(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式Ｍ１Ｏの二元ナノ結晶を製造するための方法において、Ｍ１が元素の周期表のＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族及びＶＩＩＩ族のうちの１つから選択される金属であり、Ｏが酸素であり、該方法が
（ｉ）金属Ｍ１と酸素供与体を含有する金属前駆体と大気圧（１０１３ヘクトパスカル）で１００℃未満の沸点を有する沸点の低い非極性溶媒とを含む均質な反応混合物を形成する工程と、
（ｉｉ）１０〜５００気圧（１０１３３〜５０６６２５ヘクトパスカル）の高圧下で、ナノ結晶を形成するために適切である、前記非極性溶媒の沸点より高い温度に前記均質な反応混合物を加熱する工程とを備える、方法。
【請求項２】
前記高圧とは５０〜１００気圧（５０６６３〜１０１３２５ヘクトパスカル）である請求
項１に記載の方法。
【請求項３】
前記沸点の低い非極性溶媒が、大気圧（１０１３ヘクトパスカル）で８０℃未満の沸点を有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記沸点の低い非極性溶媒が、ヘキサン、クロロホルム、トルエン、ベンゼン、ヘプタン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、ピリジン、四塩化炭素、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル及びテトラヒドロフラン、及びこれらの混合物から成る群から選択される請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
Ｍ１が、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＩｒから選択される請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
一般式Ｍ１Ｍ２Ｏのナノ結晶を形成するための方法において、Ｍ１及びＭ２が互いに独立して、周期表のＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族及びＶＩＩＩ族の１つから選択される金属であり、Ｏが酸素であり、該方法が
（ｉ）金属Ｍ１及びＭ２と酸素供与体とを含有する金属前駆体と、大気圧（１０１３ヘクトパスカル）で１００℃未満の沸点を有する沸点の低い非極性溶媒とを含む均質な反応混合物を形成する工程と、
（ｉｉ）１０〜５００気圧（１０１３３〜５０６６２５ヘクトパスカル）の高圧下で、ナノ結晶を形成するために適切である、前記非極性溶媒の沸点より高温に前記均質な反応混合物を加熱する工程とを備える、方法。
【請求項７】
前記高圧とは５０〜１００気圧（５０６６３〜１０１３２５ヘクトパスカル）である請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記沸点の低い非極性溶媒が、８０℃未満の沸点を有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記沸点の低い非極性溶媒が、ヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロメタン、トルエン、ベンゼン、ヘプタン、シクロヘキサン、ピリジン、二硫化炭素、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル及びテトラヒドロフラン及びこれらの混合物から成る群から選択される請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
Ｍ１及びＭ２が互いに独立してＣｄ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＩｒから選択される請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ結晶の形成方法に関する。
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１０月５日に米国特許商標局に出願され、出願番号６０／９７７，７９２が正式に割り当てられた「純度の高い二元及び三元のナノ結晶のソルボサーマル合成」に関する出願を参照し、その優先権の利益を主張する。ＰＣＴの規則４．１８に従い、ＰＣＴの規則２０．５（ａ）に規定される本明細書に含有されない明細書、請求の範囲、又は図面のいずれかの要素又は一部の組み入れを含め、２００７年１０月５日に出願された前記出願の内容をあらゆる目的で参照によって本明細書に組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
半導体ナノ結晶は、光学、光電子、光発光、電界発光の装置、生物標識及び診断などを含む多数の技術領域で大きな影響を与えている。これらの半導体ナノ結晶は、そのサイズとその広い表面積双方の結果としてそれらが持つ独特の特性で知られている。
【０００３】
中でも、最も研究された半導体ナノ結晶物質は、カルコゲニドＩＩ−ＶＩ物質及びＩＩＩ−Ｖ物質である。これらの半導体ナノ結晶物質への関心の主な理由は、可視スペクトル全体にわたる、それらのサイズ調整可能な光発光の放射である。
【０００４】
研究されているその他のナノ結晶物質は、磁気共鳴画像診断、悪性細胞の高温治療及び薬剤送達のための造影剤としての医療用途を有する磁性物質である。
ナノ結晶、特に明確な形状、サイズ及び高い結晶性を有するＩＩ−ＶＩとＩＩＩ−Ｖのナノ結晶を合成する方法を開発することへの関心が高まっている。粒度分布が狭い単分散のナノ結晶は、量子効果がそのサイズに依存するので、種々の応用におけるナノ結晶の重要な特性である。
【０００５】
マレー（Ｍｕｒｒａｙ）とバウェンディ（Ｂａｗｅｎｄｉ）は、有機金属前駆体と元素前駆体を熱い溶媒に注入してナノ結晶を形成するナノ結晶の調製方法を開発した（非特許文献１）。湿式化学法とも呼ばれるこの方法は、ナノ結晶、特にＩＩ−ＶＩとＩＩＩ−Ｖのナノ結晶を調製するのに一般に使用されている。
【０００６】
最近、ある半導体物質から構成されるコアが別の半導体物質で覆われたものから成るコア−シェル構造又はキャップ構造を持つナノ結晶を製造する方法が開発された。たとえば、特許文献１は、コアのナノ結晶の表面上に化合物半導体層を形成することによって調製されたコア−シェル構造のＩＩ−ＶＩ族とＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体ナノ結晶を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，３２２，９０１号明細書
【特許文献２】国際出願第ＰＣＴ／ＳＧ２００８／０００２９０号明細書
【特許文献３】米国特許第７，０５６，４７１号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００７／０００４１８３号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】マレー・シー、ノリス・ディー、バウェンディ・エム（Ｍｕｒｒａｙ  Ｃ，Ｎｏｒｒｉｓ  Ｄ．，Ｂａｗｅｎｄｉ  Ｍ．）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、第１１５巻、第１９号、８７０６〜８７１５ページ（１９９３年）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ナノ結晶の表面特性は、ナノ結晶の特徴を判定するのに重要である。既知の方法では、複数工程の沈殿を含むナノ結晶の精製は、ナノ結晶の表面特性に影響を及ぼし、表面の損傷を招く。さらに、ナノ結晶の複数工程の精製においてナノ結晶の量子収率も影響を受けうる。
【００１０】
ナノ結晶の表面に影響を及ぼすことなくナノ結晶の精製を可能にするナノ結晶を製造するための代替方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様の１つによれば、本発明は、一般式Ｍ１Ａの二元ナノ結晶を形成する方法を提供する。この一般式では、Ｍ１は元素の周期系（ＰＳＥ）のＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａは、ＰＳＥのＶＩ族又はＶ族の元素であることができる。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。この均質な反応混合物には金属Ｍ１を含有する金属前駆体が含まれる。均質な反応混合物には元素Ａも含まれる。さらに、均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【００１２】
