(57)【要約】【解決課題】  赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するシリコンナノ粒子を多量に製造することが可能な方法を提供すること。【解決手段】シリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物。
【請求項２】
赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する請求項１に記載のシリコン系組成物。
【請求項３】
式：ＳｉＯｘ（ｘは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系組成物全体の平均的な値を表し、０．５以上１．９９以下である）で表される、請求項１又は２に記載のシリコン系組成物。
【請求項４】
シリコンナノ粒子を含むシリコン系膜。
【請求項５】
赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する請求項４に記載のシリコン系膜。
【請求項６】
式：ＳｉＯｙ（ｙは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系膜全体の平均的な値を表し、０．５以上１．９９以下である）で表される、請求項４又は５に記載のシリコン系膜。
【請求項７】
基板、及び
基板上に設けられたシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜
を含む積層物。
【請求項８】
前記シリコン系膜が赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する請求項７に記載の積層物。
【請求項９】
溶媒、及びシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物を含む分散液。
【請求項１０】
前記溶媒が、エタノール、テトラヒドロフラン又はエタノール及び水の混合液から選択される、請求項９に記載の分散液。
【請求項１１】
赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する請求項９又は１０に記載の分散液。
【請求項１２】
（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を形成させる工程、
を含む、シリコン系膜の調製方法。
【請求項１３】
（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を析出させる工程、
（ｃ）前記膜を基板から剥離する工程、
（ｄ）剥離した膜又は当該膜から得られるシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物を、溶媒に分散させる工程
を含む、シリコンナノ粒子を含む分散液の調製方法。
【請求項１４】
（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を析出させる工程、
（ｃ）前記膜を基板から剥離する工程、
（ｅ）膜を剥離した基板をフッ化水素水溶液あるいはバッファードフッ酸で処理する工程、
を含む、基板をシリコン系膜の再析出に再利用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンナノ粒子を含むシリコン組成物、シリコンナノ粒子を含む膜、当該膜が基板上に設けられた積層物、及びシリコンナノ粒子を含む膜を調製する方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞内の特定の小器官を部位選択的に染色する技術は、分子生物学上の観察、測定を行う上で、極めて重要な技術であり、現在は色素分子を用いた染色が主流である。しかしながら、色素分子の蛍光退色は早く、観察の途中で蛍光が消光するため、長時間の観察が困難であるという問題がある。
【０００３】
このような問題に対して、色素分子に代わる低毒性の蛍光プローブとしてシリコンナノ粒子が注目され、検討されている。しかしながら、従来の蛍光シリコンナノ粒子の合成技術は、気体からシリコン粒子を生成する気相法が主流であり、得られるシリコンナノ粒子の量は数十ｍｇ程度であり、シリコンナノ粒子を多量に合成することは困難であった。
【０００４】
また、蛍光プローブが発光する波長域の中でも赤外〜近赤外の波長域（６００〜１４００ｎｍ程度）は、組織に含まれる主たる吸収体であるヘモグロビンなどのヘム由来の強い吸収が減少し、また水の吸収も小さく，光の透過性が最も良い領域であることから、この波長域は、生体の光学窓と呼ばれており、赤色〜近赤外に蛍光を有する蛍光プローブが生体透過性に優れることから注目を集めている（非特許文献１）。また、このような蛍光プローブは、自家発光域を避けることができ（非特許文献２）、更に、同時多色測定が可能になるという利点も有する（非特許文献３）。
【０００５】
