。スケールバー：ｂ．２０ｎｍ；ｃ．５ｎｍ；ｄ．５ｎｍ。
【図５】図５は、高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤの連続弾性シミュレーションデータを示す。ａ．左側：同心球（黒の実線）または同心円筒（赤の点線）としてモデル化された６ＭＬのＺｎＳｅシェルで被覆された３．８ｎｍ ＣｄＴｅナノ結晶の歪み分布。コアの歪みは等方圧縮性だが、シェルの歪みは接線方向に伸張性があり（上部の線）、半径方向に圧縮性がある（下部の線）。右側：球形および円筒形の歪み特性に対応する計算格子定数と、実験格子定数（青色の破線）との比較。ｂ．コアのサイズおよびシェルの厚さに応じて変化するコヒーレント結晶成長とインコヒーレント結晶成長。
【図６】図６は、種々のシェル物質および厚さで被覆されたＣｄＴｅコアに関して光調整性（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ）および蛍光量子収率を比較したデータを示す。（Ａ）シェルの厚さに応じて変化するＺｎＳｅ、ＣｄＳ、またはＺｎＳで覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの発光波長。（Ｂ）シェルの厚さに対してプロットした同じＱＤの蛍光量子収率。
【図７】図７は、本明細書に開示されている、典型的なＱＤ上のポリマー配位子被覆の製法を示す。典型的には、最初にもともとの配位子をチオグリセロールと交換する。次いで、こうした一価の極性配位子を多座配位子で置き換える。不活性条件下においてＤＭＳＯ中で１〜２時間加熱（６０〜７０℃）した後、緻密に被覆された安定したＱＤが生じる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
エピタキシャル層とその基材は互いに相助作用的に歪み（すなわち、相互作用的な歪み）、それぞれの特性を変化させることができるので、歪みはコロイド中で固有のものとなる。実験に基づく計算および理論計算により、小さなナノ結晶中のほうがそれに対応するバルクよりもずっと大きな歪みを許容できることが明らかになっている。小さなナノ結晶（５ｎｍ未満）は、表面積と体積との比が大きく、面が高度に湾曲しており、それにより、格子不整合エピタキシャル・シェルからのストレスを構成原子のかなりの部分にわたって分散させることができる。より大きなナノ結晶およびバルク基材では、原子の総数が多くなり、エピタキシャル・ストレスが表面（含まれる構成原子の割合が小さい）に加わり、均質な歪みではなく、歪みを緩和する結晶欠陥の形成が促進される。
【００１２】
コア・シェルＱＤ内のヘテロエピタキシャル歪みを用いて、こうしたナノ結晶の光学特性を変えることができる。特に、小さくて軟らかいナノ結晶コア（ＣｄＴｅ）上での、圧縮シェル物質（ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅ）のエピタキシャル成長により、伝導エネルギーバンドが劇的に変化する。格子歪みは、電荷担体の場所を制御し、励起状態寿命を調節し、広い波長範囲にわたって吸収スペクトルと発光スペクトルを調整し、吸収と発光との間のスペクトルオーバーラップを最小限にすることができる。こうした効果は、ＣｄＳｅ ＱＤに関してＣｈｅｎらが観察した小さなスペクトルシフト（５〜７ｎｍ）とは異なり、小さなスペクトルシフトはおそらく格子歪みによって生じるものではなく、その実験条件下でＣｄＳｅコア（ＣｄＳシェルではない）の連続成長から生じると思われる。Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．３，７９９−８０３（２００３）。歪み調整可能なＱＤは、誘導放出抑制（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）に基づいて、太陽エネルギー変換、多色生物医学的画像診断、および超高分解能光学顕微鏡法で利用される。
【００１３】
コロイドナノ結晶内の格子歪み
小さな圧縮性ナノ結晶コア上に秩序正しくシェル物質が成長するとき、格子歪みは、かなりのバンドギャップエネルギー変化を引き起こすことができる。図１を参照されたい。バルク状態では、ＣｄＴｅおよびＺｎＳｅのヘテロ構造は、ＣｄＴｅ内の電子および正孔の両方を局在化するように整列される（タイプＩ挙動）価電子バンドおよび伝導バンドを有する。しかし、ナノメートルスケールでは、ＺｎＳｅシェルのエピタキシャル成長によりＣｄＴｅナノ結晶が強く圧縮される。これは、ＺｎＳｅの格子定数（５．６６８Ａ）がＣｄＴｅの格子定数（６．４８２Ａ）よりもかなり小さいためである。閃亜鉛鉱型のＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖ半導体では、電子エネルギーギャップは、加えられる圧縮力とともに増大し、引張歪みが加わると減少する。伝導バンドは価電子バンドよりもかなりの程度シフトし、それゆえにシェル成長によって引き起こされるＣｄＴｅの圧縮変形により伝導バンドのエネルギーは増大する。同時に、シェル物質は引張歪みが加わった状態にあり、その結果としてその伝導バンドエネルギーが減少する。これらの２つの歪み作用が協調的に働いて（すなわち、二重歪み）エネルギーバンドオフセット（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｏｆｆｓｅｔｓ）を変え、標準的なタイプＩのＱＤがタイプＩＩのヘテロ構造に変換され、その結果、電子および正孔が空間的に分離される。シェルの厚さが増大するにつれ、シェルからの圧縮歪みが増大するので、コアの伝導バンドエネルギーが上昇するが、量子閉じ込めが緩和されるのでシェルの伝導バンドエネルギーは減少する。
【００１４】
歪み調整されたナノ結晶の特性
ＣｄＴｅ上でのＺｎＳｅのエピタキシャル・シェル成長が進むにつれて、光吸収スペクトルおよび蛍光放射スペクトルは長波長（低エネルギー）側に劇的にシフトする（図２ａ）。シェルの有限ポテンシャル井戸によりコアとシェルとの間で電子と正孔のトンネリングが可能になると、タイプＩのＱＤでも小さなスペクトル変化が観察される。しかし、（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅの場合、シェル成長がさらに続いて吸収バンド端および発光極大がシフトし、バルクのバンド端エネルギー（ＣｄＴｅ（１．５０ｅＶ）およびＺｎＳｅ（２．８２ｅＶ））を超える（図２ａを参照）。様々な証拠は、この赤方偏移がタイプＩＩバンド配列への変換によることを示唆している：（ｉ）明確な光吸収の特徴が徐々に減少していること；（ｉｉ）バンド端の振動子強度の減少、および（ｉｉｉ）励起状態寿命のかなりの増大（図２ｄ）。こうした変化は、コアへ入る正孔とシェルへ入る電子との空間的分離によって引き起こされ、結果として電子−正孔の重なり積分が減少する。（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅなどのコロイド状タイプＩＩ量子ドットは、コアおよびシェルに関して、バンドオフセットが互い違いになっている特定の物質を選択すれば、電荷担体の分離を達成することができる。Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２５，１１４６６−１１４６７（２００３）を参照されたい。タイプＩＩバンド配列により、個々の半導体のいずれかのバルクバンドギャップエネルギーよりも低いエネルギーで空間的な間接再結合が可能である。
【００１５】
最大のスペクトルシフトが非常に小さなコア（１．８ｎｍのＣｄＴｅなど）で観察され、緑から近赤外スペクトルへ調整が可能である。それに対して、もっと大きなＣｄＴｅコアはエピタキシーを介して効果的に圧縮できず、それらの発光スペクトルは格子歪みでは大して調整できない。サイズの異なるＣｄＴｅコアに関して、歪み調整可能なスペクトル範囲を図２ｃに示す。小さなコアのＱＤは、発光スペクトルの青側と赤側の両方で大きなドットのスペクトル範囲を超えて発光するよう調整できることは注目に値する。この目新しい現象は、他のタイプの量子ドットでは観察されたことがない。コアのサイズおよびシェルの厚さに応じて、こうしたＱＤは２５から６０％の間の量子効率で５００から１，０５０ｎｍの間で発光するよう調整できる。蛍光ピーク幅は、近赤外（７００〜９００ｎｍ）では、一貫して４０から９０ｎｍの間（半値全幅、ＦＷＨＭ）であり、これは生物医学的画像診断用途に十分に適した「クリアウィンドウ（ｃｌｅａｒ ｗｉｎｄｏｗ）」である。
【００１６】
歪みによって引き起こされるスペクトル変化はゆるやかであり、タイプＩからタイプＩＩへの切り替わりの場合に予想される急激な変換がないという点は興味深い発見である。直径が４ｎｍ未満であるコアサイズの場合、我々のデータは、２〜３の単層（ＭＬ）のシェル物質で覆った後のタイプＩＩ挙動への移行（最初のエキシトン吸収ピークの完全な消滅で定義される）は「完全」であることを示している。しかし、０と２〜３ＭＬとの間では、こうしたＱＤの挙動は、タイプＩとタイプＩＩとの間の状態である。ここでは、電荷担体の一方はナノ結晶の１つの領域に強力に閉じ込められるが（我々の場合、正孔はコアに閉じ込められる）、他の電荷担体（電子）は弱く閉じ込められ、ナノ結晶全体にわたって広く非局在化する。
【００１７】
多層構造の歪み
こうした歪んだナノ構造中の電子および正孔の分離をさらに理解するために、中間シェル層を用いて正孔または電子のいずれかに対する特定のエネルギーバリヤーを生じさせる体系的なキャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）実験を実施した（図３）。ＣｄＴｅをＣｄＳｅシェルで覆うと、シェル中に電子が置かれるタイプＩＩのＱＤを生み出すことが知られているが、これはＣｄＴｅと比べてＣｄＳｅの伝導バンドエネルギー準位が低いためである。それに対して、ＺｎＴｅシェルまたはＺｎＴｅ中間層でＣｄＴｅを覆うと、ＱＤのコアからの電子拡散に対して大きなバリヤーとなるが、コアからの正孔拡散に対してはほとんど障害とならない。ＣｄＴｅをＣｄＳｅで覆うと、バンドギャップがかなり減少するタイプＩＩのＱＤが生じるが、ＺｎＴｅで覆ってもバンドギャップはほんの少ししか変化しない。正孔または電子の拡散を防ぐバリヤーとしてこうした物質の１つの単層を使用すると、ＺｎＳｅの過成長によりタイプＩＩ構造がもたらされるが、それはＣｄＳｅ中間層と一緒に成長した場合のみである。ＺｎＴｅ中間層を有するＱＤではほとんど赤方偏移は観察されず、歪みによって引き起こされるタイプＩＩ構造が機能するためには、シェルへの電子拡散が重要であることを確証している。コアへの正孔の閉じ込めは、こうした（コア）シェルＱＤの高い量子効率によっても支持される。これは、表面正孔トラップのほうが、電子トラップよりもＱＤの光学特性に悪影響をもたらすからである。
【００１８】
高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅヘテロ構造（１４．４％の格子不整合率）が優れたホトルミネセンス特性を維持できることは注目に値する。高い量子収率は、初期ＣｄＴｅコアの高い結晶性（最大８０％までの量子収率）、および高温でのシェル成長の均質性（シェル成長は２００Ｃ未満では不完全で不均一であった）に起因するのであろう。また、格子圧縮性は、一般的に使用されるＱＤの物質ＣｄＳｅ（Ｂｕ（体積弾性率）＝５３．１ＧＰａ）およびＺｎＳ（Ｂｕ＝７７．１ＧＰａ）よりも、ＣｄＴｅ（Ｂｕ＝４２．４ＧＰａ）およびＺｎＳｅ（Ｂｕ＝６２．４ＧＰａ）のほうが非常に高い（モジュラス値が低いので柔らかいと見なされる）。したがって、大きなストレスにさらされたときに、緩和して欠陥トラップ部位を形成するのではなく、ＣｄＴｅおよびＺｎＳｅが弾性的に圧縮可能であるので、こうしたＱＤは優れた分光特性を維持できる。こうしたＱＤは、２ＭＬのシェル成長後に高い量子収率を維持する（図３ｂ）。これは、おおよそ１．５ＭＬのシェル成長後に量子収率のピークに達する、同様に歪んだ（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ ＱＤ（１２％の格子不整合率）とは異なる。この違いは、弾性の小さいＣｄＳｅおよびＺｎＳの場合、欠陥を生じないで歪みに耐えることができないせいであると考えられる。もっと軟らかいＣｄＴｅコアを使用して、ＣｄＳおよびＺｎＳシェルの両方を成長させると（それぞれ１１．４％および１９．８％の格子不整合率）、３ＭＬのシェル成長後であっても高い量子収率が維持されるＱＤが生み出される。
【００１９】
歪みによって引き起こされる欠陥形成の概念は、（コア）シェルＱＤのホトルミネセンス効率を理解するための支配的なパラダイムとなってきたが、この概念はタイプＩＩのＱＤの量子収率が低いことの説明とはならない。タイプＩＩの（ＺｎＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤは量子収率が１５〜２０％であり、それは１．５ＭＬの成長後に、格子不整合率がほんの０．６％であるにもかかわらず量子収率が減少することを、Ｘｉｅらは報告した（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１７，２７４１−２７４５（２００５））。図３ｂでは、タイプＩＩの（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤ（７．１％の格子不整合率）は、ほんの１ＭＬのシェル成長後に蛍光効率のピークに達するが、高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳ ＱＤ（１９．８％の格子不整合率）は、２．５〜３ＭＬのシェル成長後にピーク蛍光効率に達する（図６を参照）ことを示唆するデータを示している。したがって、（ＣｄＴｅ）ＺｎＳおよび（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅのＱＤは、蛍光を赤方偏移または赤外偏移させるのに十分な肉厚シェルを有しており、かつ十分な量子収率を維持して、可視波長および近赤外波長の広域スペクトル（５００〜１，０５０ｎｍ）にわたって高い量子収率（６０％）での発光をもたらすであれば、（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤよりもいっそう望ましい。
【００２０】
タイプＩＩＱＤ中の電荷担体の分離により、放射再結合の確率が減少する結果になりうる。また励起状態寿命が延びると、非発光性再結合事象の確率が増大しうる。さらに、タイプＩＩＱＤ内の電荷担体の一方がシェル領域に閉じ込められ、したがってこの担体は表面欠陥部位に閉じ込められる確率（ＱＤのホトルミネセンス効率を支配する主要因子）が増大する。
【００２１】
構造特性
粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）データ（図４ａ）は、特定のＱＤが、均一結晶領域として均質に成長することを示している。ＣｄＴｅコアは閃亜鉛鉱型の結晶構造を示し、これはシェル成長に伴って結合距離が小さくなるほうにシフトする。６ＭＬ（単層）のシェル成長の後、格子定数は閃亜鉛鉱型のＣｄＴｅと比べて５．１％収縮した。このことは、バルクと比較してＺｎＳｅシェル格子が８．５％拡張したことを示す。さらにシェルの厚さを９ＭＬに増やすと、ナノ結晶の全体量がほぼ二倍になるが、格子パラメーターは少ししか変化しない。生じる結晶領域が大きくなるため、回折ピークは狭くなるが、純粋なＺｎＳｅまたはＣｄＴｅの領域が存在する証拠はない。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像で観察されるこうした粒子の疑似球形形態と合わせて考えると（図４ｂ）、コア物質とシェル物質との間にある大きな歪みにもかかわらず、これらのデータは結晶成長がコヒーレントでありかつ均質であることを示唆している。ＸＲＤスペクトルは、シェル成長による六方格子パターンを示している。これは、（１１１）反射の分裂および（２２０）反射と（３１１）反射との間のピークの発生によって示唆される。しかし、こうした構造の回折パターンをシミュレーションするなら、これらの観察は相変化を示していないことが明らかである。そうではなく、これらの変化はＩＩ−ＶＩ物質の多形性を表す。それらの物質は一般的に、バルク中のウルツ鉱型（六方）および閃亜鉛鉱型（立方）の相の多型であることが分かっており、またナノ構造として見いだされる。この多型は、［１１１］閃亜鉛鉱型方向において積層欠陥に現れる。このことは、これら２つの構造間にわずかなエネルギー差があるため高結晶物質においてさえ一般的でありうる。我々の構造的シミュレーションデータは、図４で特徴付けられている（コア）シェルのナノ結晶はすべて大部分が閃亜鉛鉱型であり、３０〜４０％の（１１１）格子面が六角形状で積層されていることを実証している。それゆえに、回折パターンの六角性（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｎａｔｕｒｅ）の増大は、コヒーレントシェル成長に伴って回折ピークが狭くなることだけに起因する。このことは、小さなコアの広い回折ピークによって不明瞭にされる立方−六方多型（ｃｕｂｉｃ−ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｐｏｌｙｔｙｐｉｓｍ）が基礎をなしていることを示す。