別の態様によれば、本発明は、一般式Ｍ１Ｏの二元ナノ結晶を形成する方法を提供する。この一般式では、Ｍ１はＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ｏは酸素である。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。この均質な反応混合物には金属前駆体が含まれる。金属前駆体は金属Ｍ１と酸素供与体とを含有する。均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【００１３】
さらなる態様によれば、本発明は、一般式Ｍ１Ｍ２Ａの三元ナノ結晶を形成する方法を提供する。この一般式では、Ｍ１及びＭ２は互いに独立して、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａは、ＰＳＥのＶＩ族又はＶ族の元素であることができる。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。この均質な反応混合物には金属前駆体が含まれる。金属前駆体は金属Ｍ１と金属Ｍ２とを含有する。均質な反応混合物には元素Ａも含まれる。さらに、均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【００１４】
さらに別の態様によれば、本発明は、一般式Ｍ１ＡＢの三元ナノ結晶を形成する方法に関する。この一般式では、Ｍ１はＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａ及びＢのそれぞれは、互いに独立して、ＰＳＥのＶ族又はＶＩ族の元素であることができる。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。均質な反応混合物には金属前駆体が含まれる。金属前駆体は金属Ｍ１を含有する。均質な反応混合物には元素Ａ及び元素Ｂも含まれる。さらに、均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【００１５】
別の態様によれば、本発明は、一般式Ｍ１Ｍ２Ｏの三元ナノ結晶を製造する方法に関する。この一般式では、Ｍ１及びＭ２は、互いに独立して、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、Ｉ
Ｖ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ｏは酸素である。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。均質な反応混合物には金属前駆体が含まれる。金属前駆体は金属Ｍ１と金属Ｍ２と酸素供与体とを含有する。さらに、均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【００１６】
さらに別の態様では、本発明は、一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢの四元ナノ結晶を形成する方法に関する。この一般式では、Ｍ１及びＭ２は互いに独立して、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａ及びＢのそれぞれは互いに独立して、ＰＳＥのＶＩ族又はＶ族の金属であることができる。方法には、均質な反応混合物を形成することが含まれる。均質な反応混合物には金属前駆体が含まれる。金属前駆体は金属Ｍ１と金属Ｍ２を含有する。さらに均質な反応混合物には元素Ａ及び元素Ｂも含まれる。均質な反応混合物には、非極性で沸点の低い溶媒も含まれる。方法はさらに、高い圧力のもとでナノ結晶を形成するのに好適な高い温度に均質な反応混合物を熱することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１ａ】ヘキサン中の高圧で調製された、二元金属カルコゲニドＰｂＳｅの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像。
【図１ｂ】ヘキサン中の高圧で調製された、二元金属カルコゲニドＰｂＴｅのＴＥＭ像。
【図２】ヘキサン中の高圧で形成された二元金属酸化物ＺｎＯのＴＥＭ像。
【図３】ヘキサン中の高圧で調製された二元金属酸化物ＭｎＯナノ結晶の高解像透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）像。
【図４】ヘキサン中の高圧で合成された二元金属酸化物ＣｏＯのＴＥＭ像。
【図５ａ】式ＺｎＣｄＳｅの三元ナノ結晶のＴＥＭ像（このナノ結晶は、約１：１の比のＺｎ／Ｃｄオレエート、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）溶液中の約４倍量のＳｅ並びに溶媒としてのトリオクチルホスフィン（ＴＯＰＯ）、ヘキサデシルアミン（ＨＡＤ）及びヘキサンの反応混合物から形成された組成Ｚｎ０．２２Ｃｄ０．７８Ｓｅのナノロッドである。混合物を高圧にて約３２０℃で約３．５時間反応させた）。
【図５ｂ】１気圧の圧力でＴＯＰＯなしで、約３２０℃で約３．５時間反応させた、約１：１の比のＺｎ／Ｃｄオレエート、ＴＯＰ中の約４倍量のＳｅ並びに溶媒としてのＴＯＰＯ、ＨＡＤ及びヘキサンの反応混合物から調製されたＺｎＣｄＳｅの三元ナノ結晶のＴＥＭ像（図５ａ及び図５ｂのＴＥＭ像は、高圧で調製されたナノ結晶がナノロッドである一方で、１気圧でヘキサンなしで調製されたナノ結晶はナノドットであることを示す。これらの結果は、高圧が、ナノ結晶の異方性の成長に好都合であることを示している）。
【図６ａ】ＭｇＦｅ２Ｏ４の三元金属酸化物ナノキューブのＴＥＭ像（三元金属酸化物はヘキサン中高圧で調製することができる）。
【図６ｂ】ＣａＦｅ２Ｏ４の三元金属酸化物ナノキューブのＴＥＭ像（三元金属酸化物はヘキサン中高圧で調製することができる）。
【図６ｃ】ＳｒＦｅ２Ｏ４の三元金属酸化物ナノキューブのＴＥＭ像（三元金属酸化物はヘキサン中高圧で調製することができる）。
【図７ａ】ヘキサン中高圧で調製されたＺｎＦｅ２Ｏ４ナノ結晶のＴＥＭ像。
【図７ｂ】ヘキサン中高圧で調製されたＣｏＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像。
【図７ｃ】ヘキサン中高圧で調製されたＭｎＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像。
【図８ａ】周囲条件で調製されたＮｉＦｅ２Ｏ４のＴＥＭ像。
【図８ｂ】本発明に係る圧力下で調製されたＮｉＦｅ２Ｏ４のＴＥＭ像（このＴＥＭ像は、圧力下で形成されたナノ結晶の典型的な星形構造を示し、それはナノ結晶の表面特性の改善を示す）。
【図９】様々な反応時間（１＝５分間、２＝１０分間、３＝３０分間）で１８０℃にてソルボサーマル法を用いて調製されたＣｄＳｅ量子ドットの光発光（ＰＬ）スペクトルを説明するグラフ（ｘ軸はｎｍの波長を示し、ｙ軸はＰＬ強度を示す）。
【図１０】１８０℃にて２０分間ソルボサーマル法を用いて調製されたＣｄＴｅ量子ドットのＰＬスペクトルを説明するグラフ（ｘ軸はｎｍの波長を示し、ｙ軸はＰＬ強度を示す）。
【図１１ａ】約１：１の亜鉛：カドミウムの比にて圧力下で約１時間反応させたＴＯＰＯを伴って調製された三元ＺｎＣｄＳｅナノ結晶のＰＬスペクトルを説明するグラフ（ｘ軸はｎｍの波長を示し、ｙ軸はＰＬ強度を示す）。
【図１１ｂ】約１：１の亜鉛：カドミウムの比にて圧力下で約２時間反応させたＴＯＰＯなしで調製された三元ＺｎＣｄＳｅナノ結晶のＰＬスペクトルを説明するグラフ（ｘ軸はｎｍの波長を示し、ｙ軸はＰＬ強度を示す）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は１以上のナノ結晶を調製するための方法に関する。相当するナノ結晶は、三元以上の系、たとえば、金属フェライトを含む半導体物質又は磁性酸化物を含んでもよいし、又はそれから成ってもよい。ナノ結晶が量子ドットである場合、組成及びサイズ或いはその一方によってその発光が調整可能であってもよい。
【００１９】
本発明は、非極性で沸点の低い溶媒をソルボサーマル工程における均質相に好都合に用いてナノ結晶を形成することができるという驚くべき知見に基づく。比較的高い温度、すなわち、ナノ結晶を形成する従来法に匹敵する温度範囲で得ることができるナノ結晶は、結晶性が高い。以下の実施例で説明するように、高い品質の二元、三元、四元の量子ドット及び磁性酸化物を得ることができる。ソルボサーマル法は通常閉鎖容器で実施されるので、特に不活性の条件は普通必要とされない。従って、大規模製造で相当する工程を使用することができる。
【００２０】