このような背景から、赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するシリコンナノ粒子に対する要望が高く、これを多量に生産することができる方法が求められている。しかしながら、このような方法は未だ開発されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】文部科学省ＨＰ電気通信大学電気通信学部教授山田幸生による記事
【非特許文献２】Erogbogbo et al. ACS Nano,2010, VOL. 4, NO. 9
【非特許文献３】N. O’Farrell et al. Int. J. Nanomedicine,2006, 1(4): 451-472
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するシリコンナノ粒子を多量に製造することが可能な方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解したシリコン溶液にシリコン等の基板を浸漬することにより基板上にシリコン系の膜を析出させたところ、この膜が赤色発光することを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち、本発明は、
［１］シリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物。
［２］赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する［１］に記載のシリコン系組成物。
［３］式：ＳｉＯｘ（ｘは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系組成物全体の平均的な値を表し、０．５以上１．９９以下である）で表される、［１］又は［２］に記載のシリコン系組成物。
［４］シリコンナノ粒子を含むシリコン系膜。
［５］赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する［４］に記載のシリコン系膜。
［６］式：ＳｉＯｘ（ｘは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系組成物全体の平均的な値を表し、０．５以上１．９９以下である）で表される、［４］又は［５］に記載のシリコン系膜。
［７］基板、及び基板上に設けられたシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を含む積層物。
［８］前記シリコン系膜が赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する［７］に記載の積層物。
［９］溶媒、及びシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物を含む分散液。
［１０］前記溶媒が、エタノール、テトラヒドロフラン又はエタノール及び水の混合液から選択される、［９］に記載の分散液。
［１１］赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する［９］又は［１０］に記載の分散液。
［１２］（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を形成させる工程、
を含む、シリコン系膜の調製方法。
［１３］（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を析出させる工程、
（ｃ）前記膜を基板から剥離する工程、
（ｄ）剥離した膜又は当該膜から得られるシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物を、溶媒に分散させる工程
を含む、シリコンナノ粒子を含む分散液の調製方法。
［１４］（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、
（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を析出させる工程、
（ｃ）前記膜を基板から剥離する工程、
（ｅ）膜を剥離した基板をフッ化水素水溶液あるいはバッファードフッ酸で処理する工程、
を含む、基板をシリコン系膜の再析出に再利用する方法。
を、提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物及びシリコン系膜を提供することができる。
また、本発明により、シリコンナノ粒子を含むシリコン系膜又はシリコン系組成物を溶媒に分散させることにより、赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する分散液を提供することができる。
また、本発明により、赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物又はシリコン系膜を簡便にかつ多量に生産することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】参考例について得られたＰＬスペクトル