【００２２】
高解像度のＴＥＭデータ（図４ｃ、ｄ）は、これらのＱＤのコヒーレント結晶性をさらに明らかにしており、格子面がナノ結晶全体にわたって広がっている。格子の反りおよび電子密度の差も、歪んだコア・シェル構造で観察された。しかし、低エネルギー積層欠陥以外に、主な結晶欠陥は観察されず、これはシェル成長の全体を通して観察される高い量子収率およびバンド端発光と調和する。２ＭＬより厚いシェルを有するほとんどすべてのＱＤは、閃亜鉛鉱型（１１１）面がＴＥＭグリッドと平行になるように配向していることが確認された。この異方性は、肉厚シェルを有する試料のＸＲＤパターンおよびシミュレーションと一致しており（図４ａ）、［１１１］軸に垂直なナノ結晶反射のピークが狭くかつ強くなっていることを示す。この優先的な成長は、基礎をなす閃亜鉛鉱型ＣｄＴｅコアの異方性に起因しており、そのコアは、［１１１］方向に少し引き延ばされていることが分かる（図４ｃ）。この方向にウルツ鉱型の積層欠陥が広がることにより、基礎をなす結晶格子に基本的な程度の異方性がもたらされる。重要な点として、コア物質とシェル物質のウルツ鉱型構造の間の格子不整合率は、ａ方向では、ｃ方向と比べて少し大きく、ウルツ鉱型ＩＩ−ＶＩ物質の圧縮性はｃ軸と垂直な方向において高くなっている。このことは、シェル成長が、円筒形状のＱＤに沿って外側の放射方向に好ましく起こりうることを示唆している。この様式のシェル成長は、ほとんどのＣｄＳｅナノ結晶で観察されるものとは対照をなす。ほとんどのＣｄＳｅナノ結晶では、典型的にはウルツ鉱型構造のｃ方向への成長が促進されるが、それは一般的に、ｃ末端面（ｃ−ｔｅｒｍｉｎａｌ ｆａｃｅｔ）での高い反応性およびこの方向の格子整合率がいっそう大きいことに起因する。
【００２３】
ＣｄＴｅは、テルル化水銀を除くすべてのＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖ物質のうちでもっとも圧縮性があり、その変形ポテンシャルも高い。このことは、ＣｄＴｅの格子は容易に圧縮され、圧縮時にその電子エネルギーバンドがかなりの程度シフトすることを意味する。ＺｎＳｅも変形ポテンシャルが高いが、体積弾性率はずっと大きい。より変形しにくい、高度に不整合なシェル物質としてのその役割は、報告されている独特の光学特性を生み出す上で重要と思われる。それに対し、格子整合性に優れたコア・シェルＱＤ（（ＣｄＴｅ）ＣｄＳおよび（ＣｄＳｅ）ＣｄＳなど）は、格子歪みの減少および変形ポテンシャル値の低下のせいでスペクトルシフトがかなり小さい。さらに、ほぼすべての（コア）シェルのナノ結晶および他のタイプのナノヘテロ構造は、構造的不整合のせいで、様々な程度の格子歪みにさらされる。
【００２４】
連続弾性モデル化
歪み調整のメカニズムについて更なる洞察を得るために、球形ＣｄＴｅコア上にコヒーレント成長したエピタキシャルＺｎＳｅシェルについての連続弾性モデルを構築した（図５）。シェルからの半径方向圧縮により、コアは等方性の圧縮歪みがかかることが分かる。シェル格子は、コアの周囲の接線方向に引張歪みがかかり、半径方向に圧縮歪みがかかる。シェル内のこの歪みは、界面からの距離が増大するにつれて減衰するが、完全にゼロにはならない。この結果は、肉厚シェルは、臨界値を超えてコアを圧縮することはできず、かなりの量の弾性歪みがシェル内に残ることを示している。ＸＲＤおよびＴＥＭでの実験的に観察された格子定数によると、コアの圧縮はずっと大きいはずである。この食い違いは、［１１１］方向に対して垂直に起こるシェルの非球状成長により、ヘテロ構造が、同心球というよりは同心円筒によりいっそう似ることにたぶん起因すると考えられる。図５ａに示すように、この系を円筒としてモデル化すると歪みの多くがシェルに再配分され、実験的に観察された格子パラメーターといっそう強く相関する。理論的に導き出されたこの格子変形を用い、モデル固体理論によって様々な（コア）シェル構造のバンドオフセットおよびバンドギャップを計算した。シェル・エピタキシャル成長の様々な段階でのこうした構造のバンドギャップを予測した。さらに、連続弾性モデルを用いて、転位ループの形成がコヒーレントエピタキシャル成長よりもエネルギー的により好ましいシェルの厚さを予測できる。図５ｂは、種々のコアサイズでのこの厚さを示しており、直径が約３．５ｎｍ未満のＣｄＴｅ ＱＤは、基本的にどれほどの厚さのＺｎＳｅシェルでもその歪んだコヒーレント成長を許容できることを示している。
【００２５】
こうしたモデル化計算では、粒径に対する物質特性の依存に関して一般的な傾向が現れなかったので、バルク物質パラメーターを使用する。圧縮性は、典型的には粒径と共に変化し、通常、粒径の減少とともに軟化作用を示す。他の場合には、それらの圧縮性値は、バルクと比べてナノ粒子では変化しないことが見いだされている。ＩＩ−ＶＩの半導体では、ＣｄＳ ＱＤは、バルクと比べて類似の圧縮性を有するが、ＣｄＳｅ ＱＤはバルク物質よりもいっそう圧縮されることが報告されている。量子閉じ込め自体によって、半導体ナノ結晶における構造変更が引き起こされうる。またこうしたナノ結晶は、その不動態化配位子の性質に応じて圧縮力または引張力にさらされうる。本明細書に開示されている歪み調整可能なＱＤの場合、ナノスケールのＺｎＳｅおよびＣｄＴｅの弾性は、粒径の関数としては測定されなかった。コアおよびシェル物質の弾性が均等に減少する場合、こうしたドット内の全弾性歪みエネルギーは減少するであろう。このエネルギー減少が、結晶変形を変えるとは考えられず、また我々のバンドギャップ計算における大きな正味の変化をもたらすとも考えられない。物質うちの１種のみがより弾性のあるものになる場合をさらに調べるため、コア物質またはシェル物質のいずれかについてもっと小さい（例えば、バルクより２０％小さい）弾性係数を用いて、理論モデルを構築した。この軟化効果により、歪みによって引き起こされるバンドシフトの大きさがわずかに（３％未満だけ）変わる。観察された結晶の多型は、計算バンドギャップにわずかに影響を及ぼしうる。Ｗｅｉおよびその同僚らは、閃亜鉛鉱型ＣｄＴｅについてはバンドギャップ１．５０ｅＶ、ウルツ鉱型についてはバンドギャップ１．５４７ｅＶを計算した。ＺｎＳｅの場合、バンドギャップの実験データは、閃亜鉛鉱型では２．８２ｅＶ、ウルツ鉱型では２．８５ｅＶという非常に小さな差も明らかにしている。
【００２６】
電子デバイス
ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に開示されている量子ドットを含む電子デバイスに関する。ある特定の実施形態では、表示装置は、本明細書に開示されている量子ドットを含む発光ダイオードを利用する。量子ドットを含む物質は、陽極と陰極との間に配置される。電荷担体（電子および正孔）は、電圧の異なる電極から接合部に流れ込む。電子は正孔に出会うと、低いエネルギー準位に下がり、光子の形でエネルギーを放出する。
【００２７】
ある特定の実施形態では、本開示は、発光ダイオードの隣に配置された量子ドットを含むフィルムに関する。発光ダイオードは、量子ドットが吸収する光を発生し、それによって量子ドットは光（例えば、蛍光）を発する。
【００２８】
ある特定の実施形態では、装置は、正孔輸送（ｈｏｌｅ−ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ）層（ＨＴＬ）と電子輸送層（ＥＴＬ）との間に量子ドットおよび発光層を含んでいる透明フィルムを含む。
【００２９】
有機エレクトロルミネセンス物質は、通常、電子ではなく正孔の注入および輸送に有利である。そのため、電子−正孔の再結合は一般に陰極の近くで生じる。生み出された励起子または正孔が陰極に近づかないようにするために、正孔遮断層は、陰極に向かって移動する正孔を遮断し、電子を発光ＱＤ層へ輸送するという二重の役割を果たす。トリスアルミニウム（Ａｌｑ３）、バトクプロイン（ＢＣＰ）、およびＴＡＺが、通常、正孔遮断物質として使用される。
【００３０】
ある特定の実施形態では、デバイスは、金属陰極（例えば、ＡｕおよびＡｇ）、電子輸送層（ＥＴＬ）（例えば、ＺｎＯ：ＳｎＯ２（比率１：３））、本明細書に開示されている量子ドットを含む発光層、エネルギーバリヤー層（例えば、ＳｉＯ２）、および正孔輸送層（ＨＴＬ）（例えば、ｐ−ケイ素）を含む。ｐ型ケイ素の抵抗率は、約１０〜１００オームｃｍであってよい。上部の金属陰極を介して発光を見ることができる。
【００３１】
量子ドットの配列は、回転成形法として知られる方法で自己集合により製造でき、有機物質中に量子ドットを含む溶液を基材に注ぎ入れ、次いでそれを回転状態にして溶液が均等にまき散らされるようにする。
【００３２】
ＱＤ薄膜を形成するための密着焼付け法は、Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，（２００８）Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８：４５１３−４５１７に大まかに記載されている。密着焼付けの方法全体は、典型的には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）成形スタンプを用意し；上面のＰＤＭＳスタンプをパリレン−ｃ（化学蒸着（ＣＶＤ）芳香族有機ポリマー）の薄膜で被覆し；パリレン−ｃ被覆スタンプのインク付けを、有機溶剤中にコロイドＱＤを懸濁させた溶液の回転成形によって行い；さらに溶剤の蒸発後に、形成され変えられたＱＤ単層を基材に密着焼き付けすることを含む。
【００３３】
ある特定の実施形態では、本開示は、電極（ｐ−パラフェニレンビニレンで被覆されたインジウムスズ酸化物など）と本明細書に開示されている量子ドットを含む膜とを含むデバイスに関する。量子ドットは、多座配位子（アルキルジチオ、ヘキサンジチオールなど）と一緒に保持され、電極の表面に保持されうる。Ｃｏｌｖｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ １９９４，３７０，３５４（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３４】
ある特定の実施形態では、本開示は、共役ポリマー（ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）およびまたはポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（１，４−｛ベンゾ−［２，１’，３］チアジアゾール｝）］（Ｆ６ＢＴ）など）の膜と本明細書に開示されている量子ドットとを含む発光ダイオードに関する。Ｔｅｓｓｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００２，２９５，１５０６（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３５】
ある特定の実施形態では、本開示は、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）および／またはトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）の層で被覆された、本明細書に開示されている量子ドットを含む、発光ダイオードに関する。被覆量子ドットは、正孔輸送物質（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）層など）に隣接させて、電極（例えば、ガラス基材上に被覆されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））間に配置することができる。Ｃｏｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ２００２，４２０，８００（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。ＴＰＤ層の反対側で、量子ドット層は、陰極と接触したトリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）の膜と隣接していてよいか、または任意選択でＡｌｑ３層間に導入された３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）の層と隣接していてよい。他の実施形態では、量子ドットは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸塩などの導電性ポリマーの層の上部の層の中にある。Ｈｉｋｍｅｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２００３，９３，３５０９（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３６】
太陽エネルギー変換
ある特定の実施形態では、本開示は、量子ドット太陽電池（例えば、ナノ結晶の被覆を持つ太陽電池）に関する。ナノ結晶の薄膜は、スピンコーティングによって得る。量子ドットをベースにした光起電力セルでは、典型的には色素増感コロイドＴｉＯ２膜を利用した。
【００３７】
ある特定の実施形態では、太陽電池は、本明細書に開示されている量子ドットの層が電極（典型的には、ポリマー膜、例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）の中に含まれている）間にある、一対の電極を含む。１つの電極は、インジウムスズ酸化物基材であってよく、それは任意選択で、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、導電性ポリマー）で被覆されている。Ｈｕｙｎｈ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ２００２，２９５，２４２５（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３８】
ある特定の実施形態では、太陽電池は、本明細書に開示されている量子ドットに隣接したＴｉＯ２膜と、共役ポリマーであるポリ（９，９−ジオクチル−フルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチレンフェニル）ジフェニルアミン）の正孔輸送層とを含む。電池は、典型的には、塩基性溶液中にポリカチオン、ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）、ポリ（ジアリルジメチル塩化アンモニウム）（ＰＤＤＡ）、負電荷を帯びたＴｉＯ２ナノ粒子を含む水溶液、および負電荷を帯びた本明細書に開示されている量子ドットを使用し、層ごとの成長に従って、フッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）で被覆されたガラス上に作製する。Ｋｎｉｐｒａｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ．５１８（１），２９５−２９８（２００９）（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３９】
生物学的用途
伝統的な有機染料が利用されるどんな生物学的用途にも量子ドットを使用できる。ＱＤは通常、伝統的な有機染料よりも優れているが、それは輝き（大きな吸光係数と蛍光染料に匹敵する量子収率とが組み合わさっているおかげ）および安定性（光退色をずっと少なくすることが可能）のためである。
【００４０】
量子ドットの光安定性により、高解像度の三次元画像に再構成できる多数の連続的な焦点面画像を取得できる。量子ドットプローブの別の用途には、長期間にわたる分子および細胞の実時間追跡がある。抗体、ストレプトアビジン、ペプチド、核酸アプタマー、または小分子配位子を使用して、細胞の特異タンパク質を量子ドットの標的にすることができる。
【００４１】