通常、ナノ結晶は高温の反応を用いて調製される。高温の反応を達成するには、普通沸点の高い溶媒を用い、その中で反応物質が還流され、結晶性のナノ結晶を得る（非特許文献１、８７０６ページ）。これら高温の反応は高品質のナノ結晶を生じる一方で、それらは通常、複数工程の洗浄を必要とし、それは、時間がかかり、ナノ結晶の表面特性に影響を及ぼすとともに、ナノ結晶が量子ドットである場合、量子収率に影響を及ぼすリスクを持つ。表面損傷の数が増えることによって、得られたナノ結晶の純度は低下する。沸点の高い溶媒の使用は、毒性の可能性、費用がかさむこと、単純塩に溶解できないことを含む多数の問題に関連する。さらに、反応において少なくとも１つの反応物質を高温の溶媒に迅速に注入すべきであり、それは、工程を大規模で実施するのを困難にしている。他の領域では、ソルボサーマル法を採用することによってこれらの問題を回避する試みが行われている（マサラ  オー及びセシャドリ  アール（Ｍａｓａｌａ，Ｏ．，＆Ｓｅｓｈａｄｒｉ，Ｒ．）、Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．、第３４巻、４１〜８１ページ（２００４年）；ビラッパ・ケイら（Ｂｙｒａｐｐａ，Ｋ．，ｅｔ  ａｌ．）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、第６０巻、２９９〜３２７ページ（２００８年）；ティルムルガン・エー（Ｔｈｉｒｕｍｕｒｕｇａｎ，Ａ．）、Ｂｕｌｌ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．、第３０巻、第２号、１７９〜１８２ページ（２００７年））。
【００２１】
用語「ソルボサーマル」は、言語「ハイドロサーマル」に由来する。用語「ハイドロサーマル」は地質学で一般に使用される用語である。合成の場合、それは、高い圧力、通常高い温度、並びに触媒としての水の使用の条件を言う。用語「ソルボサーマル」は一般に、高い圧力で、温度も高いことが多く、溶媒を含める条件を言う。従って、通常、高い自生圧を支える封入容器にて、溶媒はその沸点を超えて使用される。本発明の場合、たとえば、従来の圧力反応器、フローセル、タトル型バッチ反応器又はオートクレーブのような
当該技術で周知の従来の装置を用いてどんな程度の高い圧力を達成してもよい。好適な加圧反応器は、たとえば、パー型の閉鎖水素化反応器である。好適な容器が利用できる場合、ダイアモンドアンビルセルによって４×１０６気圧までの、約４００Ｇｐａ以上の静圧が生成されてもよいが、そのような圧力が本発明の方法を実行するのに決して必要とされることはない。典型的な実施態様では、本発明に係る方法は、約１０〜約５００気圧（１気圧、たとえば、約２０気圧〜約２００気圧、約１０気圧〜約２００気圧、約３５気圧〜約１５０気圧、約５０気圧〜約１００気圧の範囲）の範囲での高い圧力にて実施される。特定の圧力及び温度を超えて、溶媒は、高い粘度を示す超臨界流体になり、周囲条件では低い溶解度しか示さない化合物を容易に溶解する。
【００２２】
たとえば、加圧反応器にて高い圧力下で反応を行うことは、加熱から生じる自生圧の上昇によって、その沸点より高い温度に加熱することができる非極性の、たとえば、疎水性の、沸点が低い溶媒の使用を可能にする。驚くべきことに、本発明者らは、このことが、沸点の低い非極性溶媒によってさえ結晶性の高いナノ結晶を得ることができる高い温度で反応を行うことを可能にすることを見出した。説明的な例では、均質な反応混合物をパー反応器に移し、窒素ガスでパージすることができる。高い圧力にて、反応温度（約２００℃〜４５０℃）と呼んでもよい高い温度に混合物を加熱することができる。混合物は静止を妨げられてもよいし、測定可能な程度の少なくともわずかな流れを維持するように影響を受けてもよい。一部の実施態様では、従って、混合物は混合、通常、連続的な混合に供される。この目的で、混合物は流れのもとに置かれてもよい。従って混合物は頻繁な又は連続的な動きの中に保持されてもよい。このことは、撹拌、たとえば、機械的撹拌、超音波処理、回転、振盪及びこれらの組み合わせを含むかき混ぜによって達成されてもよい。ナノ結晶の形成を可能にするように反応温度を十分な時間維持することができる。反応が完了した後、単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めることができる。単純な遠心／分散工程によって最終生成物を精製することができる。この点で、使用する圧力が高いために、有意に高い、たとえば、大気圧で使用される（以下も参照のこと）溶媒の沸点よりも５０℃、１００℃、２００℃、又は３００℃高い反応温度にて反応を実行してもよいことに留意する。反応混合物はたとえば、約５０℃〜約５００℃、たとえば、約５０℃〜約４００℃、約１００℃〜約４００℃、約１００℃〜約３５０℃、約１００℃〜約３００℃、約１５０℃〜約３５０℃、約２００℃〜約３５０℃又は約２５０℃〜約３５０℃の温度に熱してもよく、たとえば、温めてもよい。
【００２３】
さらに、本発明者らは、沸点の低い非極性溶媒の使用が後処理工程又は精製工程を実質的に減少させることができることを見出した。驚くべきことに、高い圧力で量子ドットを含むナノ結晶を製造することが特定のナノ結晶の形態の調節を可能にし、その結果、ナノ結晶の高い結晶性と異方性の成長を生じることも本発明者らによって見出された。
【００２４】
さらに、沸点の低い好適な溶媒（以下を参照）の中では、沸点の高い溶媒よりもはるかにコストの低い溶媒が利用できる。従って、本発明の方法を採用することによって、特に大規模製造では、ナノ結晶を形成するコストを有意に低減することができる。
【００２５】
使用される反応条件によって、本発明の方法は、二元、三元及び四元のナノ結晶を形成する実施態様を示している。二元ナノ結晶を形成する場合、一部の実施態様では、このナノ結晶は一般式Ｍ１Ａのものであってもよい。この式ではＭ１は、従来のＩＵＰＡＣ方式に従って元素の周期系（ＰＳＥ）のＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であってもよい。新しいＩＵＰＡＣ方式によれば、相当する族（括弧内は従来方式）は、２族／１２族（ＩＩ族）、１３族（ＩＩＩ族）、１４族（ＩＶ族）、７族（ＶＩＩ族）である。ＩＩ族の好適な例は、（新しいＩＵＰＡＣ方式の１２族の）Ｃｄ、Ｚｎ、並びに（新しいＩＵＰＡＣ方式の２族の）Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ及びＢａである。ＩＩＩ族の好適な例は、（新しいＩＵＰＡＣ方式の１３族の）Ａｌ、Ｇａ及びＩｎである。ＩＶ族の好
適な元素の２つの説明的な例は、（新しいＩＵＰＡＣ方式の１４族の）Ｐｂ及びＳｎである。ＶＩＩ族の好適な元素の説明的な例は、（新しいＩＵＰＡＣ方式の７族の）Ｍｎである。ＶＩＩＩ族の元素の好適な例は、（新しいＩＵＰＡＣ方式の８族の）Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びＩｒである。
【００２６】
一般に、本発明の方法に係るナノ結晶の形成では、Ｍ１、又は適用可能な場合、Ｍ１及びＭ２のそれぞれは、たとえば、ＩＩ族のたとえば、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｃａ又はＢａであってもよく、ＩＩＩ族のたとえば、Ａｌ、Ｇａ及びＩｎであってもよく、ＩＶ族のたとえばＰｂ、Ｓｎであってもよく、ＶＩＩ族のたとえばＭｎ又はＶＩＩＩ族のたとえばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はＩｒであってもよい。
【００２７】
上記式におけるＡは、カルコゲン又はニクトゲンであることができ、すなわち、由緒あるＩＵＰＡＣ命名法に従ってＰＳＥのＶＩ族若しくはＶ族の元素、又は新しいＩＵＰＡＣ命名法に従って１６族若しくは１５族の元素であることができる。そのような実施態様では、均質な反応混合物は、元素Ａとともに、金属Ｍ１を含有する金属前駆体を含む。本発明に係るいずれかの方法で使用する金属前駆体はナノ結晶の形成において相当する金属を提供する塩を含む化合物である。それはたとえば、相当する金属の無機塩（たとえば、炭酸塩）又は有機塩（たとえば、酢酸塩、ステアリン酸塩又はオレイン酸塩）であってもよい。２つの金属又は金属前駆体、たとえば、カドミウムと亜鉛又はその酸化物を使用する場合、２つの金属／前駆体は所望の比で使用してもよい。
【００２８】
一般に、本発明の方法に係るナノ結晶の形成では、元素Ａ及び適用可能な場合、元素Ｂは、ＰＳＥのＶＩ族、たとえば、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｏ、又はＰＳＥのＶ族、たとえば、Ｐ、Ｂｉ若しくはＡｓから独立して選択することができる。一部の実施態様では、元素Ａ及び元素Ｂ或いはその一方は、反応混合物を形成するために提供される前に好適な溶媒に溶解することができる。
【００２９】