【図２】実施例１〜４で得られたシリコン系膜のＰＬスペクトル
【図３】実施例１〜４のＰＬスペクトルのピーク強度及びピーク波長と浸漬時間の関係
【図４】実施例１及び２で得られたシリコン系膜の断面のＴＥＭ測定結果
【図５】実施例１で得られたシリコン系膜のｉｎ−ｐｌａｎ  ＸＲＤスペクトル
【図６】実施例５〜８で得られたシリコン系膜のＰＬスペクトル
【図７】実施例５〜８のＰＬスペクトルのピーク強度及びピーク波長と浸漬時間の関係
【図８】実施例１、９〜１０で得られたシリコン系膜のＰＬスペクトル
【図９】実施例１、１１〜１２で得られたシリコン系膜のＰＬスペクトル
【図１０】実施例１３で得られたシリコン粉末を用いた電子線回折の測定結果
【図１１】実施例１３で得られたシリコン粉末のＰＬスペクトル
【図１２】実施例１４で得られたシリコン分散液及びそのろ過液のＰＬスペクトル
【図１３】シリコン分散液及びそのろ過液中のシリコンの粒径分布
【図１４】再使用した基板を用いて得られたシリコン系膜のＰＬスペクトル
【図１５】実施例１６及び１７で得たシリコン粉末のＰＬスペクトル
【図１６】実施例１６〜１７のＰＬスペクトルのピーク強度と硝酸添加後の撹拌時間の関係
【図１７】染色液Ａで染色したマウスマクロファージ様細胞株の共焦点顕微鏡による観察結果
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（１）シリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物及びシリコン系膜
本発明の１つの実施態様は、シリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物である。本発明のシリコン系組成物は、好適には式：ＳｉＯｘで表すことができる（以下「ＳｉＯｘ系組成物」とも言う）。ここで、ｘは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系組成物全体の平均的な値を表す。ｘは、シリコンナノ粒子の含有量により任意の値をとり得るが、好ましくは０．５以上１．９９以下であり、より好ましくは０．５以上１．８以下である。ｘの値が１．９９より大きいと、シリコンナノ粒子の含有量は非常に少なくなることから、ｘは１．９９以下であることが好ましく、１．８以下であることがより好ましい。
ｘの値は、ラザフォードバックスキャッタリング、蛍光Ｘ線分析、オージェ電子分光分析、Ｘ線光電子分光分析などの測定方法を用いて決定することができる。ここで、オージェ電子分光分析、Ｘ線光電子分光分析などの表面分析法を用いる場合は、ｘの値は、深さ方向の平均値である。
理論に拘束されることを意図するものではないが、本発明のシリコン系組成物においては、ナノメートルサイズの粒径を有するシリコンナノ粒子が非晶質シリコン中に分散した形態をとっていると考えられる。そして、このような形態を有することにより、本発明のシリコン系組成物は赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するものと考えられる。
【００１３】
本発明のシリコン系組成物に含まれるシリコンナノ粒子の一次粒径は、２ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。
【００１４】
本発明のシリコン系組成物において、シリコンナノ粒子は表面に化学的修飾処理が施されていてもよい。これにより、シリコン系組成物の水への分散性を高めることが可能である。
使用できる表面修飾種としては、水との相互作用の強い極性の官能基、例えば、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、アリルアミノ基、シアノ基、スルホン基、アミド基、イミド基、硫酸エステル基等を有する化合物又はその塩等、またこれらの官能基を含む糖、ペプチド等が挙げられる。また、表面修飾種として、両親媒性界面活性剤も使用することができ、例えば、ＢＲＩＪ、Ｉｇｅｐａｌ（登録商標）、ＴＸ−１００などが挙げられる。また、表面修飾種として、両親媒性官能基を有するブロックコポリマーも使用することができ、例えば、ＰｌｕｒｏｎｉｃＰ１２３、Ｆ−１２７や、スチレンモノマーとアクリル酸モノマーのブロックコポリマーなどが好適に使用される。
【００１５】
上記表面修飾種の中でも、アリルアミン等のアミン類分子、カルボキシル基を有する化合物又はその塩、両親媒性官能基を有するブロックコポリマーを使用すると、水への分散性が得られるのみならず、表面修飾種によるシリコンナノ粒子の部位選択的な細胞染色が可能となり好ましい。
【００１６】
シリコンナノ粒子の表面を化学的に修飾するには公知の方法で行うことができる。例えば、両親媒性ブロックコポリマーの溶液と、シリコンナノ粒子の分散溶液を適当な時間常温で攪拌することにより行うことができる。
