(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドットを有する粒子状のルミネセント材料であって、当該ルミネセント材料は更に、前記量子ドットに配位するキャッピング剤を有し、前記キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択されており、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、前記キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示し、当該粒子状のルミネセント材料は、無機キャッピング剤を有する前記量子ドットをホストする無機マトリクスを有する粒子を有する、ルミネセント材料。
【請求項２】
Ｍは、Ａｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷからなる群から選択されている、請求項１に記載のルミネセント材料。
【請求項３】
前記キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（Ａｌ（ＯＨ）４−）、錫酸塩イオン（ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−）、バナジウム酸塩イオン（ＶＯ３−、ＶＯ４３−）、モリブデン酸塩イオン（ＭｏＯ４２−）、タングステン酸塩イオン（ＷＯ４２−）、リン酸塩イオン（ＰＯ４３−）、及び亜鉛酸塩イオン（Ｚｎ（ＯＨ）４２−）のうちの１つ以上を有する、請求項１又は２に記載のルミネセント材料。
【請求項４】
前記量子ドットに有機キャッピング剤も配位しているとき、前記有機キャッピング剤の量は、前記量子ドットの総重量に対して５ｗｔ％未満である、請求項１乃至３の何れか一項に記載のルミネセント材料。
【請求項５】
前記キャッピング剤は、亜鉛酸塩イオン（Ｚｎ（ＯＨ）４２−）を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のルミネセント材料。
【請求項６】
前記量子ドットは、無機化合物を有する外層を持ち、前記無機キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（Ａｌ（ＯＨ）４−）、錫酸塩イオン（ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−）、バナジウム酸塩イオン（ＶＯ３−、ＶＯ４３−）、モリブデン酸塩イオン（ＭｏＯ４２−）、タングステン酸塩イオン（ＷＯ４２−）、リン酸塩イオン（ＰＯ４３−）、及び亜鉛酸塩イオン（Ｚｎ（ＯＨ）４２−）のうちの１つ以上を有し、且つ
（ｉ）前記無機マトリクスの無機塩と前記量子ドットの前記外層とが或る元素を共通に有すること、（ｉｉ）前記無機キャッピング剤と前記無機マトリクスとが或る元素を共通に有すること、及び（ｉｉｉ）前記量子ドットの前記外層と前記無機キャッピング剤とが或る元素を共通に有することのうちの１つ以上が該当する、
請求項５に記載のルミネセント材料。
【請求項７】
前記量子ドットは、前記粒子内に分散されており、前記粒子は、０．５−４０μｍの範囲内の数値平均粒子サイズを持ち、且つ当該ルミネセント材料は、当該ルミネセント材料の総重量に対して０．０１−５ｗｔ％の範囲内の量子ドットを有する、請求項５又は６に記載のルミネセント材料。
【請求項８】
（ｉ）有機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給し、第１の液体内で、交換プロセスにて、前記無機キャッピング剤を有する前記ルミネセント量子ドットを供給することを有する方法によって得られ、前記キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択され、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、前記キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示す、請求項５乃至７の何れか一項に記載のルミネセント材料。
【請求項９】
前記量子ドットに配位するキャッピング剤を有する前記量子ドットを有する第１の液体を有する、請求項１乃至４の何れか一項に記載のルミネセント材料。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れか一項に記載のルミネセント材料が埋め込まれた母材を有する波長コンバータ素子。
【請求項１１】
光源と、請求項１乃至９の何れか一項に記載のルミネセント材料とを有し、前記光源は、前記ルミネセント材料を照らすように構成されている、照明デバイス。
【請求項１２】
量子ドットに基づくルミネセント材料の製造の方法であって、
（ｉ）有機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給し、第１の液体内で、交換プロセスにて、無機キャッピング剤を有する前記ルミネセント量子ドットを供給することを有し、前記無機キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択され、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、前記無機キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示し、前記交換プロセスは相間移動プロセスを有する、方法。
【請求項１３】
（ｉｉ）共沈プロセスにて、前記第１の液体からの沈殿物質を有する無機塩を沈殿させることであり、前記沈殿物質は、共沈された前記無機塩によってホストされた前記量子ドットを有する、沈殿させることと、
（ｉｉｉ）分離プロセスにて、前記第１の液体から前記沈殿物質を分離することと、