一部の実施態様では、金属前駆体は金属オレイン酸塩であることができ、たとえば、オレイン酸カドミウム、オレイン酸カドミウム亜鉛、オレイン酸鉛、オレイン酸マンガン、オレイン酸マグネシウム、オレイン酸カドミウム鉛、オレイン酸マグネシウム鉄、オレイン酸マンガン鉄、オレイン酸カルシウム鉄、オレイン酸亜鉛鉄、オレイン酸ストロンチウム鉄、オレイン酸コバルト鉄、又はオレイン酸ニッケル鉄であることができる。説明的な例として、四元ナノ結晶を形成する場合、たとえば、約８０℃〜約５００℃、たとえば、約１００℃〜約４００℃の温度にて金属Ｍ１及びＭ２を有機酸に独立して溶解することによって金属前駆体を形成することができる。次いで、均質な反応混合物を形成するために、元素Ａと元素Ｂと沸点の低い非極性溶媒に金属前駆体を混合することができる。説明的な例として、均質な反応混合物は約２０℃〜約７０℃の温度で形成される。金属前駆体が高い温度で形成される実施態様では、反応混合物に加える前にそれを冷却してもよい。たとえば、Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ又はＭ１Ｍ２Ｏのような三元ナノ結晶を形成する場合、金属Ｍ１及びＭ２の塩を独立して約１００℃〜約４００℃にて有機酸に溶解することによって同様に金属前駆体を形成することができる。次いで金属前駆体を、元素Ａ及び元素Ｂ或いはその一方、並びに沸点の低い非極性溶媒と混合して反応混合物を形成する。たとえば、反応混合物を約２０℃〜約７０℃の温度で形成してもよい。高温で形成された金属前駆体は、元素Ａ及び元素Ｂ或いはその一方を加える前に冷却してもよい。
【００３０】
たとえば、１００℃〜４５０℃にて金属Ｍ１の塩を有機酸に溶解することによって金属Ｍ１を含有する金属前駆体を形成することができる。こうして形成された金属前駆体を次いで元素Ａと沸点の低い非極性溶媒に接触させ、化合させて均質な反応混合物を形成する。説明的な例では、反応混合物は約２０℃〜約７０℃の温度で形成される。金属前駆体は、そのような実施態様では、選択された温度に冷却してから加えて反応混合物を形成する
。
【００３１】
二元ナノ結晶が形成される他の実施態様では、ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｏのものであってもよい。この式のＭ１はＰＳＥ（上記参照）のＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。そのような実施態様では、形成される均質な反応混合物は、金属Ｍ１を含有する金属前駆体を含む。金属前駆体は酸素供与体も含む（上記参照）。
【００３２】
本発明の方法によって調製される一般式Ｍ１Ａの二元ナノ結晶は、たとえば、式ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳ、ＳｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ又はＺｎＴｅのものであってもよい。本発明の方法に従って調製される一般式Ｍ１Ｏの二元ナノ結晶は、たとえば、式ＣｄＯ、ＰｂＯ、ＭｎＯ、ＣｏＯ、ＺｎＯ又はＦｅＯのものであることができる。この場合、表記Ｍ１Ａ及びＭ１Ｏは、このナノ結晶が二元であり、２つの元素を含むことを意味することを示しているにすぎないことに留意する。表記Ｍ１Ａ及びＭ１Ａは、ナノ結晶の化学量論性を必ずしも表すわけではない（ＣｄＳｅ又はＣｄＯの場合、２つの例しか挙げないにもかかわらず）が、化学量論的ナノ結晶ＭＯ２（たとえば、ＭｎＯ２）、Ｍ２Ｏ３（たとえば、Ａｌ２Ｏ３）又はＭ３Ｏ４（たとえば、Ｆｅ３Ｏ４）も含む。
【００３３】
一部の実施態様では、本発明の方法に従って形成される三元ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２Ａのものであってもよい。この式のＭ１及びＭ２は独立して、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であるであることができる。Ａは、ＰＳＥのＶＩ族又はＶ族の元素であることができる。他の実施態様では、本発明の方法に従って形成される三元ナノ結晶は、一般式Ｍ１ＡＢのものであってもよい。この式のＭ１はＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａ及びＢは独立してＰＳＥのＶ族又はＶＩ族の元素であることができる。さらに別の実施態様では、本発明の方法に従って形成される三元ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２Ｏのものであってもよい。Ｍ１及びＭ２は独立して、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ｏは酸素である。本発明の方法に従って形成される三元ナノ結晶はどんな構造のものでもよい。たとえば、層になった構造、たとえば、コア／シェル構造であってもよいし、又は均質の、たとえば、均一の組成若しくは徐々に変化する若しくは無段で変化する組成であってもよい。
【００３４】
一部の実施態様では、本発明の方法に従って形成される四元ナノ結晶は、一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢのものであってもよい。上記で定義されたように、Ｍ１及びＭ２は、ＰＳＥのＩＩ族、ＩＩＩ族、ＩＶ族、ＶＩＩ族又はＶＩＩＩ族の金属であることができる。Ａ及びＢは独立してＰＳＥのＶ族又はＶＩ族の元素であることができる。当業者は、本発明の方法の間に形成される三元及び四元のナノ結晶も、通常均一性が高いことを十分に理解するであろう。
【００３５】
一般式Ｍ１Ｍ２Ａの三元ナノ結晶の説明的な例には、式ＺｎＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ及びＳｎＰｂＴｅの三元ナノ結晶が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の方法を用いて形成されてもよい一般式Ｍ１ＡＢの三元ナノ結晶の説明的な例には、式ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ及びＰｂＳＴｅのナノ結晶が挙げられる。本発明の方法を用いて形成されてもよい一般式Ｍ１Ｍ２Ｏの三元ナノ結晶の説明的な例には、一般式Ｍ１Ｍ２２Ｏ４のナノ結晶、たとえば、フェライトＭｇＦｅ２Ｏ４、ＣａＦｅ２Ｏ４、ＳｒＦｅ２Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＮｉＦｅ２Ｏ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４及びＭｎＦｅ２Ｏ４も挙げられる。この場合、表記Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ及びＭ１Ｍ２Ｏはこれらのナノ結晶が三元であり、
それらが３つの異なった元素を含むことを意味することを示しているにすぎないことに留意する。従って、偶然に一部の実施態様で、たとえば、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＳｅＴｅ又はＭｇＦｅ２Ｏ４の実施態様で、ナノ結晶の化学量論性が一般式に読み込まれたとしても、ナノ結晶の化学量論性という点では、表記Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ及びＭ１Ｍ２Ｏからは結論を引き出すことはできない。従って、上記一般式Ｍ１Ｍ２Ａ、Ｍ１ＡＢ及びＭ１Ｍ２Ｏには、たとえば、化学量論的ナノ結晶Ｍ１１−ｘＭ２ｘＡ（たとえば、Ｃｄ１−ｘＺｎｘＳｅ）、Ｍ１ｘＭ２１−ｘＡ（たとえば、ＺｎｘＣｄ１−ｘＳｅ）、又はＭｌｘＡｙＢ１−ｙ（たとえば、ＣｄＳｅｙＳ１−ｙ）、ＭｌｘＡ１−ｙＢｙ（たとえば、ＣｄＳｅ１−ｙＳｙ）又はＭ１１−ｘＭ２ｘＯ（たとえば、若しくはＭｇ１−ｘＦｅｘＯ）又はＭ１ｘＭ２１−ｘＯ（たとえば、ＦｅｘＭｎ１−ｘＯ）が含まれる。
【００３６】
本発明の方法を用いて形成されてもよい一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢの四元ナノ結晶の説明的な例には、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅが挙げられる。この場合、表記Ｍ１Ｍ２ＡＢは、このナノ結晶が四元であり、それらが４つの元素を含むことを意味することを示しているにすぎないことに留意する。表記Ｍ１Ｍ２ＡＢは、ナノ結晶の化学量論性を必ずしも表すわけではない（ＣｄＺｎＳｅＳの場合、１つの例しか挙げないにもかかわらず）が、化学量論的ナノ結晶Ｍｌ１−ｘＭ２ｘＡｙＢ１−ｙ（たとえば、Ｃｄｌ−ｘＺｎｘＳｅｙＳ１−ｙ）、又はＭｌ１−ｘＭ２ｘＡ１−ｙＢｙ（たとえば、Ｃｄ１−ｘＺｎｘＳｅ１−ｙＳｙ）も包含する。
【００３７】