ここで、表面修飾を施したシリコンナノ粒子においては、表面修飾種がシリコンナノ粒子の表面と共有結合、分子間結合、イオン結合、又は水素結合していてもよく、あるいはこれらの組合わせであってもよい。また、表面修飾ナノ粒子においては、シリコンナノ粒子の表面が表面修飾種により、親水性/疎水性相互作用など、結合を介さない形で被覆されていてもよい。
また、シリコンナノ粒子にエッチング処理を施した後に、その表面を化学的に修飾して表面修飾シリコンナノ粒子を得ることもできる。
【００１７】
本発明の１つの実施態様は、シリコンナノ粒子を含むシリコン系膜である。本発明のシリコン系膜は、好適には式：ＳｉＯｙで表すことができる（以下「ＳｉＯｙ系膜」とも言う）。ｙは、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系膜全体の平均的な値を表す。ｙは、シリコンナノ粒子の含有量により任意の値をとり得るが、好ましくは０．５以上１．９９以下、より好ましくは０．５以上１．８以下である。ｙの値が１．９９より大きいと、シリコンナノ粒子の含有量は非常に少なくなることから、ｙは１．９９以下であることが好ましく、１．８以下であることがより好ましい。
ｙの値は、ラザフォードバックスキャッタリング、蛍光Ｘ線分析、オージェ電子分光分析、Ｘ線光電子分光分析などの測定方法を用いて決定することができる。ここで、オージェ電子分光分析、Ｘ線光電子分光分析などの表面分析法を用いる場合は、ｙの値は、深さ方向の平均値である。
【００１８】
本発明のシリコン系膜の厚みは、任意に定めることができるが、通常は１０ｎｍ以上である。
【００１９】
また、本発明のもう１つの実施態様は、基板、及び基板上に設けられたシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を含む積層物である。ここで、基板上に設けられるシリコン系膜は、好適にはＳｉＯｙ系膜であり、ｙは前記で記載した通り、シリコンナノ粒子を含めたシリコン系膜全体の平均的な値を表す。
基板としては、シリコン、アルミナ又はタンタルからなる基板が好ましい。
【００２０】
本発明のシリコン系膜及び積層物は、好適には赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する。
【００２１】
また、本発明のもう１つの実施態様は、溶媒、及びシリコンナノ粒子を含むシリコン系組成物を含む分散液である。ここで、シリコン系組成物は、好適にはＳｉＯｘ系組成物である。
溶媒としては、エタノール、テトラヒドロフラン又はエタノールと水の混合液が好ましい。また、シリコンナノ粒子の表面に前記の化学的修飾処理が施されている場合には、溶媒として水を使用することもできる。
【００２２】
本発明の分散液は、好適には赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有する。
【００２３】
本発明のシリコン系組成物、シリコン系膜及び積層物は、以下に示す製造方法により得ることができる。
【００２４】
（２）本発明のシリコン系組成物、シリコン系膜及び積層物の製造方法
本発明者は、フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解して得たシリコン溶液に、シリコン等の基板を浸漬することにより基板上にシリコン系膜を析出させたところ、当該膜が赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有することを見出した。また、かかるシリコン系膜を基板から剥離することにより得られるシリコン系組成物も同様に赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有することを見出した。かかるシリコン系膜の製造方法、シリコン系膜と基材を含む積層物の製造方法、及びシリコン系組成物の製造方法、並びにこれら製造方法により得られるシリコン系膜、積層物及びシリコン系組成物も本発明の範囲内である。
【００２５】
本発明のシリコン系膜の製造方法は、（ａ）フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解してシリコン溶液を得る工程、（ｂ）基板を前記シリコン溶液に浸漬して、基板上にシリコンナノ粒子を含むシリコン系膜を析出させる工程を含む。
【００２６】
フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液は、フッ化水素（フッ酸）、硝酸及び水を必須成分として含んでいる。溶液中のフッ化水素（フッ酸）の濃度は、好ましくは３〜１２重量％、より好ましくは４〜８重量％である。また、溶液中の硝酸の濃度は、好ましくは１０〜５０重量％、より好ましくは２０〜４０重量％である。また、フッ酸と硝酸の比率（重量比）は、好ましくは０．０５〜０．５であり、より好ましくは０．１〜０．３である。フッ化水素（フッ酸）、硝酸の濃度が上記の範囲内にあると、赤色〜近赤外の波長域で十分な蛍光強度を得ることができ好ましい。
【００２７】
シリコン粉末としては、粒径がミクロンオーダーである市販のシリコン粉末を使用することができる。