ある特定の実施形態では、本開示は、事前標識（ｐｒｅ−ｌａｂｅｌｅｄ）細胞の体外画像診断（例えば、胎児性細胞、癌細胞、幹細胞、およびリンパ球についての、リアルタイムでの単細胞移動の画像診断）における本明細書に開示されている量子ドットの使用に関する。例えば、本明細書に開示されている量子ドットは、能動的ターゲィングおよび受動的ターゲィングによる生体内条件下での腫瘍ターゲィングに使用できる。能動的ターゲティングの場合、量子ドットは、腫瘍細胞または腫瘍内微小環境に選択的に結合する腫瘍特異的な結合部位で官能基化される。受動的ターゲィングでは、癌組織内の血管の血管透過性が増大していることを、量子ドットプローブの送達に利用する。腫瘍は通常、正常組織よりもいっそう透過性ある内皮を有しており、そのため小さなナノ粒子が癌組織の間隙に漏出する。さらに、腫瘍細胞には効果的なリンパ排出の仕組みがなく、そのためナノ粒子がその後に蓄積する。
【００４２】
本明細書に開示されている量子ドットの表面は、静電相互作用および水素結合相互作用により、または特定の配位子−受容体相互作用（アビジン−ビオチン相互作用など）により、生体試料と相互作用するように調整できる。ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、シリカ層で被覆する。例えば、水溶性にするために、あるいは細胞核と結合するためのメトキシシリルプロピル尿素およびアセテートにするために３−（トリヒドロキシルシリル）プロピルメチルホスホネートで被覆する。他の実施形態では、ビオチンは量子ドットの表面と共有結合する。Ｂｒｕｃｈｅｚ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９８，２８１，２０１３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４３】
生体物質と量子ドットとの結合は、様々な方法で成し遂げることができる。生体物質は、タンパク質、核酸、またはウイルスなどの特定の分析物を認識できる。メルカプト酢酸は、可溶化およびタンパク質共有結合のための配位子として使用できる。ＺｎＳで覆われたＱＤと反応する場合に、メルカプト基はＺｎ原子と結合し、極性カルボン酸基によりＱＤは水溶性になる。遊離カルボキシル基は、反応性アミン基との架橋による様々な生体分子（タンパク質、ペプチド、および核酸など）との共有結合に利用可能である。Ｃｈａｎ ＆ Ｎｉｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９８，２８１，２０１６（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４４】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは生体分子で被覆されるが、これは、負電荷を帯びたリポ酸と、生物工学（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ）二官能性組換え（キメラ）タンパク質（所望の生物関連領域と遺伝子的に融合している正電荷を帯びた結合領域（ロイシンジッパーを含む）を含む）との間の静電引力を利用して行う。Ｍａｔｔｏｕｓｓｉ ｅｌ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０００，１２２，１２１４２（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４５】
ある特定の実施形態では、本開示は、配位子で被覆された本明細書に開示されている量子ドットに関する。ある特定の実施形態では、配位子は多座ポリマーである。ポリマー配位子は、ＱＤの流体力学的粒径を最小限にし、コロイド安定性をもたらし、光退色を防ぐ。ある特定の実施形態では、本開示は、チオール（−ＳＨ）およびアミン（−ＮＨ２）基が線状ポリマーにグラフト化された混合組成物を含むポリマー配位子に関する。Ｓｍｉｔｈ ＆ Ｎｉｅ，Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ．（２００８）１３０（３４）：１１２７８−１１２７９（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。代表的な両親媒性ポリマーは、Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ ２００６；８：３８９５−３９０３；Ｐｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ ２００６；１１０：２０３０８−２０３１６、およびＰｅｌｌｅｇｒｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ ２００４；４：７０３−３０３（本明細書にすべてを援用する）に開示されている。
【００４６】
ある特定の実施形態では、配位子は、生体分子または標的分子（それは、核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質でありうる）と結合する。核酸分子は、特定の遺伝子型を示す既知の多型配列にハイブリダイズするプローブであってよい。ポリペプチドは、所望の細胞マーカー（すなわち、細胞型を示す細胞の表面に示されるタンパク質の受容体）を標的にすることができる。それらは、樹状細胞マーカー、内皮細胞マーカー、Ｂ細胞マーカー、Ｔ細胞マーカー、ナチュラルキラー細胞マーカー、癌細胞マーカー、血漿細胞マーカー、または造血細胞マーカーであってよい。
【００４７】
本明細書に開示されている量子ドットは、生体分子（抗体、オリゴヌクレオチド、または小分子配位子など）が生物学的ターゲットに固有となるように、生体分子に架橋されていてよい。Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖ．Ｒｅｖ．６０，１２２６−１２４０（２００８）（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。標準的なバイオ分子固定化手順（ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）（マレイミド活性化ＱＤと還元抗体のチオールとの結合など）を使用してこれを達成できる。非特異的結合と考えられるものを除去するか、または静脈内注射の後の血流からの除去速度を減少させるために、ＱＤの表面を生体不活性な親水性分子（ポリエチレングリコールなど）で変性させてもよい。本明細書に開示されているＱＤは、生物発光反応を触媒する酵素に結合した場合、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）のおかげで外部の励起源がなくても蛍光を発することができる。Ｓｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．２４（２００６），ｐｐ．３３９−３４３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４８】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、多くのいろいろな細胞の受容体および標的に高特異的に結合できる、小分子配位子、阻害因子、ペプチド、またはアプタマーに架橋される。Ｌｉｄｋｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．２２（２００４），ｐｐ．１９８−２０３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４９】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、特定の核酸配列を検出するためのセンサーに使用できる。検出する一本鎖核酸を、（ａ）標的の一端と相補的である核酸フラグメントに結合した受容体のフルオロフォアおよび（ｂ）標的核酸の反対の端と相補的であるビオチン化核酸フラグメントと混ぜ合わせると、こうしたヌクレオチドはハイブリダイズしてビオチン−核酸−フルオロフォア結合体が生み出される。この結合体を本明細書に開示されている量子ドットと混ぜ合わせると、フルオロフォア結合体への無放射エネルギー移動により蛍光が消失する。その後この染料受容体は蛍光性になり、標的核酸の存在を明確かつ定量的に示す。Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．４（２００５），ｐｐ．８２６−８３１（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００５０】
用語
「体積弾性率」は、均一圧縮に対する物質の抵抗性を指す。すなわち、基本単位で、体積の所与の相対的減少を生じさせるのに必要な圧力はパスカルである。ナノ粒子のコアの場合、それはコア物質の体積弾性率を示し、より大きな寸法、例えば、ミリメートルの寸法で求められるものである。体積弾性率は、圧力を加えた状態での粉末回折によって、あるいは当該技術分野において知られている他の方法で測定できる。例えば、Ａｌ−Ｄｏｕｒｉ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａ Ｂ：Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ，３２２，（１−２），２００２，１７９−１８２を参照されたい。
【００５１】
「格子定数」または「格子パラメーター」は、結晶格子中の単位格子間の一定距離を指す。三次元における格子は一般に、ａ、ｂ、およびｃと呼ばれる３つの格子定数を有する。立方晶結晶構造の場合、これらの定数はすべて等しい。同様に、六方晶系構造では、ａおよびｂ定数が等しい。特に示されていない限り、「格子定数」は、３次元の平均格子定数を指す。格子定数は通常、数オングストローム（すなわち、ナノメートルの数分の一）のオーダーである。格子定数または格子不整合率は、Ｘ線回折または原子間力顕微鏡などの技法を用いて求めることができる。一部の格子定数を以下の表に示す。
【実施例】
【００５２】
実験
実施例１：ＣｄＴｅコアの合成
（コア）シェルのＱＤは、高温の配位溶剤（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｓｏｌｖｅｎｔ）中での２段階式有機金属手法（ｔｗｏ−ｓｔｅｐ ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ）を用いて調製した。室温のトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）テルリド溶液（０．１ｍｍｏｌが５ｍｌのオクタデセン中に含まれる）を、熱い（３００Ｃ）酸化カドミウム（０．２ｍｍｏｌ）とテトラデシルホスホン酸（０．４４ｍｍｏｌ）、ヘキサデシルアミン（５．７ｍｍｏｌ）とオクタデセンとの溶液（合計１０ｍｌ）に迅速に注入することにより、様々なサイズのＣｄＴｅコア（１．８〜６．２ｎｍ）を合成した。成長温度は２６５Ｃに設定し、ＣｄＴｅ ＱＤのコアの最終サイズは、成長時間を変化させることにより、また追加の前駆体をゆっくり注入することにより（大きなサイズを望む場合）制御した。室温に冷却した後、発光ナノ粒子（量子効率４０〜８０％）をヘキサンで希釈し、遠心分離機にかけて不溶性カドミウム前駆体を除去し、ヘキサン−メタノールによる抽出を繰り返して精製し、最後に再び遠心分離機にかけてナノ結晶凝集体と考えられるものを取り出した。
【００５３】
実施例２：シェル成長
連続イオン層吸着／反応（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｏｎ ｌａｙｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）（ＳＩＬＡＲ）手順（もともとは、Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１９，７０１９−７０２９（１９９７）に記載）を変更したものを使用した。具体的には、初期キャッピング温度（ＴＭＬ１）で、陽イオン前駆体を含む溶液（０．１Ｍのジエチル亜鉛またはジメチルカドミウムのＴＯＰ溶液）（０．２５ＭＬのシェルを構成するのに必要な量の前駆体を含む）を注入した。１０分後に（これは、シェル物質の均質核形成を防ぐのに十分な時間であると実験的に判断された時間である）、陰イオン前駆体（０．１Ｍの硫黄、セレンまたはテルルのＴＯＰ溶液）を注入した。この２番目の注入の後、初期成長温度とシェル組成とに依存する時間の間、シェル成長を進行させた。例えば、ＣｄＴｅ上のＺｎＳｅの成長では、以下の反応時間を用いた：１５０ ８Ｃでは４時間、１７０ ８Ｃでは２時間、さらに２１０〜２２５ ８Ｃでは３０分間。しかし、他のシェル物質の場合、シェル成長速度が前駆体の反応性に強く依存していることが見いだされた。ジエチル亜鉛およびジメチルカドミウムのどちらも、この作業で使用した温度すべてで反応性が高かった。これらの反応は、カルコゲンの沈着速度によって制限された。一般に、テルルおよびセレンは低い温度で効率的に反応したが（例えば、１７０Ｃで２時間の反応時間）、ＣｄＳおよびＺｎＳの初期成長には、１４０Ｃで１．８ｎｍのコアが完成するまでに長い時間（最高８時間）が必要とされた。ＴＭＬ１での最初の２回の注入後に、最初の０．５ＭＬの場合と同じ反応時間を用いて、さらに２回の注入を行って、合計で１ＭＬのシェルをコア上に成長させた。
【００５４】
このシェル物質の薄層がいったんＱＤ上に付着すると（スペクトルの赤方偏移で示される）、熟成におけるこれらのＱＤの温度閾値はかなり高くなった。これは、ナノ結晶の外形寸法が増大していること、この調査で用いたシェル物質（ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＴｅ）の接着強度および熱安定性がコア（ＣｄＴｅ）と比べて大きいこと、ならびにシェル物質とのアミンおよびホスフィン配位子の結合力がＣｄＴｅと比べて大きいことが組み合わさったことによる。それゆえにちょうど１ＭＬが付着した後、熟成の視覚的兆候がなくても反応温度を劇的に増大させることができた。このように、成長温度は、反応がずっと効率的になるポイントまで増大し、シェル成長を完了させるための反応時間を短くすることができた。ＣｄＴｅ上へのＺｎＳｅの付着は、試験を行ったすべてのサイズに関して最適化したが、他のシェル物質（ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳおよびＣｄＳｅ）の付着は３．８ｎｍのＱＤのコアに関して最適化した。この手順では、陰イオンおよび陽イオンの表面化学量論性が０．５ＭＬのシェル成長のそれぞれのサイクルで似たようになるように、増分を０．２５ＭＬとした。０．５ＭＬの増分で実施すると、もともとＰｅｎｇらによって記載されたＳＩＬＡＲ手順と同様に、各陰イオンの注入後に量子収率がかなり減少し、したがって蛍光量子収率の相対的変化が不明瞭になった。このことは、以前の知見と調和している。歪み調整可能なＱＤの合成に関する重要な実験パラメーターを表１に要約してある。またシェルの厚さのデータは表２に示してある。
【００５５】
実施例３：ナノ結晶の特性
分光蛍光計（Ｐｈｏｔｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を用いて、定常状態の蛍光スペクトルを得た。励起させるのにキセノンランプを使用し、スペクトル範囲４００〜８００ｎｍ用の検出器として光電子倍増管を使用し、さらに８００〜１，７００ｎｍの範囲用の検出器としてＩｎＧａＡｓ検出器を使用した。分光計のスリットの幅は通常４ｎｍで操作した。量子収率の測定は、溶剤屈折率の差を考慮に入れ、エタノール中に溶かしたＡｔｔｏ染料（５２０、５６５、６１０または６８０）と比較して実施した。吸収スペクトルはＳｈｉｍａｄｚｕ分光光度計（スリット幅１ｎｍ）で測定した。時間分解蛍光減衰スペクトルを、４７８ｎｍのパルス出力ダイオードレーザー（ｐｕｌｓｅｄ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ）からの励起で得た。光電子倍増管を用いて検出したピーク発光の波長を、分光計を使用して分解した。Ｈｉｔａｃｈｉ Ｈ−７５００ ＴＥＭでＴＥＭ画像を得、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｈ−９５００で高解像度の画像診断を実施した。Ｘ線回折スペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ ＳＭＡＲＴ １０００ ＣＣＤ／Ｈｉ−Ｓｔａｒの二重検出器回折計（ｄｕａｌ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）（コバルトＸ線源を使用）を用いて測定した。
【００５６】
実施例４：Ｘ線回折スペクトルのシミュレーション