二元、三元又は四元のナノ結晶が形成されるかどうかに関係なく、本発明の方法は、各ナノ結晶が所望の構造のものであってもよいように反応条件の幅広い自由度を可能にすることにさらに留意する。たとえば、それは、層になった構造、たとえば、コア／シェル構造若しくはコア−マントル−シェル構造であってもよく（ハインズ・エム・エーとギュヨット−シオネスト・ピー（Ｈｉｎｅｓ，Ｍ．Ａ．，＆Ｇｕｙｏｔ−Ｓｉｏｎｎｅｓｔ，Ｐ．）、Ｊ  Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．、第１００巻、４６８ページ（１９９６年）；ダブッシ・ビー・オーら（Ｄａｂｂｏｕｓｉ，Ｂ．Ｏ．，ｅｔ  ａｌ．）、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ、第１０１巻、９４６３ページ（１９９７年）；ペン・エックスら（Ｐｅｎｇ，Ｘ．，ｅｔ  ａｌ．）、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．、第１１９巻、７０１９ページ、１６〜１８（１９９７年））、又は合金−勾配構造（フォーリー・ジェイら（Ｆｏｌｅｙ，Ｊ．，ｅｔ  ａｌ．）、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ、第２２５〜２２７巻、３２３〜３２８ページ（１９９６年））若しくは開示全体を参照によって本明細書に組み入れる同時係属ＰＣＴ出願（特許文献２）に記載された相対的に薄い合金層で取り囲まれたコアとシェルとを有する「マントル構造」を含む、任意の合金構造（たとえば、特許文献３を参照）であってもよい。
【００３８】
上記ですでに示したように、本発明に係るいずれの方法においても均質な反応混合物が形成される。従って、反応混合物は、たとえば、不溶性の懸濁液又はエマルションではなく、１つの相しか有さない。反応混合物は、ナノ結晶を形成する選択された時間の間、相分離が生じない限り、一時的に安定な相又は準安定な相であってもよい。均質な反応混合物はたとえば、均質な溶液である。反応混合物は、たとえば、沸点の低い疎水性溶媒のような非極性溶媒を含む。一般式Ｍ１Ｍ２Ａのナノ結晶が形成される場合、均質な反応混合物は、金属Ｍ１及びＭ２を含有する金属前駆体を含む。均質な反応混合物はＡも含む。一般式Ｍ１ＡＢのナノ結晶が形成される場合、均質な反応混合物は、金属Ｍ１を含有する金属前駆体を含む。均質な反応混合物はさらにＡ及びＢを含む。一般式Ｍ１Ｍ２Ｏのナノ結晶が形成される場合、均質な反応混合物は、金属Ｍ１及びＭ２を含有する金属前駆体を含む。さらにそのような実施態様では、金属前駆体は酸素供与体を含む。一般式Ｍ１Ｍ２ＡＢの四元ナノ結晶が形成される場合、方法は、金属Ｍ１及びＭ２を含有する金属前駆体と元素Ａと元素Ｂとを含む均質な反応混合物を形成することを含んでもよい。いずれの場合
も、均質な反応混合物は、たとえば加熱されて、高圧下でナノ結晶を形成するのに好適な反応温度に熱せられる。
【００３９】
用語「酸素供与体」は、本明細書で使用されるとき、ナノ結晶の形成においてたとえば、酸化のために酸素を提供することが可能である部分、基、イオン又は化合物を言うと理解される。酸素供与体は有機又は無機の性質であってもよい。酸素供与体の説明的な例は、ＮＯ３−、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、ＣｌＯ３−、ＣｌＯ４−、ＳＯ３２−又はＳＯ４２−である。さらなる説明的な例は、カルボン酸又は一般に相当する金属の塩における相当するアニオンである。酢酸、蟻酸、プロピオン酸又はアセチルアセトン酸は好適なカルボン酸の例である。完全性のために、さらに官能基を有さないカルボン酸の場合、カルボン酸全体ではなく、部分−ＣＯＯ−又はＣＯＯＨが酸素供与体を表すと理解されることが多くてもよいことに留意する。説明目的のために、一般式Ｍ１Ｍ２Ａのナノ結晶が形成される場合、Ａは、たとえば、Ｓ、Ｓｅ又はＴｅであってもよいことを補足する。そのような実施態様では、反応混合物の形成の間に各カルコゲンが加えられてもよい。それとは対照的に、一般式Ｍ１Ｍ２Ｏのナノ結晶の形成の場合、金属前駆体は、酸素供与体を含む反応混合物に一般に加えられ、それによってすでに元素Ｏが提供される。
【００４０】
本発明の方法はさらに界面活性剤を添加することを含んでもよい。界面活性剤は、反応混合物を形成している間、たとえば、１以上の金属若しくは金属前駆体を添加する前後、適応可能な場合、カルコゲン若しくはニクトゲンを添加する前後、又はこれら反応物質の１つを添加するのと同時に添加してもよい。いずれの界面活性剤を使用してもよい。界面活性剤は、たとえば、有機カルボン酸、有機リン酸塩、有機ホスホン酸、有機ホスフィンオキシド、有機アミン又はこれらの混合物であってもよい。好適な有機カルボン酸は、たとえば、約８〜約１８の主鎖原子、たとえば、約８〜約１８の主鎖炭素原子を有する。好適な有機カルボン酸の説明的な例には、ステアリン酸（オクタデカン酸）、ラウリン酸、オレイン酸、（［Ｚ］−オクタデカ−９−エン酸）、ｎ−ウンデカン酸、リノール酸、（（Ｚ，Ｚ）−９，１２−オクタデカジエン酸）、アラキドン酸（（全−Ｚ）−５，８，１１，１４−エイコサテトラエン酸）、リネライジン酸（ｌｉｎｅｌａｉｄｉｃ  ａｃｉｄ）、（（Ｅ，Ｅ）−９，１２−オクタデカジエン酸）、ミリストレイン酸（９−テトラデセン酸）、パルミトレイン酸（シス−９−ヘキサデセン酸）、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）及びγ−ホモリノレン酸（（Ｚ，Ｚ，Ｚ）−８，１１，１４−エイコサトリエン酸）が挙げられるが、これらに限定されない。他の界面活性剤（たとえば、有機ホスホン酸）の例には、ヘキシルホスホン酸及びテトラデシルホスホン酸が挙げられる。オレイン酸は、ナノ結晶を安定化することが可能であり、溶媒としてのオクタデセンの使用を可能にすることが以前認められた（ユー・ダブリュ・ダブリュとペン・エックス（Ｙｕ，Ｗ．Ｗ．，＆Ｐｅｎｇ，Ｘ．）、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ  Ｅｄ．、第４１巻、第１３号、２３６８〜２３７１ページ（２００２年））。他のナノ結晶の合成では、界面活性剤は、形成されるナノ結晶の結晶形態に影響を及ぼすことが示されている（チョウ・ジーら（Ｚｈｏｕ，Ｇ．，ｅｔ  ａｌ．）、Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｌｅｔｔ．、第５９巻、２７０６〜２７０９ページ（２００５年））。たとえば、油溶性ホスフィン系材料又はホスフィンオキシド系材料のような、特に沸点が４０℃以上の有機ホスフィン又はホスフィンオキシドを使用してもよい。ホスフィン類の例には、トリフェニルホスフィン（ＣＡＳ番号６０３−３５−０）、トリブチル−ホスフィン（ＣＡＳ番号９９８−４０−３）、トリオクチルホスフィン（ＣＡＳ番号４７３１−５３−７）、トリラウリルホスフィン（ＣＡＳ番号６４１１−２４−１）、トリペンタデシルホスフィン（ＣＡＳ番号７２９３１−３２−９）、トリオクタデシルホスフィン（ＣＡＳ番号３９２４０−１１−４）、２，２’−（シクロヘキシルホスフィニデン）ビス−ピリジン（ＣＡＳ番号３８０３５８−８０−５）、２，２’−ビス（ジフェニルホスフィノ）−１，１’−ビナフチル（ＣＡＳ番号９８３２７−８７−８）、及び１−［２−（ジフェニルホスフィノ）フェニル］−２，５−ジメチルホスホラン（ＣＡＳ番号４９１６１０−０６−１
）が挙げられるが、これらに限定されない。有機ホスフィンオキシドの３つの説明的な例は、トリオクチルホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号７８−５０−２）、トリス（２−ピリジル）ホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号２６４３７−４９−０）、トリフェニルホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号７９１−２８−６）、トリ−２，４−キシリルホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号５２９４４−８４−０）、トリス（３，５−ジメチルフェニル）−ホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号３８１２１２−２０−０）、トリス（２−メチル−２−プロペニル）ホスフィンオキシド（ＣＡＳ番号９４０３７−６２−４）、２，２’，２”−ホスフィニリジントリス（４−メトキシ−ピリジン）（ＣＡＳ番号４９８５７８−６７−９）並びに、たとえば、アルキルジメチルホスフィンオキシド又はアルキルジエチルホスフィンオキシドである。
【００４１】
好適な有機アミンはたとえば、約３〜約３０の主鎖原子、たとえば、主鎖炭素原子を有してもよいアルキルアミン又は約２〜約１８の主鎖原子、たとえば、主鎖炭素原子を有してもよいアルケニルアミンであってもよい。さらなる例として、界面活性剤は約３〜約３０の主鎖原子、たとえば、主鎖炭素原子を有するアルキルアミンであってもよい。好適なアミンの例には、ヘキサデシルアミン、オレイルアミン、オクタデシルアミン、ビス（２−エチルヘキシル）アミン、オクチルアミン、ジオクチルアミン、トリオクチルアミン、ドデシルアミン／ラウリルアミン、ジドデシルアミン、トリドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ジオクタデシルアミン及びトリオクタデシルアミンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４２】