また、シリコン溶液中のシリコンの濃度は、好ましくは０．０５〜０．５重量％、より好ましくは０．１〜０．３重量％である。シリコンの濃度が上記の範囲内にあると、赤色〜近赤外の波長域で十分な蛍光強度を得ることができ好ましい。
【００２８】
本発明の製造方法においては、基板として、フッ酸に耐えることができるものであれば任意の材料からなる基板を使用することができるが、シリコン、アルミナ又はタンタルからなる基板が好ましく、特にシリコン基板、その中でも単結晶シリコン基板がとりわけ好ましい。
【００２９】
基板をシリコン溶液に浸漬する時間は、好ましくは５秒〜５分、より好ましくは１０秒〜３分である。浸漬時間が５秒より短いと、得られる膜は赤色〜近赤外の波長域で十分な蛍光強度を有さない。また浸漬時間が５分より長いと膜の蛍光強度が低下する傾向にある。
【００３０】
基板をシリコン溶液に所定時間浸漬した後、基板を溶液中から取出し、純水等で水洗後、超音波洗浄を行い、ドライ窒素を吹き付ける等して乾燥させてシリコン系膜を得ることができる。
本発明の製造方法により得られるシリコン系膜は、ナノメートルサイズの粒径を有するシリコンナノ粒子を含む。本発明の製造方法により得られるシリコン系膜は、好適にはＳｉＯｙ系膜であり、ｙは、シリコンナノ粒子の含有量により任意の値をとり得るが、好ましくは０．５以上１．９９以下、より好ましくは、０．５以上１．８以下である。また、本発明の製造方法により得られるシリコン系膜は、非晶質シリコン中にシリコンナノ粒子が分散した形態をとっていると考えられる。
【００３１】
前記の製造方法により得られたシリコン系膜を基板から剥離することにより、シリコン系組成物を調製することができる。シリコン系組成物は、通常粉末状である。
シリコン系膜を基板から剥離する方法としては、膜を物理的に掻き取る方法、化学的に溶解させる方法などがある。
【００３２】
また、本発明のシリコン系膜及びシリコン系組成物は、フッ化水素及び硝酸を含有する水溶液にシリコン粉末を溶解して得たシリコン溶液を、ＰＴＦＥ膜等のフィルターに充填し、真空濾過をすることにより調製することもできる。このとき、フィルター上に膜状に堆積した場合は、当該膜を前記方法により剥離することにより、ＳｉＯｘ系組成物を得ることができる。
【００３３】
上記のようにして得られたシリコン系膜又はシリコン系組成物を溶媒に分散させることにより、本発明の分散液を調製することができる。
溶媒としては、エタノール、テトラヒドロフラン又はエタノールと水の溶液が好ましい。また、シリコンナノ粒子の表面に前記の化学的修飾処理が施されている場合には、溶媒として水を使用することもできる。
【００３４】
シリコン系膜又はシリコン系組成物を溶媒に分散させるには、攪拌子あるいは超音波を用い、通常３０秒〜２分の時間撹拌する。
【００３５】
また、本発明の分散液をＰＴＦＥ膜等のフィルターでろ過すると、ナノメートルオーダーの粒径を有するシリコンナノ粒子はフィルターを通過するため、主としてシリコンナノ粒子を含む分散液をろ液として得ることができる。このようなろ過後の分散液も、好適には赤色〜近赤外の波長域に蛍光強度を有するものであり、本発明の分散液の範囲に含まれる。
【００３６】
また、シリコン系膜を基板から掻き取る等して剥離して、シリコン系組成物を得た後、基板を処理することにより、基板を再使用することが可能である。このような処理としては、洗浄および表面シリコン酸化膜を溶解させる化学的処理、例えばフッ酸溶液に浸漬させる方法が挙げられる。このような処理を施した使用済みの基板は、シリコン系膜を得るために再び使用することが可能である。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３８】
［参考例］
内径５０ｍｍのテフロン（登録商標）ビーカーに、４７重量％フッ酸０．８ｍＬと純水３ｍＬを加え、１分間撹拌した。次に、６０重量％硝酸２ｍＬを加え、１分間撹拌した。この溶液に２０ｍｍ□ｐ型単結晶シリコン（１００）基板を、研磨面を上向きにして１分間浸した。１分後、基板を溶液から取り出し、純水流水で水洗後、超音波洗浄を１０分間行い、ドライ窒素を吹き付けて基板を乾燥させた。
得られた基板にＵＶランプ（波長３６５ｎｍ）を照射し、フォトマルチメーター（浜松フォトニクス, ＰＭＡ−１１）を用いてＰＬスペクトルを測定した。
また、基板を、それぞれ、３分間、１０分間浸漬した試料も調製して、上記と同様に、基板にＵＶランプ（波長３６５ｎｍ）を照射し、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。得られた結果を図１に示す。
図１から、フッ酸と硝酸の溶液に基板を浸漬して得た試料では赤色〜近赤外に蛍光強度は認められなかった。
【００３９】
［実施例１］
内径５０ｍｍのテフロン（登録商標）ビーカーに、粒径約１μｍ〜１０μｍのシリコン粉末１０ｍｇを入れ、４７重量％フッ酸０．８ｍＬと純水３ｍＬを加え、１分間撹拌した。次に、６０重量％硝酸２ｍＬを加え、１分間撹拌して溶解させた。このシリコン溶液に２０ｍｍ□ｐ型単結晶シリコン（１００）基板を、研磨面を上向きにして１分間浸した。１分後、基板をシリコン溶液から取り出し、純水流水で水洗後、超音波洗浄を１０分間行い、ドライ窒素を吹き付けて基板を乾燥させた。このようにして、基板上にシリコン系膜を堆積させた積層物を得た。