デバイ方程式を用いて小さなナノ結晶のＸ線回折スペクトルをシミュレートする方法が、以前から詳しく説明されている。Ｂａｗｅｎｄｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．９１，７２８２−７２９０（１９８９）を参照されたい。簡単に言えば、特定の頻度（０〜１００％）でウルツ鉱型積層欠陥を［１１１］方向にランダムに分散させて、２０の閃亜鉛鉱型結晶格子構造を構成した。特定のナノ結晶の形状およびサイズの外側にある原子をこれらの構造から取り除いた。コアＣｄＴｅ ＱＤは約８５０個の原子の六角柱としてシミュレートし、（コア）シェル構造は亜鉛およびセレン原子を用いてそれらのコアの格子を延長することによってシミュレートした。次いで、ＤＩＳＣＵＳソフトウェアパッケージを用いてそれらの構造に関してデバイ方程式を解いた。スペクトルを平均化して、積層欠陥の分布をシミュレートした。そのような大きな構造では長い処理時間が必要となるため、６および９ＭＬの試料について１０のスペクトルだけを平均化した。熱効果はデバイ−ワラー因子によって組み入れた。ただし、原子の熱ゆらぎに対して歪みの影響があることが予想されるであろうが、直接には予測できない仕方で影響することに注目すべきである。表面緩和はシミュレーションに組み込まなかった。実験データとの比較のため、最初に実験スペクトルのバックグラウンドを控えめに差し引いた。
【００５７】
実施例５：ポリマー合成
ポリアクリル酸（ＰＡＡ、ＭＷ １７７３）、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルカルボジイミド（ＤＩＣ）、システアミン、β−メルカプトエタノール（ＢＭＥ）、１−チオグリセロール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、酸化カドミウム、テルル、ジオクチルエーテル（ＤＯＥ）、５，５’−ジチオビス（２−ニトロ安息香酸）（エルマン試薬）、グリシン、Ｌ−システイン、アセトン、クロロホルム、メタノール、ヘキサン、およびピペリジンを、Ｓｉｇｍａから購入した。Ｎ−Ｆｍｏｃエチレンジアミン（Ｆｍｏｃ−ＥＤＡ）はＡＢＤ Ｂｉｏｑｕｅｓｔから購入した。テトラデシルホスホン酸（ＴＤＰＡ）は、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒから入手した。オレイルアミンはＡｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓから、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）はＳｔｒｅｍから、フルオレサミンはＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎから購入した。ＰＡＡ（１ｇ、１３．９ｍｍｏｌのカルボン酸）を、１５０ｍＬの三つ口フラスコ中で２５ｍＬのＤＭＳＯと混合した。３５℃で２４時間攪拌した後、新たに調製したシステアミン（１８７ｍｇ、２．４３ｍｍｏｌ）およびＦｍｏｃ−ＥＤＡ（６８６ｍｇ、２．４３ｍｍｏｌ）の無水溶液（それぞれ、６ｍＬのＤＭＳＯに溶かしたもの）を加えた。その溶液を光から保護し、３５℃において３０分間アルゴンで泡立たせた。６ｍＬのＤＭＳＯ中にＮＨＳ（１．１２ｍｇ、９．７１ｍｍｏｌ）を含む無水溶液の添加後、激しく攪拌している間にＤＩＣ（７３６ｍｇ、５．８３ｍｍｏｌ）を４０分間にわたってゆっくり加えた。３０分間継続して泡立て、その後、暗所において４０℃で７日間反応を進行させた。次いでピペリジン（１８ｍＬ）を加え、その溶液を４時間攪拌して第一アミンを脱保護した。ＢＭＥ（５０１ｍｇ、６．４１ｍｍｏｌ）を加えて反応を停止させ、溶液を４０℃で２時間攪拌し、次いで室温まで冷やして濾過した。混合物を真空下において（約４０Ｐａ）４５℃で約４ｍＬに濃縮し、氷冷したアセトン：クロロホルム（２：１）の混合物を加えてポリマーを沈殿させ、遠心分離で分離した。ポリマーを約５ｍＬの無水ＤＭＦに溶かし、濾過し、アセトン−クロロホルムで再び沈殿させた。この過程を３回繰り返し、ポリマーを最後にアセトンで洗い、真空下で乾燥させ、アルゴン下で保存した。この変性ポリマーは白色粉末であり、水、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、またはメタノールに可溶性であるが、ＰＡＡとは異なりアセトンには不溶性である。空気中で保存すると、このポリマーは数週間の間に黒ずんで黄褐色になった。また様々な溶剤にますます溶けにくくなった。
【００５８】
実施例６：ＣｄＴｅナノ結晶の合成
ＣｄＯ（２５．７ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）、ＴＤＰＡ（１２２ｍｇ、０．４４ｍｍｏｌ）、およびＤＯＥ（２ｍＬ）を三つ口フラスコに加え、ＣｄＯが完全に溶解するまでアルゴン下で２５０℃に加熱した。室温まで冷やした後、オレイルアミン（１ｇ、３．７４ｍｍｏｌ）および６．５ｍＬのＤＯＥを加えた。この溶液を１時間、真空下で加熱還流し（約２０Ｐａ、約６５℃）、その後、アルゴン気流下で３００℃に加熱した。テルル（１２．７６ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）、ＴＯＰ（２ｍＬ）、およびＤＯＥ（３ｍＬ）を含む別の溶液をカドミウム前駆体溶液に注入し、成長温度を２６５℃に設定した。この方法を使って、２０秒間から１０分間の間の反応時間の後に、直径が２．５から３．５ｎｍの間にある高度に単分散のナノ結晶を成長させることができた。より大きなナノ結晶を成長させるために、最初の注入後４分してから更なるカドミウムおよびテルルの前駆体を順次に反応溶液に一滴ずつ注入した。所望のサイズに達した後、反応混合物を冷却して室温にし、８５ｍＬのヘキサンで希釈し、遠心分離機にかけて過剰のカドミウム前駆体の大部分を除去した。ヘキサン−メタノール抽出を少なくとも６回行ってＱＤを分離した。最後の抽出では、メタノールを追加してＱＤを約１ｍＬに濃縮した。次いでこうしたＱＤをクロロホルムで希釈して約２０ｍＬにし、アルゴンで３０分間泡立て、暗所において４℃で保存した。ＱＤのサイズは、最初のエキシトンピーク波長との既知の相関から求め、ＴＥＭによって確認した。
【００５９】
実施例７：１−チオグリセロールとの配位子交換
クロロホルム（７ｍＬ、約１５０μＭ）中に含まれる精製ＣｄＴｅ ＱＤ（２．５ｎｍ）を、シュレンク管（Ｓｃｈｌｅｎｋ ｌｉｎｅ）に接続された三つ口（１−チオグリセロールとの配位子交換）フラスコに加えた。激しく攪拌しながら、凝集の兆しが最初に見えるまで純粋な１−チオグリセロールを滴加した。次いで４ｍＬのＤＭＳＯを滴加した。次いで過剰の１−チオグリセロール（３ｍＬ）を加え、クロロホルムを真空下において２５℃で除去した。アルゴン下において２５℃でさらに２時間攪拌した後、アセトン：クロロホルム（１：１、合計で１９３ｍＬ）の氷冷混合物を加えてＱＤを沈殿させた。遠心分離の後、ペレットをアセトンで洗い、真空下で乾燥させた。
【００６０】
実施例８：ポリマー多座配位子による量子ドットの被覆
図７に示されているように、２つの技法を用いて１−チオグリセロールＱＤを変性ポリマーで被覆した。最初の方法では、１−チオグリセロールで被覆されたＣｄＴｅ ＱＤを塩基性水（５０ｍＭ水酸化ナトリウム）中に懸濁させ、７０００ｇで１０分間遠心分離機にかけてから、濾過して凝集ナノ結晶を取り出した。塩基性水に溶かした様々な量のポリマーをそのＱＤに加え、次いでそれらを穏やかに混合した。この方法を使い、過剰の配位子を加えると、数時間にわたってＱＤの完全な沈殿が生じた。２番目の方法では、１−チオグリセロールで被覆されたＱＤをＤＭＳＯ中に懸濁させ、７０００ｇで１０分間遠心分離機にかけて、ナノ結晶凝集体と考えられるものを取り出した。ナノ結晶を、小さいサイズのもの（２．５〜３．５ｎｍ）については約５〜２０μＭに希釈し、もっと大きいナノ結晶については約２〜５μＭに希釈した。次いでＱＤを室温で徹底的にガス抜きし、アルゴンを充填した。激しく攪拌しながら、ポリマーの無水ＤＭＳＯ溶液（約５ｍｇ／ｍＬ）を加えた。次いでその溶液を、小さいＱＤ（２．５〜３．５ｎｍ）については９０分間６０℃に加熱し、もっと大きなナノ結晶については１２０分間７０〜７５℃に加熱した。ポリマーの非存在下で、加熱している間にナノ結晶が凝集し、溶液から沈殿した。約１３０℃まで２．５ｎｍのコアがオストワルド熟成するという証拠はなかったので、実際に、多座ポリマーがこうしたナノ結晶の熱安定性を大きく向上させる。ＱＤを室温まで冷却した後、氷冷した水酸化ナトリウム水溶液（５０ｍＭ、ＤＭＳＯの２倍の量）をゆっくり加え、その溶液を２時間攪拌した。次いで、２５ｋＤａの分子量のカットオフ透析チュービング（ｃｕｔｏｆｆ ｄｉａｌｙｓｉｓ ｔｕｂｉｎｇ）（Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ）を使用して、ＱＤを２〜３日間徹底的に塩基性水から透析により分離した。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、格子不整合コア・シェル量子ドット（ＱＤ）に関する。ある特定の実施形態では、格子不整合コア・シェルＱＤは、光起電力用途または光伝導用途のための方法に用いられる。それはまた、多色分子画像診断（ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｉｍａｇｉｎｇ）、細胞画像診断、および生体内画像診断にも有用である。
【背景技術】
【０００２】
典型的には半導体物質中に見いだされる金属からなるナノメートルスケールの粒子は、一般に量子ドット（ＱＤ）と呼ばれる。同じ物質であってもサイズの異なる量子ドットは、異なる色の光を発することができる。有機ポリマーでＱＤの表面改質を行うと、その特性を調整することができ、より大きな物質の中に粒子を取り込むことができる。ＱＤは現在、数多くの電子用途および生物学的用途に使用されている。
【０００３】
タイプＩＩバンド半導体物質の特性を示す量子ドットは、Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ １２５，１１４６６−１１４６７（２００３）に記載されている。米国特許第７，３９０，５６８号明細書も参照されたい。タイプＩＩＱＤは、電子電荷担体が空間的に分離しているため、有用な特性を有すると期待される。タイプＩＩ構造では、普通は単一物質では得られないであろう波長を得ることができる。さらに、タイプＩＩナノ結晶の最低の励起状態における電荷の分離により、こうした物質は光起電力用途または光伝導用途においてより適したものとなる。それゆえに、改善されたタイプＩＩＱＤを特定することが必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、格子不整合コア・シェル量子ドット（ＱＤ）に関する。ある特定の実施形態では、本開示は、圧縮シェル（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅ）を、軟質コア（例えば、ＣｄＴｅ、あるいはコアは体積弾性率が約５２、５１、５０、５４、５３、５２、５１、５０、４９、４８、４７、４６、４５、４４、または４３ＧＰａ未満である）上にエピタキシャル析出させることによって形成された、格子不整合ＱＤに関する。
【０００５】
ある特定の実施形態では、格子不整合量子ドットは、コアと圧縮シェルとを含み、格子不整合率（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈｅｓ）が、約７．５、８．０、８．５、９．０、９．５、１０．０、１０．５、１１．０、または１１．５％より大きい。ある特定の実施形態では、コアは、エピタキシャル析出した圧縮シェルと比べて、約０．５、０．６、０．７、０．８、または０．９オングストローム大きな格子定数を有する。ある特定の実施形態では、コア物質はＣｄＴｅであり、圧縮シェルの格子定数は、約６．０、５．９、５．８、５．７、または５．６オングストローム未満である。
【０００６】
ある特定の実施形態では、本開示は、圧縮シェルで被覆されたＸＴｅコアを含む格子不整合コア・シェル量子ドットにおいて、ＸがＣｄまたはＨｇであり、コアおよびシェルがＣｄＴｅ／ＣｄＳｅではない、格子不整合コア・シェル量子ドットに関する。典型的には、コアはＣｄＴｅであり、圧縮シェルはＺｎＳ、ＺｎＳｅおよび／またはＣｄＳを含む。ある特定の実施形態では、コア直径は、約１．８、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、３．５、または４．０ｎｍであるか、またはコア直径は約２．０、２．５、３．０、３．５、４．０ ４．５、または５．０ｎｍ未満である。ある特定の実施形態では、圧縮シェルは、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅの２つ以上の単層を有するか、あるいはＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｈ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＴｌＳｂ、Ｐｂｓ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、またはそれらの混合物の１つまたは複数の単層を有する。ある特定の実施形態では、圧縮シェルの厚さは、１．８、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、３．５、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、または１０．０ｎｍより厚い。
【０００７】
ある特定の実施形態では、ＱＤは、圧縮シェルの上に、カルボン酸基、チオール基を有するモノマー、およびアミノ基を有するモノマーを含むポリマーがある。ある特定の実施形態では、ポリマーは、ポリエチレングリコールモノマーを含まない。ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、ポリマーマトリックスまたはガラスマトリックス中に含まれる。
【０００８】
ある特定の実施形態では、ＱＤは、圧縮シェルに結合した生体物質（核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質など）を有する。ある特定の実施形態では、格子不整合コア・シェルＱＤは、多色分子画像診断、細胞画像診断、および生体内画像診断の方法に使用される。
【０００９】
ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に記載の量子ドットを含む光起電力セルおよび光起電力デバイスに関する。ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に記載の量子ドットを含む発光ダイオードに関する。ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に開示されているＱＤを含むレーザーに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、格子歪みによって引き起こされる量子ドット内のバンドエネルギー変化を示す。ａ．通常の歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅナノ結晶の格子歪み。ｂ．ａにおける対応する構造の価電子バンドおよび伝導バンドのエネルギー準位。波状の矢印およびその色は、バンド端の蛍光放射とそのおおよその波長を示している。水平バンドの長さは、コアおよびシェルの厚さに対応している。緩和ナノ構造は標準的なタイプＩヘテロ結合を形成するが、ヘテロエピタキシャル成長からくる歪みによってコアが「スクイズ」され、シェルが「延伸」されると、それはタイプＩＩ挙動に変換される。歪みの影響は、モデル固体理論および連続弾性モデル（ｃｏｎｔｉｎｕｕｍ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｏｄｅｌ）を用いて計算される。
【図２】図２は、歪み調整されたＱＤの光学特性に関するデータを示す。ａとｂ．厚さの異なるＺｎＳｅで覆われた（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤの吸収スペクトル（左側）および蛍光スペクトル（右側）（ＣｄＴｅコアは１．８ｎｍ（ａ）および６．２ｎｍ（ｂ）である）。ｃ．種々のＣｄＴｅコアサイズについての歪み調整可能なスペクトル範囲（０〜５ＭＬのシェル成長の蛍光放射ピークで測定）。ｄ．厚さの異なるＺｎＳｅシェルで覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの時間分解法による蛍光減衰曲線。励起状態寿命を計算すると、１８．４（コア）、３５．５（１．５ＭＬ）、５９．８（３．０ＭＬ）および１１５．０ｎｓ（６．０ＭＬ）となった。