用語アルキルは本明細書で使用されるとき、飽和した脂肪族又は脂環式の部分を言う。用語アルケニルは本明細書で使用されるとき、一般に−Ｃ＝Ｃ−単位の、たとえば、−ＣＨ＝ＣＨ−基の形態での１以上の二重結合を含む不飽和の脂肪族又は脂環式の部分を言う。脂肪族部分の場合、アルキル又はアルケニルの部分は、特に言明されない限り、飽和、又は一不飽和若しくは多不飽和であってもよい、且つ１以上のヘテロ原子を含んでもよい、直鎖又は分枝鎖の炭化水素鎖である。ヘテロ原子は炭素と異なる任意の原子である。典型的な実施態様では、ヘテロ原子は、炭素原子に対して共有結合を形成する。例には、Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ及びＳｅが挙げられるが、これらに限定されない。アルキル部分又はアルケニル部分の一部の実施態様では、同一部分内に数個のヘテロ原子が存在する。炭化水素鎖は、特に言明されない限り、いずれの長さであってもよく、いずれの数の分枝を含有してもよい。炭化水素鎖の分枝は直鎖並びに非芳香族の環状元素を含んでもよい。通常、炭化水素（主）鎖は、１〜約４、１〜約５、１〜約６、１〜約７、１〜約８、２〜約４、２〜約５、２〜約６、３〜約４、３〜約５、３〜約６、１〜約１０、１〜約１４、１〜約１８、２〜約１８、１〜約２０、１〜約２２又は１〜約２６の炭素原子を含む。
【００４３】
アルケニルラジカルの例は、１以上の二重結合を含有する直鎖又は分枝鎖の炭化水素ラジカルである。アルケニルラジカルは通常、約２〜約２５の炭素原子と１以上のたとえば、２つの二重結合、たとえば、約２〜約１０の炭素原子と１つの二重結合を含有する。アルキル基の例は、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、これらのラジカルのｎ−異性体、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル及び３，３−ジメチルブチルである。主鎖及び分枝鎖の双方はさらに、ヘテロ原子、たとえば、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＳｉを含有してもよく、又は炭素原子がこれらのヘテロ原子によって置き換えられてもよい。
【００４４】
「環状脂肪族」と呼ばれてもよい脂環式部分の場合、アルキル又はアルケニルの部分は、特に言明されない限り、飽和、又は一不飽和若しくは多不飽和であってもよい非芳香族の環状部分（たとえば、炭化水素部分）である。環状炭化水素部分は、デカリンのような縮合環状の環系も含んでもよく、非芳香族の環状要素並びに鎖要素によって置換されても
よい。環状炭化水素部分の主鎖は、特に言明されない限り、いずれの長さであってもよく、いずれの数の非芳香族の環状要素及び鎖要素を含有してもよい。通常、炭化水素（主）鎖は、１つの環に３、４、５、６、７又は８の主鎖原子を含む。そのような部分の例には、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル又はシクロオクチルが挙げられるが、これらに限定されない。環状炭化水素部分と、存在すれば、環状及び鎖の置換基の双方はさらに、ヘテロ原子、たとえば、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＳｉを含有してもよく、又は炭素原子がこれらのヘテロ原子によって置き換えられてもよい。不飽和の環状炭化水素である脂環式のシクロアルケニルは、約３〜約８の環炭素原子、たとえば、５又は６の環炭素原子を一般に含有する。シクロアルケニルラジカルは通常、各環系に二重結合を有する。シクロアルケニルラジカルは同様に、置換されてもよい。
【００４５】
界面活性剤が添加される一部の実施態様では、界面活性剤はキャッピング剤として作用する又はそのように作用することが意図される。各キャッピング剤は、たとえば、トリオクチルホスフィンオキシド又はＣ８〜Ｃ１８の有機カルボン酸（上記）であってもよい。Ｃ８〜Ｃ１８の有機カルボン酸は、たとえば、オレイン酸、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデシルヘキサデカン酸、オクトデカン酸又はｎ−オクタン酸であることができる。
【００４６】
一部の実施態様では、本発明の方法（上記）で使用される金属塩は、有機酸に溶解することができる。たとえば、金属Ｍ１及びＭ２或いはその一方の塩を溶解するための有機酸は、長鎖の有機炭酸、たとえば、約８〜約２４の主鎖原子、たとえば、約８〜約１８の主鎖原子のような８以上の主鎖原子を含む、通常５以上の主鎖原子、たとえば、主鎖炭素原子のカルボン酸であることができる。長鎖の炭酸は、たとえば、ステアリン酸（オクタデカン酸）、ラウリン酸、オレイン酸（［Ｚ］−オクタデカ−９−エン酸）、ｎ−ウンデカン酸、リノール酸、（（Ｚ，Ｚ）−９，１２−オクタデカジエン酸）、デカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデシルヘキサデカン酸、オクトデカン酸、ｎ−ウンデカン酸、リノール酸、（（Ｚ，Ｚ）−９，１２−オクタデカジエン酸）、アラキドン酸（（全−Ｚ）−５，８，１１，１４−エイコサテトラエン酸）、リネライジン酸（（Ｅ，Ｅ）−９，１２−オクタデカジエン酸）、ミリストレイン酸（９−テトラデセン酸）、パルミトレイン酸（シス−９−ヘキサデセン酸）、ミリスチン酸（テトラデカン酸）、パルミチン酸（ヘキサデカン酸）及びγ−ホモリノレン酸（（Ｚ，Ｚ，Ｚ）−８，１１，１４−エイコサトリエン酸）並びにこれらの混合物であることができる。その他の界面活性剤（たとえば、有機ホスホン酸）の例には、ヘキシルホスホン酸及びテトラデシルホスホン酸が挙げられる。一部の実施態様では、長鎖の炭酸はオレイン酸である。
【００４７】
Ｍ１及びＭ２或いはその一方の金属塩はたとえば、ＰＳＥのＩＶ族、ＶＩＩ族、ＶＩＩＩ族又はＩＩ族又はＩＩＩ族の金属Ｍ１の有機塩又は無機塩であることができる。
金属Ｍ１及びＭ２或いはその一方の無機塩は、たとえば、酸化物、炭酸塩、硫酸塩又は硝酸塩であってもよい。金属Ｍ１又はＭ２の有機塩は酢酸塩であってもよく、又は金属Ｍ１若しくは金属Ｍ２とカルボン酸の塩、たとえば、約５〜約２４の主鎖炭素原子（上記）を持つ長鎖の有機炭酸であってもよい。
【００４８】
反応は、ミリ秒〜複数時間の範囲で所望の時間行ってもよい。所望であれば、不活性の雰囲気で、すなわち、使用される試薬及び溶媒に関して反応性がない、又は少なくとも検知できる程度には反応性がない気体の存在下で反応を行う。反応性の不活性雰囲気の例は、窒素又は希ガス、たとえば、アルゴン若しくはヘリウムである。しかしながら、不活性気体の雰囲気は一般に不要であることが見出されたことは注目すべきである。
【００４９】
本発明者らは、高圧にて沸点の低い非極性溶媒を用いてナノ結晶を形成（「製造」を含む）する場合、本発明の方法が二元、三元及び四元のナノ結晶を製造するのに好適であり
うることを見出した。さらに、方法は、たとえば、金属カルコゲニド及び金属酸化物を製造するのにも好適であることができる。
【００５０】
本発明の方法では、溶媒は通常、非水性溶媒である。用語、溶媒によって、反応物質の調製に用いる溶媒及び沸点の低い非極性溶媒の双方を意味する。均質な反応混合物を形成するような方法で溶媒を選択することができる。均質な反応混合物とは、反応物質が１つの相にあることを意味する。説明的な例では、均質な反応混合物を形成することが望ましい。水性溶媒を用いると、特許文献４に記載されたように、２つの相の形成が生じうる。本発明に係るナノ結晶を形成する工程を実行する溶媒は、非極性溶媒であり、一般に非プロトン性の非極性溶媒である。溶媒は沸点（ｂ．ｐ．）が低く、たとえば、標準的な大気圧（１０１３ミリバール、１０１３２５Ｐａ又は１気圧）で、約１２０℃未満、約１００℃未満、約９０℃未満、約８０℃未満、約７０℃未満、約６０℃未満、約５０℃未満、又は約４５℃未満の沸点を含む約１５０℃未満の沸点である。好適な非極性溶媒の説明的な例には、相当して沸点の低い鉱油、石油エーテル（通常、約４０〜６０℃の沸点で利用可能）、ヘキサン（沸点６９℃）、クロロホルム（沸点６１℃）、ジクロロメタン（ｂ．ｐ．４０℃）、トルエン（ｂ．ｐ．１１０．６℃）、ベンゼン（ｂ．ｐ．８０．１℃）、ヘプタン（ｂ．ｐ．９８．４℃）、シクロヘキサン（ｂ．ｐ．８１℃）、ピリジン（ｂ．ｐ．１１５．２℃）、四塩化炭素（ｂ．ｐ．７６．７℃）、二硫化炭素（ｂ．ｐ．４６℃）、ジオキサン（ｂ．ｐ．１０１℃）、ジエチルエーテル（ｂ．ｐ．３４．６℃）、エチルビニルエーテル（ｂ．ｐ．３５℃）、ジイソプロピルエーテル（ｂ．ｐ．６８℃）及びテトラヒドロフラン（ｂ．ｐ．８１℃）が挙げられる。