得られた積層物に、シリコン系膜が堆積した面にＵＶランプ（波長３６５ｎｍ）を照射し、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。その結果を図２に示す。図２から、６８５ｎｍ付近にピークを有するＰＬスペクトルが得られたことが示される。
【００４０】
［実施例２〜４］
基板をシリコン溶液に浸漬する時間を１０秒（実施例２）、３０秒（実施例３）、１８０秒（実施例４）とした以外は、実施例１と同様の手順で積層物を得た。得られた積層物を用いて、実施例１と同様の手順で、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図２に示す。
また、実施例１〜４の積層物について得られたＰＬスペクトルのピーク強度及びピーク波長と、積層物を調製する際の浸漬時間の関係をプロットしたグラフを図３に示す。
【００４１】
また、実施例１及び２で得られた積層物について、シリコン系膜の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（日本電子製ＪＥＭ−４０１０）により観察した。ＴＥＭ試料はイオンミリング法（約５°のグレージング角で１．５ｋｅＶのビームを照射してＡｒイオンミリング（ＧＡＴＡＮ，Ｍ６９１）を行う）により作製した。ＴＥＭの測定結果を図４に示す。
図４から、実施例１では１２０〜１２５ｎｍ程度の厚みのシリコン系膜が得られ、実施例２では２０〜２５ｎｍ程度の厚みのシリコン系膜が得られたことが示される。また、いずれのシリコン系膜にも約５ナノメートル程度の粒径のシリコンナノ粒子が含まれていることが認められる。
【００４２】
更に、実施例１で得られた積層物を用いて、ｉｎ−ｐｌａｎ  ＸＲＤスペクトルを測定した。測定は、Ｘ線回折計（Ｒｉｇａｋｕ、ＡＴＸ−Ｇ）において５０ｋＶ、３００ｍＡでＣｕ−Ｋαを照射して行った。結果を図５に示す。
図５から、実施例１で得られたシリコン系膜は、非晶質の構造と多結晶の構造を有すること、また、その多結晶構造体はランダム配向のシリコンであることが確認された。
【００４３】
［実施例５］
添加するシリコン粉末の量を２０ｍｇとし、基板をシリコン溶液へ浸漬する時間を１０秒とする以外は実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００４４】
［実施例６］
添加するシリコン粉末の量を２０ｍｇとし、基板をシリコン溶液へ浸漬する時間を３０秒とする以外は実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００４５】
［実施例７］
添加するシリコン粉末の量を２０ｍｇとする以外は実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００４６】
［実施例８］
添加するシリコン粉末の量を２０ｍｇとし、基板をシリコン溶液へ浸漬する時間を３分とする以外は実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００４７】
実施例５〜８で得られた積層物について、実施例１と同様の手順で、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図６に示す。
また、実施例５〜８の積層物について得られたＰＬスペクトルのピーク強度及びピーク波長と、積層物を調製する際の浸漬時間の関係をプロットしたグラフを図７に示す。
浸漬時間を３分とした実施例８においても発光強度が低下することなく赤色〜近赤外領域で高い蛍光強度を示した。
【００４８】
［実施例９］
添加するフッ酸の量を０．４ｍＬとし、純水の量を３．４ｍＬとした以外は、実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００４９】
［実施例１０］
添加するフッ酸の量を１．６ｍＬとし、純水の量を２．２ｍＬとした以外は、実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００５０】
実施例９〜１０で得た積層物について、実施例１と同様の手順で、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図８に示す。実施例１で測定したＰＬスペクトルも図８に掲載する。
【００５１】
［実施例１１］
添加する硝酸の量を２．５ｍＬとし、純水の量を２．５ｍＬとした以外は、実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００５２】
［実施例１２］
添加する硝酸の量を３．０ｍＬとし、純水の量を２．０ｍＬとした以外は、実施例１と同様の手順により積層物を得た。
【００５３】