【図３】図３は、様々な（コア）シェルおよび多層構造に関して発光波長および量子収率を比較したものを示す。ａ．ＣｄＳｅ（紫）、ＺｎＳｅ（赤）またはＺｎＴｅ（緑）、あるいはＣｄＳｅの１つの単層とその後のＺｎＳｅ（ＣｄＳｅ／ＺｎＳｅ；黒）、またはＺｎＴｅの１つの単層とその後のＺｎＳｅ（ＺｎＴｅ／ＺｎＳｅ；青）で覆われた、３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの発光波長。ｂ．１〜５ＭＬのＣｄＳｅ（紫）またはＺｎＳｅ（赤）で覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコア、あるいは１〜５ＭＬのＺｎＳ（茶色）で覆われた３．８ｎｍのＣｄＳｅコアの量子収率。ｃ．ａにおける物質のバルクバンド構造。ｄ．モデル固体理論（ｍｏｄｅｌ−ｓｏｌｉｄ ｔｈｅｏｒｙ）および連続弾性モデルを用いて計算された、量子閉じ込め歪みバンド構造。
【図４】図４は、歪み調整可能なＱＤの粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）データを示す。ａ．３．８ｎｍのＣｄＴｅおよび（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（２、６または９ＭＬのシェルを有する）に関するＸＲＤパターン。閃亜鉛鉱型の（ＺＢ）ＺｎＳｅ（上部）およびＺＢＣｄＴｅ（下部）のバルク回折ピークが指し示されている。ｂ．３．８ｎｍＣｄＴｅ ＱＤ（左上）および（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（２ＭＬのシェル（右上）、６ＭＬのシェル（左下）または９ＭＬのシェル（右下））のＴＥＭ。ｃ．３．８ｎｍＣｄＴｅ ＱＤ（上部）および（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤ（６ＭＬのシェルを有する）（下部）についての、高速フーリエ変換によるＨＲＴＥＭ。ｄ．６ＭＬのシェルを有する（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤのＨＲＴＥＭ。スケールバー：ｂ．２０ｎｍ；ｃ．５ｎｍ；ｄ．５ｎｍ。
【図５】図５は、高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅ ＱＤの連続弾性シミュレーションデータを示す。ａ．左側：同心球（黒の実線）または同心円筒（赤の点線）としてモデル化された６ＭＬのＺｎＳｅシェルで被覆された３．８ｎｍ ＣｄＴｅナノ結晶の歪み分布。コアの歪みは等方圧縮性だが、シェルの歪みは接線方向に伸張性があり（上部の線）、半径方向に圧縮性がある（下部の線）。右側：球形および円筒形の歪み特性に対応する計算格子定数と、実験格子定数（青色の破線）との比較。ｂ．コアのサイズおよびシェルの厚さに応じて変化するコヒーレント結晶成長とインコヒーレント結晶成長。
【図６】図６は、種々のシェル物質および厚さで被覆されたＣｄＴｅコアに関して光調整性（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ）および蛍光量子収率を比較したデータを示す。（Ａ）シェルの厚さに応じて変化するＺｎＳｅ、ＣｄＳ、またはＺｎＳで覆われた３．８ｎｍのＣｄＴｅコアの発光波長。（Ｂ）シェルの厚さに対してプロットした同じＱＤの蛍光量子収率。
【図７】図７は、本明細書に開示されている、典型的なＱＤ上のポリマー配位子被覆の製法を示す。典型的には、最初にもともとの配位子をチオグリセロールと交換する。次いで、こうした一価の極性配位子を多座配位子で置き換える。不活性条件下においてＤＭＳＯ中で１〜２時間加熱（６０〜７０℃）した後、緻密に被覆された安定したＱＤが生じる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
エピタキシャル層とその基材は互いに相助作用的に歪み（すなわち、相互作用的な歪み）、それぞれの特性を変化させることができるので、歪みはコロイド中で固有のものとなる。実験に基づく計算および理論計算により、小さなナノ結晶中のほうがそれに対応するバルクよりもずっと大きな歪みを許容できることが明らかになっている。小さなナノ結晶（５ｎｍ未満）は、表面積と体積との比が大きく、面が高度に湾曲しており、それにより、格子不整合エピタキシャル・シェルからのストレスを構成原子のかなりの部分にわたって分散させることができる。より大きなナノ結晶およびバルク基材では、原子の総数が多くなり、エピタキシャル・ストレスが表面（含まれる構成原子の割合が小さい）に加わり、均質な歪みではなく、歪みを緩和する結晶欠陥の形成が促進される。
【００１２】
コア・シェルＱＤ内のヘテロエピタキシャル歪みを用いて、こうしたナノ結晶の光学特性を変えることができる。特に、小さくて軟らかいナノ結晶コア（ＣｄＴｅ）上での、圧縮シェル物質（ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳまたはＣｄＳｅ）のエピタキシャル成長により、伝導エネルギーバンドが劇的に変化する。格子歪みは、電荷担体の場所を制御し、励起状態寿命を調節し、広い波長範囲にわたって吸収スペクトルと発光スペクトルを調整し、吸収と発光との間のスペクトルオーバーラップを最小限にすることができる。こうした効果は、ＣｄＳｅ ＱＤに関してＣｈｅｎらが観察した小さなスペクトルシフト（５〜７ｎｍ）とは異なり、小さなスペクトルシフトはおそらく格子歪みによって生じるものではなく、その実験条件下でＣｄＳｅコア（ＣｄＳシェルではない）の連続成長から生じると思われる。Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．３，７９９−８０３（２００３）。歪み調整可能なＱＤは、誘導放出抑制（ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ）に基づいて、太陽エネルギー変換、多色生物医学的画像診断、および超高分解能光学顕微鏡法で利用される。
【００１３】
コロイドナノ結晶内の格子歪み
小さな圧縮性ナノ結晶コア上に秩序正しくシェル物質が成長するとき、格子歪みは、かなりのバンドギャップエネルギー変化を引き起こすことができる。図１を参照されたい。バルク状態では、ＣｄＴｅおよびＺｎＳｅのヘテロ構造は、ＣｄＴｅ内の電子および正孔の両方を局在化するように整列される（タイプＩ挙動）価電子バンドおよび伝導バンドを有する。しかし、ナノメートルスケールでは、ＺｎＳｅシェルのエピタキシャル成長によりＣｄＴｅナノ結晶が強く圧縮される。これは、ＺｎＳｅの格子定数（５．６６８Ａ）がＣｄＴｅの格子定数（６．４８２Ａ）よりもかなり小さいためである。閃亜鉛鉱型のＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖ半導体では、電子エネルギーギャップは、加えられる圧縮力とともに増大し、引張歪みが加わると減少する。伝導バンドは価電子バンドよりもかなりの程度シフトし、それゆえにシェル成長によって引き起こされるＣｄＴｅの圧縮変形により伝導バンドのエネルギーは増大する。同時に、シェル物質は引張歪みが加わった状態にあり、その結果としてその伝導バンドエネルギーが減少する。これらの２つの歪み作用が協調的に働いて（すなわち、二重歪み）エネルギーバンドオフセット（ｅｎｅｒｇｙ ｂａｎｄ ｏｆｆｓｅｔｓ）を変え、標準的なタイプＩのＱＤがタイプＩＩのヘテロ構造に変換され、その結果、電子および正孔が空間的に分離される。シェルの厚さが増大するにつれ、シェルからの圧縮歪みが増大するので、コアの伝導バンドエネルギーが上昇するが、量子閉じ込めが緩和されるのでシェルの伝導バンドエネルギーは減少する。
【００１４】
歪み調整されたナノ結晶の特性
ＣｄＴｅ上でのＺｎＳｅのエピタキシャル・シェル成長が進むにつれて、光吸収スペクトルおよび蛍光放射スペクトルは長波長（低エネルギー）側に劇的にシフトする（図２ａ）。シェルの有限ポテンシャル井戸によりコアとシェルとの間で電子と正孔のトンネリングが可能になると、タイプＩのＱＤでも小さなスペクトル変化が観察される。しかし、（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅの場合、シェル成長がさらに続いて吸収バンド端および発光極大がシフトし、バルクのバンド端エネルギー（ＣｄＴｅ（１．５０ｅＶ）およびＺｎＳｅ（２．８２ｅＶ））を超える（図２ａを参照）。様々な証拠は、この赤方偏移がタイプＩＩバンド配列への変換によることを示唆している：（ｉ）明確な光吸収の特徴が徐々に減少していること；（ｉｉ）バンド端の振動子強度の減少、および（ｉｉｉ）励起状態寿命のかなりの増大（図２ｄ）。こうした変化は、コアへ入る正孔とシェルへ入る電子との空間的分離によって引き起こされ、結果として電子−正孔の重なり積分が減少する。（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅなどのコロイド状タイプＩＩ量子ドットは、コアおよびシェルに関して、バンドオフセットが互い違いになっている特定の物質を選択すれば、電荷担体の分離を達成することができる。Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２５，１１４６６−１１４６７（２００３）を参照されたい。タイプＩＩバンド配列により、個々の半導体のいずれかのバルクバンドギャップエネルギーよりも低いエネルギーで空間的な間接再結合が可能である。
【００１５】
最大のスペクトルシフトが非常に小さなコア（１．８ｎｍのＣｄＴｅなど）で観察され、緑から近赤外スペクトルへ調整が可能である。それに対して、もっと大きなＣｄＴｅコアはエピタキシーを介して効果的に圧縮できず、それらの発光スペクトルは格子歪みでは大して調整できない。サイズの異なるＣｄＴｅコアに関して、歪み調整可能なスペクトル範囲を図２ｃに示す。小さなコアのＱＤは、発光スペクトルの青側と赤側の両方で大きなドットのスペクトル範囲を超えて発光するよう調整できることは注目に値する。この目新しい現象は、他のタイプの量子ドットでは観察されたことがない。コアのサイズおよびシェルの厚さに応じて、こうしたＱＤは２５から６０％の間の量子効率で５００から１，０５０ｎｍの間で発光するよう調整できる。蛍光ピーク幅は、近赤外（７００〜９００ｎｍ）では、一貫して４０から９０ｎｍの間（半値全幅、ＦＷＨＭ）であり、これは生物医学的画像診断用途に十分に適した「クリアウィンドウ（ｃｌｅａｒ ｗｉｎｄｏｗ）」である。
【００１６】
歪みによって引き起こされるスペクトル変化はゆるやかであり、タイプＩからタイプＩＩへの切り替わりの場合に予想される急激な変換がないという点は興味深い発見である。直径が４ｎｍ未満であるコアサイズの場合、我々のデータは、２〜３の単層（ＭＬ）のシェル物質で覆った後のタイプＩＩ挙動への移行（最初のエキシトン吸収ピークの完全な消滅で定義される）は「完全」であることを示している。しかし、０と２〜３ＭＬとの間では、こうしたＱＤの挙動は、タイプＩとタイプＩＩとの間の状態である。ここでは、電荷担体の一方はナノ結晶の１つの領域に強力に閉じ込められるが（我々の場合、正孔はコアに閉じ込められる）、他の電荷担体（電子）は弱く閉じ込められ、ナノ結晶全体にわたって広く非局在化する。
【００１７】
多層構造の歪み
こうした歪んだナノ構造中の電子および正孔の分離をさらに理解するために、中間シェル層を用いて正孔または電子のいずれかに対する特定のエネルギーバリヤーを生じさせる体系的なキャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）実験を実施した（図３）。ＣｄＴｅをＣｄＳｅシェルで覆うと、シェル中に電子が置かれるタイプＩＩのＱＤを生み出すことが知られているが、これはＣｄＴｅと比べてＣｄＳｅの伝導バンドエネルギー準位が低いためである。それに対して、ＺｎＴｅシェルまたはＺｎＴｅ中間層でＣｄＴｅを覆うと、ＱＤのコアからの電子拡散に対して大きなバリヤーとなるが、コアからの正孔拡散に対してはほとんど障害とならない。ＣｄＴｅをＣｄＳｅで覆うと、バンドギャップがかなり減少するタイプＩＩのＱＤが生じるが、ＺｎＴｅで覆ってもバンドギャップはほんの少ししか変化しない。正孔または電子の拡散を防ぐバリヤーとしてこうした物質の１つの単層を使用すると、ＺｎＳｅの過成長によりタイプＩＩ構造がもたらされるが、それはＣｄＳｅ中間層と一緒に成長した場合のみである。ＺｎＴｅ中間層を有するＱＤではほとんど赤方偏移は観察されず、歪みによって引き起こされるタイプＩＩ構造が機能するためには、シェルへの電子拡散が重要であることを確証している。コアへの正孔の閉じ込めは、こうした（コア）シェルＱＤの高い量子効率によっても支持される。これは、表面正孔トラップのほうが、電子トラップよりもＱＤの光学特性に悪影響をもたらすからである。
【００１８】
高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅヘテロ構造（１４．４％の格子不整合率）が優れたホトルミネセンス特性を維持できることは注目に値する。高い量子収率は、初期ＣｄＴｅコアの高い結晶性（最大８０％までの量子収率）、および高温でのシェル成長の均質性（シェル成長は２００Ｃ未満では不完全で不均一であった）に起因するのであろう。また、格子圧縮性は、一般的に使用されるＱＤの物質ＣｄＳｅ（Ｂｕ（体積弾性率）＝５３．１ＧＰａ）およびＺｎＳ（Ｂｕ＝７７．１ＧＰａ）よりも、ＣｄＴｅ（Ｂｕ＝４２．４ＧＰａ）およびＺｎＳｅ（Ｂｕ＝６２．４ＧＰａ）のほうが非常に高い（モジュラス値が低いので柔らかいと見なされる）。したがって、大きなストレスにさらされたときに、緩和して欠陥トラップ部位を形成するのではなく、ＣｄＴｅおよびＺｎＳｅが弾性的に圧縮可能であるので、こうしたＱＤは優れた分光特性を維持できる。こうしたＱＤは、２ＭＬのシェル成長後に高い量子収率を維持する（図３ｂ）。これは、おおよそ１．５ＭＬのシェル成長後に量子収率のピークに達する、同様に歪んだ（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ ＱＤ（１２％の格子不整合率）とは異なる。この違いは、弾性の小さいＣｄＳｅおよびＺｎＳの場合、欠陥を生じないで歪みに耐えることができないせいであると考えられる。もっと軟らかいＣｄＴｅコアを使用して、ＣｄＳおよびＺｎＳシェルの両方を成長させると（それぞれ１１．４％および１９．８％の格子不整合率）、３ＭＬのシェル成長後であっても高い量子収率が維持されるＱＤが生み出される。
【００１９】
歪みによって引き起こされる欠陥形成の概念は、（コア）シェルＱＤのホトルミネセンス効率を理解するための支配的なパラダイムとなってきたが、この概念はタイプＩＩのＱＤの量子収率が低いことの説明とはならない。タイプＩＩの（ＺｎＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤは量子収率が１５〜２０％であり、それは１．５ＭＬの成長後に、格子不整合率がほんの０．６％であるにもかかわらず量子収率が減少することを、Ｘｉｅらは報告した（Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１７，２７４１−２７４５（２００５））。図３ｂでは、タイプＩＩの（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤ（７．１％の格子不整合率）は、ほんの１ＭＬのシェル成長後に蛍光効率のピークに達するが、高度に歪んだ（ＣｄＴｅ）ＺｎＳ ＱＤ（１９．８％の格子不整合率）は、２．５〜３ＭＬのシェル成長後にピーク蛍光効率に達する（図６を参照）ことを示唆するデータを示している。したがって、（ＣｄＴｅ）ＺｎＳおよび（ＣｄＴｅ）ＺｎＳｅのＱＤは、蛍光を赤方偏移または赤外偏移させるのに十分な肉厚シェルを有しており、かつ十分な量子収率を維持して、可視波長および近赤外波長の広域スペクトル（５００〜１，０５０ｎｍ）にわたって高い量子収率（６０％）での発光をもたらすであれば、（ＣｄＴｅ）ＣｄＳｅ ＱＤよりもいっそう望ましい。
【００２０】
タイプＩＩＱＤ中の電荷担体の分離により、放射再結合の確率が減少する結果になりうる。また励起状態寿命が延びると、非発光性再結合事象の確率が増大しうる。さらに、タイプＩＩＱＤ内の電荷担体の一方がシェル領域に閉じ込められ、したがってこの担体は表面欠陥部位に閉じ込められる確率（ＱＤのホトルミネセンス効率を支配する主要因子）が増大する。
【００２１】
構造特性
粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）データ（図４ａ）は、特定のＱＤが、均一結晶領域として均質に成長することを示している。ＣｄＴｅコアは閃亜鉛鉱型の結晶構造を示し、これはシェル成長に伴って結合距離が小さくなるほうにシフトする。６ＭＬ（単層）のシェル成長の後、格子定数は閃亜鉛鉱型のＣｄＴｅと比べて５．１％収縮した。このことは、バルクと比較してＺｎＳｅシェル格子が８．５％拡張したことを示す。さらにシェルの厚さを９ＭＬに増やすと、ナノ結晶の全体量がほぼ二倍になるが、格子パラメーターは少ししか変化しない。生じる結晶領域が大きくなるため、回折ピークは狭くなるが、純粋なＺｎＳｅまたはＣｄＴｅの領域が存在する証拠はない。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像で観察されるこうした粒子の疑似球形形態と合わせて考えると（図４ｂ）、コア物質とシェル物質との間にある大きな歪みにもかかわらず、これらのデータは結晶成長がコヒーレントでありかつ均質であることを示唆している。ＸＲＤスペクトルは、シェル成長による六方格子パターンを示している。これは、（１１１）反射の分裂および（２２０）反射と（３１１）反射との間のピークの発生によって示唆される。しかし、こうした構造の回折パターンをシミュレーションするなら、これらの観察は相変化を示していないことが明らかである。そうではなく、これらの変化はＩＩ−ＶＩ物質の多形性を表す。それらの物質は一般的に、バルク中のウルツ鉱型（六方）および閃亜鉛鉱型（立方）の相の多型であることが分かっており、またナノ構造として見いだされる。この多型は、［１１１］閃亜鉛鉱型方向において積層欠陥に現れる。このことは、これら２つの構造間にわずかなエネルギー差があるため高結晶物質においてさえ一般的でありうる。我々の構造的シミュレーションデータは、図４で特徴付けられている（コア）シェルのナノ結晶はすべて大部分が閃亜鉛鉱型であり、３０〜４０％の（１１１）格子面が六角形状で積層されていることを実証している。それゆえに、回折パターンの六角性（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｎａｔｕｒｅ）の増大は、コヒーレントシェル成長に伴って回折ピークが狭くなることだけに起因する。このことは、小さなコアの広い回折ピークによって不明瞭にされる立方−六方多型（ｃｕｂｉｃ−ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｐｏｌｙｔｙｐｉｓｍ）が基礎をなしていることを示す。
【００２２】
高解像度のＴＥＭデータ（図４ｃ、ｄ）は、これらのＱＤのコヒーレント結晶性をさらに明らかにしており、格子面がナノ結晶全体にわたって広がっている。格子の反りおよび電子密度の差も、歪んだコア・シェル構造で観察された。しかし、低エネルギー積層欠陥以外に、主な結晶欠陥は観察されず、これはシェル成長の全体を通して観察される高い量子収率およびバンド端発光と調和する。２ＭＬより厚いシェルを有するほとんどすべてのＱＤは、閃亜鉛鉱型（１１１）面がＴＥＭグリッドと平行になるように配向していることが確認された。この異方性は、肉厚シェルを有する試料のＸＲＤパターンおよびシミュレーションと一致しており（図４ａ）、［１１１］軸に垂直なナノ結晶反射のピークが狭くかつ強くなっていることを示す。この優先的な成長は、基礎をなす閃亜鉛鉱型ＣｄＴｅコアの異方性に起因しており、そのコアは、［１１１］方向に少し引き延ばされていることが分かる（図４ｃ）。この方向にウルツ鉱型の積層欠陥が広がることにより、基礎をなす結晶格子に基本的な程度の異方性がもたらされる。重要な点として、コア物質とシェル物質のウルツ鉱型構造の間の格子不整合率は、ａ方向では、ｃ方向と比べて少し大きく、ウルツ鉱型ＩＩ−ＶＩ物質の圧縮性はｃ軸と垂直な方向において高くなっている。このことは、シェル成長が、円筒形状のＱＤに沿って外側の放射方向に好ましく起こりうることを示唆している。この様式のシェル成長は、ほとんどのＣｄＳｅナノ結晶で観察されるものとは対照をなす。ほとんどのＣｄＳｅナノ結晶では、典型的にはウルツ鉱型構造のｃ方向への成長が促進されるが、それは一般的に、ｃ末端面（ｃ−ｔｅｒｍｉｎａｌ ｆａｃｅｔ）での高い反応性およびこの方向の格子整合率がいっそう大きいことに起因する。
【００２３】
ＣｄＴｅは、テルル化水銀を除くすべてのＩＩ−ＶＩおよびＩＩＩ−Ｖ物質のうちでもっとも圧縮性があり、その変形ポテンシャルも高い。このことは、ＣｄＴｅの格子は容易に圧縮され、圧縮時にその電子エネルギーバンドがかなりの程度シフトすることを意味する。ＺｎＳｅも変形ポテンシャルが高いが、体積弾性率はずっと大きい。より変形しにくい、高度に不整合なシェル物質としてのその役割は、報告されている独特の光学特性を生み出す上で重要と思われる。それに対し、格子整合性に優れたコア・シェルＱＤ（（ＣｄＴｅ）ＣｄＳおよび（ＣｄＳｅ）ＣｄＳなど）は、格子歪みの減少および変形ポテンシャル値の低下のせいでスペクトルシフトがかなり小さい。さらに、ほぼすべての（コア）シェルのナノ結晶および他のタイプのナノヘテロ構造は、構造的不整合のせいで、様々な程度の格子歪みにさらされる。
【００２４】
連続弾性モデル化
歪み調整のメカニズムについて更なる洞察を得るために、球形ＣｄＴｅコア上にコヒーレント成長したエピタキシャルＺｎＳｅシェルについての連続弾性モデルを構築した（図５）。シェルからの半径方向圧縮により、コアは等方性の圧縮歪みがかかることが分かる。シェル格子は、コアの周囲の接線方向に引張歪みがかかり、半径方向に圧縮歪みがかかる。シェル内のこの歪みは、界面からの距離が増大するにつれて減衰するが、完全にゼロにはならない。この結果は、肉厚シェルは、臨界値を超えてコアを圧縮することはできず、かなりの量の弾性歪みがシェル内に残ることを示している。ＸＲＤおよびＴＥＭでの実験的に観察された格子定数によると、コアの圧縮はずっと大きいはずである。この食い違いは、［１１１］方向に対して垂直に起こるシェルの非球状成長により、ヘテロ構造が、同心球というよりは同心円筒によりいっそう似ることにたぶん起因すると考えられる。図５ａに示すように、この系を円筒としてモデル化すると歪みの多くがシェルに再配分され、実験的に観察された格子パラメーターといっそう強く相関する。理論的に導き出されたこの格子変形を用い、モデル固体理論によって様々な（コア）シェル構造のバンドオフセットおよびバンドギャップを計算した。シェル・エピタキシャル成長の様々な段階でのこうした構造のバンドギャップを予測した。さらに、連続弾性モデルを用いて、転位ループの形成がコヒーレントエピタキシャル成長よりもエネルギー的により好ましいシェルの厚さを予測できる。図５ｂは、種々のコアサイズでのこの厚さを示しており、直径が約３．５ｎｍ未満のＣｄＴｅ ＱＤは、基本的にどれほどの厚さのＺｎＳｅシェルでもその歪んだコヒーレント成長を許容できることを示している。
【００２５】
こうしたモデル化計算では、粒径に対する物質特性の依存に関して一般的な傾向が現れなかったので、バルク物質パラメーターを使用する。圧縮性は、典型的には粒径と共に変化し、通常、粒径の減少とともに軟化作用を示す。他の場合には、それらの圧縮性値は、バルクと比べてナノ粒子では変化しないことが見いだされている。ＩＩ−ＶＩの半導体では、ＣｄＳ ＱＤは、バルクと比べて類似の圧縮性を有するが、ＣｄＳｅ ＱＤはバルク物質よりもいっそう圧縮されることが報告されている。量子閉じ込め自体によって、半導体ナノ結晶における構造変更が引き起こされうる。またこうしたナノ結晶は、その不動態化配位子の性質に応じて圧縮力または引張力にさらされうる。本明細書に開示されている歪み調整可能なＱＤの場合、ナノスケールのＺｎＳｅおよびＣｄＴｅの弾性は、粒径の関数としては測定されなかった。コアおよびシェル物質の弾性が均等に減少する場合、こうしたドット内の全弾性歪みエネルギーは減少するであろう。このエネルギー減少が、結晶変形を変えるとは考えられず、また我々のバンドギャップ計算における大きな正味の変化をもたらすとも考えられない。物質うちの１種のみがより弾性のあるものになる場合をさらに調べるため、コア物質またはシェル物質のいずれかについてもっと小さい（例えば、バルクより２０％小さい）弾性係数を用いて、理論モデルを構築した。この軟化効果により、歪みによって引き起こされるバンドシフトの大きさがわずかに（３％未満だけ）変わる。観察された結晶の多型は、計算バンドギャップにわずかに影響を及ぼしうる。Ｗｅｉおよびその同僚らは、閃亜鉛鉱型ＣｄＴｅについてはバンドギャップ１．５０ｅＶ、ウルツ鉱型についてはバンドギャップ１．５４７ｅＶを計算した。ＺｎＳｅの場合、バンドギャップの実験データは、閃亜鉛鉱型では２．８２ｅＶ、ウルツ鉱型では２．８５ｅＶという非常に小さな差も明らかにしている。
【００２６】
電子デバイス
ある特定の実施形態では、本開示は、本明細書に開示されている量子ドットを含む電子デバイスに関する。ある特定の実施形態では、表示装置は、本明細書に開示されている量子ドットを含む発光ダイオードを利用する。量子ドットを含む物質は、陽極と陰極との間に配置される。電荷担体（電子および正孔）は、電圧の異なる電極から接合部に流れ込む。電子は正孔に出会うと、低いエネルギー準位に下がり、光子の形でエネルギーを放出する。
【００２７】
ある特定の実施形態では、本開示は、発光ダイオードの隣に配置された量子ドットを含むフィルムに関する。発光ダイオードは、量子ドットが吸収する光を発生し、それによって量子ドットは光（例えば、蛍光）を発する。
【００２８】
ある特定の実施形態では、装置は、正孔輸送（ｈｏｌｅ−ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ）層（ＨＴＬ）と電子輸送層（ＥＴＬ）との間に量子ドットおよび発光層を含んでいる透明フィルムを含む。
【００２９】
有機エレクトロルミネセンス物質は、通常、電子ではなく正孔の注入および輸送に有利である。そのため、電子−正孔の再結合は一般に陰極の近くで生じる。生み出された励起子または正孔が陰極に近づかないようにするために、正孔遮断層は、陰極に向かって移動する正孔を遮断し、電子を発光ＱＤ層へ輸送するという二重の役割を果たす。トリスアルミニウム（Ａｌｑ３）、バトクプロイン（ＢＣＰ）、およびＴＡＺが、通常、正孔遮断物質として使用される。
【００３０】
ある特定の実施形態では、デバイスは、金属陰極（例えば、ＡｕおよびＡｇ）、電子輸送層（ＥＴＬ）（例えば、ＺｎＯ：ＳｎＯ２（比率１：３））、本明細書に開示されている量子ドットを含む発光層、エネルギーバリヤー層（例えば、ＳｉＯ２）、および正孔輸送層（ＨＴＬ）（例えば、ｐ−ケイ素）を含む。ｐ型ケイ素の抵抗率は、約１０〜１００オームｃｍであってよい。上部の金属陰極を介して発光を見ることができる。
【００３１】
量子ドットの配列は、回転成形法として知られる方法で自己集合により製造でき、有機物質中に量子ドットを含む溶液を基材に注ぎ入れ、次いでそれを回転状態にして溶液が均等にまき散らされるようにする。
【００３２】
ＱＤ薄膜を形成するための密着焼付け法は、Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，（２００８）Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔｅｒｓ ８：４５１３−４５１７に大まかに記載されている。密着焼付けの方法全体は、典型的には、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）成形スタンプを用意し；上面のＰＤＭＳスタンプをパリレン−ｃ（化学蒸着（ＣＶＤ）芳香族有機ポリマー）の薄膜で被覆し；パリレン−ｃ被覆スタンプのインク付けを、有機溶剤中にコロイドＱＤを懸濁させた溶液の回転成形によって行い；さらに溶剤の蒸発後に、形成され変えられたＱＤ単層を基材に密着焼き付けすることを含む。
【００３３】
ある特定の実施形態では、本開示は、電極（ｐ−パラフェニレンビニレンで被覆されたインジウムスズ酸化物など）と本明細書に開示されている量子ドットを含む膜とを含むデバイスに関する。量子ドットは、多座配位子（アルキルジチオ、ヘキサンジチオールなど）と一緒に保持され、電極の表面に保持されうる。Ｃｏｌｖｉｎ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ １９９４，３７０，３５４（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３４】
ある特定の実施形態では、本開示は、共役ポリマー（ポリ［２−メトキシ−５−（２−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン］（ＭＥＨ−ＰＰＶ）およびまたはポリ［（９，９−ジヘキシルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（１，４−｛ベンゾ−［２，１’，３］チアジアゾール｝）］（Ｆ６ＢＴ）など）の膜と本明細書に開示されている量子ドットとを含む発光ダイオードに関する。Ｔｅｓｓｌｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ ２００２，２９５，１５０６（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３５】
ある特定の実施形態では、本開示は、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）および／またはトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）の層で被覆された、本明細書に開示されている量子ドットを含む、発光ダイオードに関する。被覆量子ドットは、正孔輸送物質（Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）層など）に隣接させて、電極（例えば、ガラス基材上に被覆されたインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ））間に配置することができる。Ｃｏｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ２００２，４２０，８００（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。ＴＰＤ層の反対側で、量子ドット層は、陰極と接触したトリス−（８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（Ａｌｑ３）の膜と隣接していてよいか、または任意選択でＡｌｑ３層間に導入された３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−ｔ−ブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）の層と隣接していてよい。他の実施形態では、量子ドットは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）：ポリスチレンスルホン酸塩などの導電性ポリマーの層の上部の層の中にある。Ｈｉｋｍｅｔ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２００３，９３，３５０９（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３６】
太陽エネルギー変換
ある特定の実施形態では、本開示は、量子ドット太陽電池（例えば、ナノ結晶の被覆を持つ太陽電池）に関する。ナノ結晶の薄膜は、スピンコーティングによって得る。量子ドットをベースにした光起電力セルでは、典型的には色素増感コロイドＴｉＯ２膜を利用した。
【００３７】
ある特定の実施形態では、太陽電池は、本明細書に開示されている量子ドットの層が電極（典型的には、ポリマー膜、例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）の中に含まれている）間にある、一対の電極を含む。１つの電極は、インジウムスズ酸化物基材であってよく、それは任意選択で、ポリスチレンスルホン酸がドープされたポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、導電性ポリマー）で被覆されている。Ｈｕｙｎｈ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔｕｒｅ ２００２，２９５，２４２５（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３８】
ある特定の実施形態では、太陽電池は、本明細書に開示されている量子ドットに隣接したＴｉＯ２膜と、共役ポリマーであるポリ（９，９−ジオクチル−フルオレン−ｃｏ−Ｎ−（４−ブチレンフェニル）ジフェニルアミン）の正孔輸送層とを含む。電池は、典型的には、塩基性溶液中にポリカチオン、ポリ（エチレンイミン）（ＰＥＩ）、ポリ（ジアリルジメチル塩化アンモニウム）（ＰＤＤＡ）、負電荷を帯びたＴｉＯ２ナノ粒子を含む水溶液、および負電荷を帯びた本明細書に開示されている量子ドットを使用し、層ごとの成長に従って、フッ素化酸化スズ（ＦＴＯ）で被覆されたガラス上に作製する。Ｋｎｉｐｒａｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉｌｍｓ．５１８（１），２９５−２９８（２００９）（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００３９】