【００５１】
いったん反応が完了する又は所望の状態に達すると、単に熱を取り除き、形成された混合物を冷却することによって、反応のさらなる進行を止めることができる。単純な遠心／分散工程によって最終生成物を精製することができる。遠心の後、沈殿した生成物を回収し、乾燥させて粉末を得る。或いは、保存目的で、沈殿した生成物を再びヘキサンのような有機溶媒に再溶解する。後者の工程は分散と呼んでもよい。従って、本発明に係る方法は、形成された１以上のナノ結晶を単離することを含んでもよい。
【００５２】
本発明の方法は、ナノ結晶の後処理をさらに含んでもよい。本発明の方法によって得られるナノ結晶は一般に少なくとも本質的に、又は少なくともほとんど単分散ではあるが、所望であれば、サイズ分布を狭くする工程を実施してもよい（たとえば、予防措置又は安全対策）。そのような技法、たとえば、サイズ選択的沈殿は当業者に周知である。ナノ結晶の表面を変えてもよく、たとえば、被覆してもよい。
【００５３】
本発明は、本発明の方法に従って得ることができる（「得られた」を含む）ナノ結晶の使用にも関する。説明的な例として、ナノ結晶は、半導体又は診断装置或いはその両方の製造業者において使用されてもよい。
【００５４】
「含む」によって、「含む」の語の前に何が記載されようと、包含するがそれに限定されないことを意味する。従って、用語「含む」の使用は、列記された要素は必要とされる又は必須であるが、他の要素は任意であり、存在してもよいし、存在しなくてもよいことを指す。
【００５５】
本明細書に例示的に記載された本発明は、本明細書で具体的に開示されない一又は複数の要素、一又は複数の限定の非存在下で好適に実施されてもよい。従って、たとえば、用語「含む」、「包含する」「含有する」などは、拡張的に限定無しで読み取られるべきである。さらに、本明細書で採用される用語及び表現は、限定ではなく説明の言葉として用いられており、示され、記載された特徴又はその一部の同等物を排除する、当該用語及び表現の使用における意図はないが、請求された本発明の範囲内で種々の改変が可能である
ことが認識される。従って、好ましい実施態様及び任意の特徴によって本発明を具体的に開示しているが、本明細書に開示され、その中で具現化された本発明の改変及び変更が当業者によって行われてもよく、そのような改変及び変更は本発明の範囲内であるとみなされることが理解されるべきである。
【００５６】
本発明を広く且つ一般的に説明してきた。一般的な開示の範囲内に入るさらに狭い種及び亜属の群のそれぞれも本発明の一部を形成する。このことは、削除された物質が本明細書で具体的に挙げられているどうかにかかわらず、属から対象物を除く条件又は消極的限定を伴う本発明の一般的記載を含む。
【００５７】
その他の実施態様は、以下の特許請求の範囲及び非限定的な実施例の範囲内である。さらに、本発明の特徴又は態様がマーカッシュ群で記載される場合、当業者は、それによって本発明がマーカッシュ群の各構成要素又は下位群の構成要素でも記載されることを認識するであろう。
【実施例】
【００５８】
実施例１：ＣｄＳｅ量子ドットの合成
典型的な反応では、２６０℃にて３ミリモル（３８４ｍｇ）のＣｄＯを１２ミリモル（３．８４ｍＬ）のオレイン酸に溶解して均質な溶液を形成した。室温まで冷却した後、３０ｍＬのヘキサンと１ＭのＴＯＰ−Ｓｅ溶液３ｍＬを溶液に加えた。１５分間溶液にＮ２を通すことによって溶液を脱気した。その後、それをパー４５９０反応器に移し、激しい撹拌のもとで迅速に１８０℃に加熱した。１０分〜１時間の範囲であることができる持続時間について溶液をこの温度で維持し、光発光（ＰＬ）のモニタリングのために様々な時間に部分標本を取り出した。図９は、ＣｄＳｅ量子ドットのＰＬスペクトルを説明するグラフを示す。高品質のＣｄＳｅ量子ドットが得られた。その発光スペクトル（約３０ｎｍ）の半値全幅（ＦＷＨＭ）と得られた量子収率は１気圧のもとでのＯＤＥで調製された量子ドットと同じだった。このことは、ソルボサーマル法を用いて形成されたＣｄＳｅ量子ドットがそのサイズ分布に関して単分散であることを実証している。また、その量子収率を犠牲にすることなく、メタノールと反応しなかった種を抽出することによって得られた量子ドットを簡単に精製できることも明らかにされる。これは、ＯＤＥで調製された量子
ドットに匹敵するが、ＯＤＥでは、沸点の高いＯＤＣを除くために沈殿を行うことが必要であり、それは、調製された量子ドットの量子収率の大きな低下をもたらす。
実施例２：ＣｄＴｅ量子ドットの合成
典型的な反応では、２６０℃にて３ミリモル（３８４ｍｇ）のＣｄＯを１２ミリモル（３．８４ｍＬ）のオレイン酸に溶解して均質な溶液を形成した。室温まで冷却した後、３０ｍＬのヘキサンと１ＭのＴＯＰ−Ｔｅ溶液３ｍＬを溶液に加えた。１５分間溶液にＮ２を通すことによって溶液を脱気した。その後、それをパー４５９０反応器に移し、激しい撹拌のもとで迅速に１８０℃に加熱した。２０分〜６０分の範囲であることができる持続時間について溶液をこの温度で維持し、光発光（ＰＬ）のモニタリングのために部分標本を取り出した。図１０は、ＣｄＴｅ量子ドットのＰＬスペクトルを説明するグラフを示す。
実施例３：二元金属酸化物ＺｎＯの合成
典型的な実験では、２６０℃にて３ミリモルのＺｎＯを７．５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、１８ｍＬのヘキサンと６ミリモルのオレイルアミンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分間同じ温度で維持した。次いで単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させることができ、又は保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解することができる。図２は、本発明のソルボサーマル法によって調製された二元金属酸化物のＴＥＭ像を示す。実施例４：二元金属酸化物ＭｎＯの合成
典型的な実験では、２００℃にて３ミリモルの酢酸マンガン（ＭｎＡｃ２）を７．５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、２０ｍＬのヘキサンと６ｍＬのトリオクチルアミン（ＴＯＡ）を加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分間同じ温度で維持した。次いで単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させることができ、又は保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解することができる。図３は、二元金属酸化物ＭｎＯのＴＥＭ像を示す。
実施例５：二元金属酸化物ＣｏＯの合成
典型的な実験では、２００℃にて３ミリモルの炭酸コバルト（ＣｏＣＯ３）を７．５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、２０ｍＬのヘキサンと２ｍＬのオレイルアミンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３００℃に加熱し、１時間同じ温度で維持した。次いで単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させ、それによって粉末を得ることができ、又は保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解することができる。図４は、二元金属酸化物ＣｏＯのＴＥＭ像を示す。
実施例６：三元量子ドットＺｎＣｄＳｅの合成
典型的な実験では、３２０℃にて０．３ミリモルのＺｎＯと０．３ミリモルのＣｄＯを２．４ミリモルのオレイン酸に溶解して透明で均質な溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、２ｇのトリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）と２０ｍＬのヘキサンと一緒に２．４ｍＬのＳｅ溶液（１ＭのＴＯＰ−Ｓｅ溶液）と５ｇのヘキサデシルアミン（ＨＤＡ）を加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜３時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって得られたナノ結晶を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させることができ、又は沈殿させた生成物を保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解することができる。図５ａは、ヘキサンによるソルボサーマル法によって調製されたＺｎＣｄＳｅの