実施例１１〜１２で得た積層物について、実施例１と同様の手順で、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図９に示す。実施例１で測定したＰＬスペクトルも図９に掲載する。
【００５４】
［実施例１３］
内径５０ｍｍのテフロン（登録商標）ビーカーに、粒径約１μｍ〜１０μｍのシリコン粉末４０ｍｇを入れ、４７重量％フッ酸３．７ｍＬと純水１２ｍＬを加え、１分間撹拌した。次に、６０重量％硝酸８ｍＬを加え、１分間撹拌して溶解させた。このシリコン溶液に３９ｍｍ□ｐ型単結晶シリコン（１００）基板を、研磨面を上向きにして１分間浸した。１分後、基板をシリコン溶液から取り出し、純水流水で水洗後、超音波洗浄を１０分間行い、ドライ窒素を吹き付けて基板を乾燥させた。このようにして、基板上にシリコン系膜を堆積させた積層物を得た。
得られた積層物から金属スパチュラを用いてシリコン系膜を掻き取り、シリコン系粉末０．２ｍｇを得た。得られたシリコン系粉末を用いて、電子線回折を測定した（日本電子製ＪＥＭ−４０１０）。結果を図１０に示す。
図１０から、（１１１）面及び（２２０）面の回折スポットが観察されることから、シリコン系粉末中には結晶シリコンの存在が確認された。
また、シリコン粉末を用いて、実施例１と同様の手順により、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図１１に示す。
【００５５】
［実施例１４］
実施例１３で得られたシリコン系粉末０．１ｍｇをエタノール１ｍＬに加えて、超音波振動（周波数３７ｋＨｚ；ＵＴ−１０６）によりシリコン分散液を調製した。
また、シリコン分散液を０．４５μｍのＰＴＦＥフィルターを使用してろ過し、ろ過液を得た。
上記で得たシリコン分散液及びシリコン分散液のろ過液を用いて、実施例１に記載の手順により、ＵＶランプ（波長３６５ｎｍ）を照射し、フォトマルチメーターによりＰＬスペクトルを測定した。結果を図１２に示す。また、図１２にシリコン粉末を用いた測定結果を掲載した。
【００５６】
次に、シリコン分散液とろ過液を用いて、動的光散乱式粒子径分布測定装置により液中のシリコンの粒径分布を測定した。その結果を図１３に示す。
図１３から、分散液中ではシリコン粒子が凝集し、その平均粒径が３６０ｎｍであることが確認された。また、ろ過液では平均粒径が３０ｎｍであることが確認された。
【００５７】
［実施例１５］
実施例１と同様の手順で得た積層物について、浸漬直後、及び浸漬１０日後において、実施例１と同様の手順により、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図１４に示す。
また、上記積層物からシリコン系塗膜を掻き取った後、基板を１．５重量％のフッ酸溶液に浸し、水洗処理した。処理した基板を用いて、実施例１と同様の手順で積層物を得た。この積層物についても、浸漬直後、及び浸漬１０日後において、実施例１と同様の手順により、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図１４に示す。
図１４から、再使用の基板を用い調製したシリコン系膜では発光強度は低下するものの、赤色〜近赤外の波長域で蛍光強度を示すことが確認された。
【００５８】
［実施例１６］
実施例１と同様の手順によりシリコン溶液を調製した。このシリコン溶液を、ＰＴＦＥ膜のフィルター（フィルターの粒径：４５０ｎｍ）を用いて真空濾過法で目視で水分がなくなったことを確認するまでろ過し、フィルター上に残った粉末を掻き取って採取した。
得られた粉末について、実施例１と同様の手順により、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。結果を図１５に示す。
硝酸添加後の撹拌時間を３分、１０分、６０分とした場合に得られた粉末について、上記と同様の手順で、フォトマルチメーターを用いてＰＬスペクトルを測定した。ＰＬスペクトルのピーク強度と硝酸添加後の撹拌時間の関係を図１６に示す。
【００５９】
［実施例１７］
水の量を６ｍＬにした以外は、実施例１と同様の手順によりシリコン溶液を調製した。このシリコン溶液を用いて、実施例１６と同様の手順により、粉末を得、その粉末についてＰＬスペクトルを測定した。ＰＬスペクトルのピーク強度と硝酸添加後の撹拌時間の関係を図１６に示す。
【００６０】
［実施例１８］
実施例１３で得たシリコン粉末０．１ｍｇを１ｍｌのエタノールに分散させて染色液Ａを調製した。
マウスマクロファージ様細胞株ＲＡＷ２６４．７を染色液Ａを含んだ培地で４時間培養し、共焦点顕微鏡によるその場観察を行った結果を図１７に示す。図１７の左側には透過像を、真中には蛍光像を、右側には透過像と蛍光像を重ね合わせた像を示す。上段と下段は観察位置の異なる像を表す。
図１７から、本発明のシリコン分散液用いて染色処理をすると、シリコン粒子が細胞膜に取り込まれていることが確認できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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