生物学的用途
伝統的な有機染料が利用されるどんな生物学的用途にも量子ドットを使用できる。ＱＤは通常、伝統的な有機染料よりも優れているが、それは輝き（大きな吸光係数と蛍光染料に匹敵する量子収率とが組み合わさっているおかげ）および安定性（光退色をずっと少なくすることが可能）のためである。
【００４０】
量子ドットの光安定性により、高解像度の三次元画像に再構成できる多数の連続的な焦点面画像を取得できる。量子ドットプローブの別の用途には、長期間にわたる分子および細胞の実時間追跡がある。抗体、ストレプトアビジン、ペプチド、核酸アプタマー、または小分子配位子を使用して、細胞の特異タンパク質を量子ドットの標的にすることができる。
【００４１】
ある特定の実施形態では、本開示は、事前標識（ｐｒｅ−ｌａｂｅｌｅｄ）細胞の体外画像診断（例えば、胎児性細胞、癌細胞、幹細胞、およびリンパ球についての、リアルタイムでの単細胞移動の画像診断）における本明細書に開示されている量子ドットの使用に関する。例えば、本明細書に開示されている量子ドットは、能動的ターゲィングおよび受動的ターゲィングによる生体内条件下での腫瘍ターゲィングに使用できる。能動的ターゲティングの場合、量子ドットは、腫瘍細胞または腫瘍内微小環境に選択的に結合する腫瘍特異的な結合部位で官能基化される。受動的ターゲィングでは、癌組織内の血管の血管透過性が増大していることを、量子ドットプローブの送達に利用する。腫瘍は通常、正常組織よりもいっそう透過性ある内皮を有しており、そのため小さなナノ粒子が癌組織の間隙に漏出する。さらに、腫瘍細胞には効果的なリンパ排出の仕組みがなく、そのためナノ粒子がその後に蓄積する。
【００４２】
本明細書に開示されている量子ドットの表面は、静電相互作用および水素結合相互作用により、または特定の配位子−受容体相互作用（アビジン−ビオチン相互作用など）により、生体試料と相互作用するように調整できる。ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、シリカ層で被覆する。例えば、水溶性にするために、あるいは細胞核と結合するためのメトキシシリルプロピル尿素およびアセテートにするために３−（トリヒドロキシルシリル）プロピルメチルホスホネートで被覆する。他の実施形態では、ビオチンは量子ドットの表面と共有結合する。Ｂｒｕｃｈｅｚ ｅｔ ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９８，２８１，２０１３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４３】
生体物質と量子ドットとの結合は、様々な方法で成し遂げることができる。生体物質は、タンパク質、核酸、またはウイルスなどの特定の分析物を認識できる。メルカプト酢酸は、可溶化およびタンパク質共有結合のための配位子として使用できる。ＺｎＳで覆われたＱＤと反応する場合に、メルカプト基はＺｎ原子と結合し、極性カルボン酸基によりＱＤは水溶性になる。遊離カルボキシル基は、反応性アミン基との架橋による様々な生体分子（タンパク質、ペプチド、および核酸など）との共有結合に利用可能である。Ｃｈａｎ ＆ Ｎｉｅ，Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９８，２８１，２０１６（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４４】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは生体分子で被覆されるが、これは、負電荷を帯びたリポ酸と、生物工学（ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ）二官能性組換え（キメラ）タンパク質（所望の生物関連領域と遺伝子的に融合している正電荷を帯びた結合領域（ロイシンジッパーを含む）を含む）との間の静電引力を利用して行う。Ｍａｔｔｏｕｓｓｉ ｅｌ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０００，１２２，１２１４２（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４５】
ある特定の実施形態では、本開示は、配位子で被覆された本明細書に開示されている量子ドットに関する。ある特定の実施形態では、配位子は多座ポリマーである。ポリマー配位子は、ＱＤの流体力学的粒径を最小限にし、コロイド安定性をもたらし、光退色を防ぐ。ある特定の実施形態では、本開示は、チオール（−ＳＨ）およびアミン（−ＮＨ２）基が線状ポリマーにグラフト化された混合組成物を含むポリマー配位子に関する。Ｓｍｉｔｈ ＆ Ｎｉｅ，Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ．（２００８）１３０（３４）：１１２７８−１１２７９（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。代表的な両親媒性ポリマーは、Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ ２００６；８：３８９５−３９０３；Ｐｏｎｓ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ ２００６；１１０：２０３０８−２０３１６、およびＰｅｌｌｅｇｒｉｎｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ ２００４；４：７０３−３０３（本明細書にすべてを援用する）に開示されている。
【００４６】
ある特定の実施形態では、配位子は、生体分子または標的分子（それは、核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質でありうる）と結合する。核酸分子は、特定の遺伝子型を示す既知の多型配列にハイブリダイズするプローブであってよい。ポリペプチドは、所望の細胞マーカー（すなわち、細胞型を示す細胞の表面に示されるタンパク質の受容体）を標的にすることができる。それらは、樹状細胞マーカー、内皮細胞マーカー、Ｂ細胞マーカー、Ｔ細胞マーカー、ナチュラルキラー細胞マーカー、癌細胞マーカー、血漿細胞マーカー、または造血細胞マーカーであってよい。
【００４７】
本明細書に開示されている量子ドットは、生体分子（抗体、オリゴヌクレオチド、または小分子配位子など）が生物学的ターゲットに固有となるように、生体分子に架橋されていてよい。Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖ．Ｒｅｖ．６０，１２２６−１２４０（２００８）（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。標準的なバイオ分子固定化手順（ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ）（マレイミド活性化ＱＤと還元抗体のチオールとの結合など）を使用してこれを達成できる。非特異的結合と考えられるものを除去するか、または静脈内注射の後の血流からの除去速度を減少させるために、ＱＤの表面を生体不活性な親水性分子（ポリエチレングリコールなど）で変性させてもよい。本明細書に開示されているＱＤは、生物発光反応を触媒する酵素に結合した場合、生物発光共鳴エネルギー移動（ＢＲＥＴ）のおかげで外部の励起源がなくても蛍光を発することができる。Ｓｏ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．２４（２００６），ｐｐ．３３９−３４３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４８】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、多くのいろいろな細胞の受容体および標的に高特異的に結合できる、小分子配位子、阻害因子、ペプチド、またはアプタマーに架橋される。Ｌｉｄｋｅ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．２２（２００４），ｐｐ．１９８−２０３（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００４９】
ある特定の実施形態では、本明細書に開示されている量子ドットは、特定の核酸配列を検出するためのセンサーに使用できる。検出する一本鎖核酸を、（ａ）標的の一端と相補的である核酸フラグメントに結合した受容体のフルオロフォアおよび（ｂ）標的核酸の反対の端と相補的であるビオチン化核酸フラグメントと混ぜ合わせると、こうしたヌクレオチドはハイブリダイズしてビオチン−核酸−フルオロフォア結合体が生み出される。この結合体を本明細書に開示されている量子ドットと混ぜ合わせると、フルオロフォア結合体への無放射エネルギー移動により蛍光が消失する。その後この染料受容体は蛍光性になり、標的核酸の存在を明確かつ定量的に示す。Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒ．４（２００５），ｐｐ．８２６−８３１（引用により本明細書に組み込む）を参照されたい。
【００５０】
用語
「体積弾性率」は、均一圧縮に対する物質の抵抗性を指す。すなわち、基本単位で、体積の所与の相対的減少を生じさせるのに必要な圧力はパスカルである。ナノ粒子のコアの場合、それはコア物質の体積弾性率を示し、より大きな寸法、例えば、ミリメートルの寸法で求められるものである。体積弾性率は、圧力を加えた状態での粉末回折によって、あるいは当該技術分野において知られている他の方法で測定できる。例えば、Ａｌ−Ｄｏｕｒｉ ｅｔ ａｌ．，Ｐｈｙｓｉｃａ Ｂ：Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ，３２２，（１−２），２００２，１７９−１８２を参照されたい。
【００５１】
「格子定数」または「格子パラメーター」は、結晶格子中の単位格子間の一定距離を指す。三次元における格子は一般に、ａ、ｂ、およびｃと呼ばれる３つの格子定数を有する。立方晶結晶構造の場合、これらの定数はすべて等しい。同様に、六方晶系構造では、ａおよびｂ定数が等しい。特に示されていない限り、「格子定数」は、３次元の平均格子定数を指す。格子定数は通常、数オングストローム（すなわち、ナノメートルの数分の一）のオーダーである。格子定数または格子不整合率は、Ｘ線回折または原子間力顕微鏡などの技法を用いて求めることができる。一部の格子定数を以下の表に示す。
【実施例】
【００５２】
実験
実施例１：ＣｄＴｅコアの合成
（コア）シェルのＱＤは、高温の配位溶剤（ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇ ｓｏｌｖｅｎｔ）中での２段階式有機金属手法（ｔｗｏ−ｓｔｅｐ ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ）を用いて調製した。室温のトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）テルリド溶液（０．１ｍｍｏｌが５ｍｌのオクタデセン中に含まれる）を、熱い（３００Ｃ）酸化カドミウム（０．２ｍｍｏｌ）とテトラデシルホスホン酸（０．４４ｍｍｏｌ）、ヘキサデシルアミン（５．７ｍｍｏｌ）とオクタデセンとの溶液（合計１０ｍｌ）に迅速に注入することにより、様々なサイズのＣｄＴｅコア（１．８〜６．２ｎｍ）を合成した。成長温度は２６５Ｃに設定し、ＣｄＴｅ ＱＤのコアの最終サイズは、成長時間を変化させることにより、また追加の前駆体をゆっくり注入することにより（大きなサイズを望む場合）制御した。室温に冷却した後、発光ナノ粒子（量子効率４０〜８０％）をヘキサンで希釈し、遠心分離機にかけて不溶性カドミウム前駆体を除去し、ヘキサン−メタノールによる抽出を繰り返して精製し、最後に再び遠心分離機にかけてナノ結晶凝集体と考えられるものを取り出した。
【００５３】
実施例２：シェル成長
連続イオン層吸着／反応（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｏｎ ｌａｙｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ）（ＳＩＬＡＲ）手順（もともとは、Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１９，７０１９−７０２９（１９９７）に記載）を変更したものを使用した。具体的には、初期キャッピング温度（ＴＭＬ１）で、陽イオン前駆体を含む溶液（０．１Ｍのジエチル亜鉛またはジメチルカドミウムのＴＯＰ溶液）（０．２５ＭＬのシェルを構成するのに必要な量の前駆体を含む）を注入した。１０分後に（これは、シェル物質の均質核形成を防ぐのに十分な時間であると実験的に判断された時間である）、陰イオン前駆体（０．１Ｍの硫黄、セレンまたはテルルのＴＯＰ溶液）を注入した。この２番目の注入の後、初期成長温度とシェル組成とに依存する時間の間、シェル成長を進行させた。例えば、ＣｄＴｅ上のＺｎＳｅの成長では、以下の反応時間を用いた：１５０ ８Ｃでは４時間、１７０ ８Ｃでは２時間、さらに２１０〜２２５ ８Ｃでは３０分間。しかし、他のシェル物質の場合、シェル成長速度が前駆体の反応性に強く依存していることが見いだされた。ジエチル亜鉛およびジメチルカドミウムのどちらも、この作業で使用した温度すべてで反応性が高かった。これらの反応は、カルコゲンの沈着速度によって制限された。一般に、テルルおよびセレンは低い温度で効率的に反応したが（例えば、１７０Ｃで２時間の反応時間）、ＣｄＳおよびＺｎＳの初期成長には、１４０Ｃで１．８ｎｍのコアが完成するまでに長い時間（最高８時間）が必要とされた。ＴＭＬ１での最初の２回の注入後に、最初の０．５ＭＬの場合と同じ反応時間を用いて、さらに２回の注入を行って、合計で１ＭＬのシェルをコア上に成長させた。
【００５４】
このシェル物質の薄層がいったんＱＤ上に付着すると（スペクトルの赤方偏移で示される）、熟成におけるこれらのＱＤの温度閾値はかなり高くなった。これは、ナノ結晶の外形寸法が増大していること、この調査で用いたシェル物質（ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＴｅ）の接着強度および熱安定性がコア（ＣｄＴｅ）と比べて大きいこと、ならびにシェル物質とのアミンおよびホスフィン配位子の結合力がＣｄＴｅと比べて大きいことが組み合わさったことによる。それゆえにちょうど１ＭＬが付着した後、熟成の視覚的兆候がなくても反応温度を劇的に増大させることができた。このように、成長温度は、反応がずっと効率的になるポイントまで増大し、シェル成長を完了させるための反応時間を短くすることができた。ＣｄＴｅ上へのＺｎＳｅの付着は、試験を行ったすべてのサイズに関して最適化したが、他のシェル物質（ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳおよびＣｄＳｅ）の付着は３．８ｎｍのＱＤのコアに関して最適化した。この手順では、陰イオンおよび陽イオンの表面化学量論性が０．５ＭＬのシェル成長のそれぞれのサイクルで似たようになるように、増分を０．２５ＭＬとした。０．５ＭＬの増分で実施すると、もともとＰｅｎｇらによって記載されたＳＩＬＡＲ手順と同様に、各陰イオンの注入後に量子収率がかなり減少し、したがって蛍光量子収率の相対的変化が不明瞭になった。このことは、以前の知見と調和している。歪み調整可能なＱＤの合成に関する重要な実験パラメーターを表１に要約してある。またシェルの厚さのデータは表２に示してある。
【００５５】
実施例３：ナノ結晶の特性
分光蛍光計（Ｐｈｏｔｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を用いて、定常状態の蛍光スペクトルを得た。励起させるのにキセノンランプを使用し、スペクトル範囲４００〜８００ｎｍ用の検出器として光電子倍増管を使用し、さらに８００〜１，７００ｎｍの範囲用の検出器としてＩｎＧａＡｓ検出器を使用した。分光計のスリットの幅は通常４ｎｍで操作した。量子収率の測定は、溶剤屈折率の差を考慮に入れ、エタノール中に溶かしたＡｔｔｏ染料（５２０、５６５、６１０または６８０）と比較して実施した。吸収スペクトルはＳｈｉｍａｄｚｕ分光光度計（スリット幅１ｎｍ）で測定した。時間分解蛍光減衰スペクトルを、４７８ｎｍのパルス出力ダイオードレーザー（ｐｕｌｓｅｄ ｄｉｏｄｅ ｌａｓｅｒ）からの励起で得た。光電子倍増管を用いて検出したピーク発光の波長を、分光計を使用して分解した。Ｈｉｔａｃｈｉ Ｈ−７５００ ＴＥＭでＴＥＭ画像を得、Ｈｉｔａｃｈｉ Ｈ−９５００で高解像度の画像診断を実施した。Ｘ線回折スペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ ＳＭＡＲＴ １０００ ＣＣＤ／Ｈｉ−Ｓｔａｒの二重検出器回折計（ｄｕａｌ−ｄｅｔｅｃｔｏｒ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ）（コバルトＸ線源を使用）を用いて測定した。