ＴＥＭ像を示す。上述の手順を保持し、（ｉ）Ｚｎ／Ｃｄの比を１：２、２：１、１：５及び５：１に変えて、（ｉｉ）ＴＯＰＯを用いずに別の実験を行った。図５ｂは、ＴＯＰＯを使用しないでソルボサーマル法によって調製されたＺｎＣｄＳｅのＴＥＭ像を示す。実施例７：三元量子ドットＭｇＦｅ２Ｏ４の合成
典型的な実験では、３２０℃にて０．４ミリモルの炭酸マグネシウムと０．４ミリモルの酢酸第一鉄を３．０ミリモルのオレイン酸に溶解して透明で均質な溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、５ｇのオレイルアミンと２０ｍＬのヘキサンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜３時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。遠心後、沈殿させた生成物を回収し、乾燥させたか、又は保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。図６ａは、三元ＭｇＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像を示す。
実施例８：三元量子ドットＣａＦｅ２Ｏ４の合成
典型的な実験では、３００℃にて０．３ミリモルの亜硝酸カルシウムと０．６ミリモルの酢酸第一鉄を２．６ミリモルのオレイン酸に溶解して透明で均質な溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、６ｇのオレイルアミンと２０ｍＬのヘキサンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜３時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。遠心後、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させたか、又は保存目的のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。図６ｂは、三元ＣａＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像を示す。
実施例９：ＳｒＦｅ２Ｏ４（フェライト型）の合成
３５０℃にて２ミリモルの酢酸第三鉄と２ミリモルの炭酸ストロンチウムを６ミリモルのオレイン酸に溶解して透明で均質な溶液を形成した。冷却した後、２ミリモルのオレイルアミンと１５ｍＬのヘキサンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜２時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。得られた混合物を遠心分離に供し、得られたナノ結晶を回収して乾燥させたか、又は保存目的のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。図６ｃは、三元ＳｒＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像を示す。
実施例１０：ＺｎＦｅ２Ｏ４ナノ結晶
典型的な実験では、３２０℃にて０．３ミリモルの硫酸亜鉛と０．３ミリモルの酢酸第一鉄を２．６ミリモルのオレイン酸に溶解して透明で均質な溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、６ｇのオレイルアミンと２０ｍＬのヘキサンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜３時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させた生成物を回収し、乾燥させ、それによって粉末を得たか、又は保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。図７ａは、三元ＺｎＦｅ２Ｏ４ナノ結晶のＴＥＭ像を示す。
実施例１１：ＣｏＦｅ２Ｏ４ナノキューブの合成
典型的な実験では、２００℃にて３．０ミリモルの炭酸コバルト（ＣｏＣＯ３）と３．０ミリモルの酢酸第一鉄を７．５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、２０ｍＬのヘキサンと２ｍＬのオレイルアミンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３００℃に加熱し、１時間同じ温度で維持した。次いで、単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させたか、又はそれらを保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。図７ｂは、三元金属酸化物ＣｏＦｅ２Ｏ４ナノキューブのＴＥＭ像を示す。
実施例１２：ＭｎＦｅ２Ｏ４ナノキューブの合成
典型的な実験では、２００℃にて３．０ミリモルの硫酸マンガンと６．０ミリモルの酢酸第一鉄を１５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、３５ｍＬのヘキサンと１２ｍＬのオレイルアミンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分間同じ温度で維持した。次いで、単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した（上記）。図７ｃは、三元金属酸化物ＭｎＦｅ２Ｏ４のＴＥＭ像を示す。
実施例１３：ＮｉＦｅ２Ｏ４の合成
典型的な実験では、２００℃にて３．０ミリモルの硫酸ニッケルと２．０ミリモルの酢酸第一鉄を７．５ミリモルのオレイン酸に溶解して透明な溶液を形成した。室温まで冷却した後、２０ｍＬのヘキサンと２ｍＬのオレイルアミンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３００℃に加熱し、１時間同じ温度で維持した。次いで、単に熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。単純な遠心／分散法によって最終生成物を精製した。すなわち、沈殿させたナノ結晶を回収し、乾燥させことができ、又はそれらを保存のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解することができる。
実施例１４：ＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ結晶の合成
典型的な実験では、１５０℃にて１．０ミリモルの酢酸ニッケルと２．０ミリモルのアセチルアセトン酸第三鉄を９．０ミリモルのオレイン酸に溶解して均質な溶液を形成した。６０℃まで冷却した後、５ｍＬのオレイルアミンと２０ｍＬのヘキサンを加え、次いで１００ｍＬのパー反応器４９５０にそれを移し、Ｎ２ガスでパージした。撹拌のもとで混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜１時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。図８ｂは、このソルボサーマル調製で得られた星形状の三元ＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ結晶のＴＥＭ像を示す。図８ａは、周囲条件下で調製した球状のＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ結晶のＴＥＭ像を示す。その際、１５０℃にて５ｍＬのトリオクチルアミンと５ｍＬのＯＤＥと一緒に１．０ミリモルの酢酸ニッケルと２．０ミリモルのアセチルアセトン酸第三鉄を９．０ミリモルのオレイン酸に溶解して均質な溶液を形成した。次いで１気圧で撹拌しながら混合物を迅速に３２０℃に加熱し、３０分〜１時間同じ温度で維持した。熱を取り除き、冷却することによって反応を止めた。得られた混合物を遠心分離に供し、得られたナノ結晶を回収して乾燥させたか、又は保存目的のためにヘキサンのような有機溶媒に再溶解した。
【００５９】
図８ｂは、本発明のソルボサーマル法を用いて得られる三元金属酸化物の例としての「星」形状のＮｉＦｅ２Ｏ４ナノ結晶のＴＥＭ像を示す。図８ａは、周囲条件下で調製された相当する三元金属酸化物のＴＥＭ像を示す。これらのＴＥＭ像は、特定のナノ結晶の形態の調節には高い圧力が好都合であることを説明している。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
0005490703.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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