【００５６】
実施例４：Ｘ線回折スペクトルのシミュレーション
デバイ方程式を用いて小さなナノ結晶のＸ線回折スペクトルをシミュレートする方法が、以前から詳しく説明されている。Ｂａｗｅｎｄｉ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．９１，７２８２−７２９０（１９８９）を参照されたい。簡単に言えば、特定の頻度（０〜１００％）でウルツ鉱型積層欠陥を［１１１］方向にランダムに分散させて、２０の閃亜鉛鉱型結晶格子構造を構成した。特定のナノ結晶の形状およびサイズの外側にある原子をこれらの構造から取り除いた。コアＣｄＴｅ ＱＤは約８５０個の原子の六角柱としてシミュレートし、（コア）シェル構造は亜鉛およびセレン原子を用いてそれらのコアの格子を延長することによってシミュレートした。次いで、ＤＩＳＣＵＳソフトウェアパッケージを用いてそれらの構造に関してデバイ方程式を解いた。スペクトルを平均化して、積層欠陥の分布をシミュレートした。そのような大きな構造では長い処理時間が必要となるため、６および９ＭＬの試料について１０のスペクトルだけを平均化した。熱効果はデバイ−ワラー因子によって組み入れた。ただし、原子の熱ゆらぎに対して歪みの影響があることが予想されるであろうが、直接には予測できない仕方で影響することに注目すべきである。表面緩和はシミュレーションに組み込まなかった。実験データとの比較のため、最初に実験スペクトルのバックグラウンドを控えめに差し引いた。
【００５７】
実施例５：ポリマー合成
ポリアクリル酸（ＰＡＡ、ＭＷ １７７３）、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピルカルボジイミド（ＤＩＣ）、システアミン、β−メルカプトエタノール（ＢＭＥ）、１−チオグリセロール、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、酸化カドミウム、テルル、ジオクチルエーテル（ＤＯＥ）、５，５’−ジチオビス（２−ニトロ安息香酸）（エルマン試薬）、グリシン、Ｌ−システイン、アセトン、クロロホルム、メタノール、ヘキサン、およびピペリジンを、Ｓｉｇｍａから購入した。Ｎ−Ｆｍｏｃエチレンジアミン（Ｆｍｏｃ−ＥＤＡ）はＡＢＤ Ｂｉｏｑｕｅｓｔから購入した。テトラデシルホスホン酸（ＴＤＰＡ）は、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒから入手した。オレイルアミンはＡｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓから、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）はＳｔｒｅｍから、フルオレサミンはＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎから購入した。ＰＡＡ（１ｇ、１３．９ｍｍｏｌのカルボン酸）を、１５０ｍＬの三つ口フラスコ中で２５ｍＬのＤＭＳＯと混合した。３５℃で２４時間攪拌した後、新たに調製したシステアミン（１８７ｍｇ、２．４３ｍｍｏｌ）およびＦｍｏｃ−ＥＤＡ（６８６ｍｇ、２．４３ｍｍｏｌ）の無水溶液（それぞれ、６ｍＬのＤＭＳＯに溶かしたもの）を加えた。その溶液を光から保護し、３５℃において３０分間アルゴンで泡立たせた。６ｍＬのＤＭＳＯ中にＮＨＳ（１．１２ｍｇ、９．７１ｍｍｏｌ）を含む無水溶液の添加後、激しく攪拌している間にＤＩＣ（７３６ｍｇ、５．８３ｍｍｏｌ）を４０分間にわたってゆっくり加えた。３０分間継続して泡立て、その後、暗所において４０℃で７日間反応を進行させた。次いでピペリジン（１８ｍＬ）を加え、その溶液を４時間攪拌して第一アミンを脱保護した。ＢＭＥ（５０１ｍｇ、６．４１ｍｍｏｌ）を加えて反応を停止させ、溶液を４０℃で２時間攪拌し、次いで室温まで冷やして濾過した。混合物を真空下において（約４０Ｐａ）４５℃で約４ｍＬに濃縮し、氷冷したアセトン：クロロホルム（２：１）の混合物を加えてポリマーを沈殿させ、遠心分離で分離した。ポリマーを約５ｍＬの無水ＤＭＦに溶かし、濾過し、アセトン−クロロホルムで再び沈殿させた。この過程を３回繰り返し、ポリマーを最後にアセトンで洗い、真空下で乾燥させ、アルゴン下で保存した。この変性ポリマーは白色粉末であり、水、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ、またはメタノールに可溶性であるが、ＰＡＡとは異なりアセトンには不溶性である。空気中で保存すると、このポリマーは数週間の間に黒ずんで黄褐色になった。また様々な溶剤にますます溶けにくくなった。
【００５８】
実施例６：ＣｄＴｅナノ結晶の合成
ＣｄＯ（２５．７ｍｇ、０．２ｍｍｏｌ）、ＴＤＰＡ（１２２ｍｇ、０．４４ｍｍｏｌ）、およびＤＯＥ（２ｍＬ）を三つ口フラスコに加え、ＣｄＯが完全に溶解するまでアルゴン下で２５０℃に加熱した。室温まで冷やした後、オレイルアミン（１ｇ、３．７４ｍｍｏｌ）および６．５ｍＬのＤＯＥを加えた。この溶液を１時間、真空下で加熱還流し（約２０Ｐａ、約６５℃）、その後、アルゴン気流下で３００℃に加熱した。テルル（１２．７６ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）、ＴＯＰ（２ｍＬ）、およびＤＯＥ（３ｍＬ）を含む別の溶液をカドミウム前駆体溶液に注入し、成長温度を２６５℃に設定した。この方法を使って、２０秒間から１０分間の間の反応時間の後に、直径が２．５から３．５ｎｍの間にある高度に単分散のナノ結晶を成長させることができた。より大きなナノ結晶を成長させるために、最初の注入後４分してから更なるカドミウムおよびテルルの前駆体を順次に反応溶液に一滴ずつ注入した。所望のサイズに達した後、反応混合物を冷却して室温にし、８５ｍＬのヘキサンで希釈し、遠心分離機にかけて過剰のカドミウム前駆体の大部分を除去した。ヘキサン−メタノール抽出を少なくとも６回行ってＱＤを分離した。最後の抽出では、メタノールを追加してＱＤを約１ｍＬに濃縮した。次いでこうしたＱＤをクロロホルムで希釈して約２０ｍＬにし、アルゴンで３０分間泡立て、暗所において４℃で保存した。ＱＤのサイズは、最初のエキシトンピーク波長との既知の相関から求め、ＴＥＭによって確認した。
【００５９】
実施例７：１−チオグリセロールとの配位子交換
クロロホルム（７ｍＬ、約１５０μＭ）中に含まれる精製ＣｄＴｅ ＱＤ（２．５ｎｍ）を、シュレンク管（Ｓｃｈｌｅｎｋ ｌｉｎｅ）に接続された三つ口（１−チオグリセロールとの配位子交換）フラスコに加えた。激しく攪拌しながら、凝集の兆しが最初に見えるまで純粋な１−チオグリセロールを滴加した。次いで４ｍＬのＤＭＳＯを滴加した。次いで過剰の１−チオグリセロール（３ｍＬ）を加え、クロロホルムを真空下において２５℃で除去した。アルゴン下において２５℃でさらに２時間攪拌した後、アセトン：クロロホルム（１：１、合計で１９３ｍＬ）の氷冷混合物を加えてＱＤを沈殿させた。遠心分離の後、ペレットをアセトンで洗い、真空下で乾燥させた。
【００６０】
実施例８：ポリマー多座配位子による量子ドットの被覆
図７に示されているように、２つの技法を用いて１−チオグリセロールＱＤを変性ポリマーで被覆した。最初の方法では、１−チオグリセロールで被覆されたＣｄＴｅ ＱＤを塩基性水（５０ｍＭ水酸化ナトリウム）中に懸濁させ、７０００ｇで１０分間遠心分離機にかけてから、濾過して凝集ナノ結晶を取り出した。塩基性水に溶かした様々な量のポリマーをそのＱＤに加え、次いでそれらを穏やかに混合した。この方法を使い、過剰の配位子を加えると、数時間にわたってＱＤの完全な沈殿が生じた。２番目の方法では、１−チオグリセロールで被覆されたＱＤをＤＭＳＯ中に懸濁させ、７０００ｇで１０分間遠心分離機にかけて、ナノ結晶凝集体と考えられるものを取り出した。ナノ結晶を、小さいサイズのもの（２．５〜３．５ｎｍ）については約５〜２０μＭに希釈し、もっと大きいナノ結晶については約２〜５μＭに希釈した。次いでＱＤを室温で徹底的にガス抜きし、アルゴンを充填した。激しく攪拌しながら、ポリマーの無水ＤＭＳＯ溶液（約５ｍｇ／ｍＬ）を加えた。次いでその溶液を、小さいＱＤ（２．５〜３．５ｎｍ）については９０分間６０℃に加熱し、もっと大きなナノ結晶については１２０分間７０〜７５℃に加熱した。ポリマーの非存在下で、加熱している間にナノ結晶が凝集し、溶液から沈殿した。約１３０℃まで２．５ｎｍのコアがオストワルド熟成するという証拠はなかったので、実際に、多座ポリマーがこうしたナノ結晶の熱安定性を大きく向上させる。ＱＤを室温まで冷却した後、氷冷した水酸化ナトリウム水溶液（５０ｍＭ、ＤＭＳＯの２倍の量）をゆっくり加え、その溶液を２時間攪拌した。次いで、２５ｋＤａの分子量のカットオフ透析チュービング（ｃｕｔｏｆｆ ｄｉａｌｙｓｉｓ ｔｕｂｉｎｇ）（Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ）を使用して、ＱＤを２〜３日間徹底的に塩基性水から透析により分離した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアと圧縮シェルとを含む格子不整合量子ドット。
【請求項２】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアが５２ＧＰａ未満の体積弾性率を有することを特徴とする量子ドット。
【請求項３】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアが、前記圧縮シェルよりも約０．５オングストロームより大きい格子定数を有することを特徴とする量子ドット。
【請求項４】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記格子不整合率が約８％より大きいことを特徴とする量子ドット。
【請求項５】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアがＣｄＴｅであることを特徴とする量子ドット。
【請求項６】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアの直径が約１．８ｎｍであることを特徴とする量子ドット。
【請求項７】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアの直径が約５．０ｎｍ未満であることを特徴とする量子ドット。
【請求項８】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェルがＺｎＳまたはＺｎＳｅの２つ以上の単層であることを特徴とする量子ドット。
【請求項９】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェル上にポリマーをさらに含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１０】
請求項９に記載の量子ドットにおいて、前記ポリマーが、カルボン酸基を有するモノマー、チオール基を有するモノマー、およびアミノ基を有するモノマーを含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１１】
請求項９に記載の量子ドットにおいて、前記ポリマーがポリエチレングリコールモノマーを含まないことを特徴とする量子ドット。
【請求項１２】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェルに結合した生体物質をさらに含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の量子ドットにおいて、前記生体物質が、核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質であることを特徴とする量子ドット。
【請求項１４】
請求項１に記載の量子ドットを含むことを特徴とする、光起電力セル。
【請求項１５】
請求項１に記載の量子ドットを含むことを特徴とする、発光ダイオード。
【請求項１】
コアと圧縮シェルとを含む格子不整合量子ドット。
【請求項２】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアが５２ＧＰａ未満の体積弾性率を有することを特徴とする量子ドット。
【請求項３】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアが、前記圧縮シェルよりも約０．５オングストロームより大きい格子定数を有することを特徴とする量子ドット。
【請求項４】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記格子不整合率が約８％より大きいことを特徴とする量子ドット。
【請求項５】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアがＣｄＴｅであることを特徴とする量子ドット。
【請求項６】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアの直径が約１．８ｎｍであることを特徴とする量子ドット。
【請求項７】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記コアの直径が約５．０ｎｍ未満であることを特徴とする量子ドット。
【請求項８】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェルがＺｎＳまたはＺｎＳｅの２つ以上の単層であることを特徴とする量子ドット。
【請求項９】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェル上にポリマーをさらに含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１０】
請求項９に記載の量子ドットにおいて、前記ポリマーが、カルボン酸基を有するモノマー、チオール基を有するモノマー、およびアミノ基を有するモノマーを含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１１】
請求項９に記載の量子ドットにおいて、前記ポリマーがポリエチレングリコールモノマーを含まないことを特徴とする量子ドット。
【請求項１２】
請求項１に記載の量子ドットにおいて、前記圧縮シェルに結合した生体物質をさらに含むことを特徴とする量子ドット。
【請求項１３】
請求項１２に記載の量子ドットにおいて、前記生体物質が、核酸、ポリペプチド、細胞、抗体、エピトープ、タンパク質、阻害因子、受容体、または受容体基質であることを特徴とする量子ドット。
【請求項１４】
請求項１に記載の量子ドットを含むことを特徴とする、光起電力セル。
【請求項１５】
請求項１に記載の量子ドットを含むことを特徴とする、発光ダイオード。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５１１１５７（Ｐ２０１３−５１１１５７Ａ）
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３９０５３（Ｐ２０１２−５３９０５３）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５６６９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６０３５３
【国際公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０９３０４８９６）エモリー ユニバーシティ (5)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５６６９４
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６０３５３
【国際公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（５０９３０４８９６）エモリー ユニバーシティ (5)
【Ｆターム（参考）】
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