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ルミネセント量子ドットは外層を持ち、前記共沈プロセスにおいて、２つ以上の塩が適用され、前記塩のうちの少なくとも１つと前記外層とが或る元素を共通に有し、且つ前記無機キャッピング剤と前記塩のうちの１つ以上とが或る元素を共通に有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記無機キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（Ａｌ（ＯＨ）４−）、錫酸塩イオン（ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−）、バナジウム酸塩イオン（ＶＯ３−、ＶＯ４３−）、モリブデン酸塩イオン（ＭｏＯ４２−）、タングステン酸塩イオン（ＷＯ４２−）、リン酸塩イオン（ＰＯ４３−）、及び亜鉛酸塩イオン（Ｚｎ（ＯＨ）４２−）のうちの１つ以上を有する、請求項１２乃至１４の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ドットに基づく（粒子状）ルミネセント材料の製造方法、及び量子ドットに基づくそのような（粒子状）ルミネセント材料それ自体に関する。さらに、本発明は、そのような（粒子状）ルミネセント材料を含む照明デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
量子ドットの合成が技術的に知られている。例えば、特許文献１（ＵＳ２０１２／０１０４３２５）は、ナノ粒子とその表面に化学結合された無機キャッピング剤とを有する分離（アイソレート）可能なコロイド粒子、その溶液、二相性の溶媒混合液からそれを作製する方法、及び分離可能なコロイド粒子からの構造物及び固形物質の形成を記載している。そのプロセスは、光電池、圧電結晶、熱電層、光電層、発光ダイオード、強誘電体層、薄膜トランジスタ、フローティングゲート式メモリデバイス、撮像デバイス、相変化層、及びセンサデバイスに適した材料を生み出すことができる。特に、この文献は、ナノ粒子の表面に化学結合された無機キャッピング剤を有し且つ有機キャッピング剤を実質的に有しない分離可能なコロイド粒子を記載している。さらに、この文献は、ナノ粒子の表面に化学結合された無機キャッピング剤と溶媒とを有する上述のようなコロイド粒子の溶液であって、有機キャッピング剤を実質的に有しない溶液を記載している。
【０００３】
特許文献２（ＷＯ２０１２／１５８８４７）は、ナノ粒子とその表面に化学結合された無機キャッピング剤とを有する分離可能なコロイド粒子、二相性の溶媒混合液の中でそれを作製する方法、並びに分離可能なコロイド粒子からの構造物及び固形物質の形成を記載している。特許文献２によって記載されているプロセスは、光電池、圧電結晶、熱電層、光電層、発光ダイオード、強誘電体層、薄膜トランジスタ、フローティングゲート式メモリデバイス、相変化層、及びセンサデバイスを生み出し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１０４３２５号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１２／１５８８４７号パンフレット
【発明の概要】
【０００５】
量子ドット（ｑドット又はＱＤ）は現在、ソリッドステートライティング（ＳＳＬ）用途（ＬＥＤ）における蛍光体として研究されている。それらは、例えば調節可能（チューナブル）な発光及び狭い発光バンドなど、特には高ＣＲＩであるＬＥＤベースのランプの有効性を有意に高める助けとなり得る幾つかの利点を有する。典型的に、ｑドットは有機液体にて供給され、量子ドットは、例えばオレイン酸塩（オレイン酸のアニオン）など、ドットの発光効率を向上させること及び有機媒体内でドットを安定させることの助けとなる有機リガンドによって取り囲まれる。そのような有機媒体は、例えばアクリレートなどのポリマーマトリクスを含むことが多い。
【０００６】
便利な構成ではあるが、そのようなポリマーマトリクスは、ＬＥＤ条件への長期の曝露に対して安定でない（褐色化する）ことが（しばしば）見出されており、同じことが量子ドットにも言える（低減される発光）。知られていることには、一般に、有機材料は、例えばＬＥＤランプにおいて典型的に見受けられるような、高温（例えば、５０−１５０℃の間）若しくは高（青色）光束（例えば、１−１００Ｗ／ｃｍ２の間）又はこれらの組み合わせに対して、長期的に不安定になる傾向にある。その意味で、有機リガンドとｑドットとの間の界面も不安定性のもと（ソース）になると思われる。最終的に、ｑドットそれ自体も、そのような条件下では長期不安定性に悩まされ、それは、（少なくとも部分的に）湿気（水分）及び／又は酸素に関係することが見出されている。
【０００７】
従って、使われているＬＥＤ条件に関係するようなｑドット／マトリクス複合体の長期不安定性、及び湿気に対するｑドットの敏感さは全て、ＬＥＤアプリケーションでのｑドット蛍光体の使用の妨げになっている。故に、ＬＥＤランプで使われている条件に対していっそう安定な材料を使用すること、並びにｑドットを水分及び／又は酸素から遮蔽する材料若しくは幾何学構成を使用することに向けて駆り立てるものが存在する。理想的には、これが全て、ｑドットにも適合する１つの材料にて組み合わされ得る。
【０００８】
上述のように、量子ドットに配位するための有機リガンドの使用は、一般に、（特に、高い光束条件下で）比較的低い（発光）安定性を持つルミネセント材料につながる。例えば無機リガンドを有するものなど、その他の系を使用する努力も、比較的低い量子効率を持つルミネセント材料につながる。従って、本発明の一観点は、代わりの（粒子状、特には微粒子状）ルミネセント材料、及び／又はそのような（粒子状）ルミネセント材料の製造のための代わりの方法を提供することであり、それは好ましくは更に、上述の欠点のうちの１つ以上を少なくとも部分的に取り除くものである。本発明の更なる一観点は、安定した光学特性を持った、そのようなルミネセント材料を含んだ、代わりの照明デバイスを提供することである。本発明の更なる一観点は、そのようなルミネセント材料を含んだ代わりの波長コンバータ素子、及び／又はそのような波長コンバータ素子を含んだ代わりの照明デバイスを提供することである。
【０００９】
ここでは、数ある中でもとりわけ、無機リガンドでの有機リガンドの置き換えが記載され、それが場合により実施形態において更に、単純な沈殿メカニズムによって完全に無機のマトリクスを成長させるための足場としての役割を果たす。見出された特定のリガンドは、驚くべきことに、比較的高い量子効率を持つ（量子ドットに基づく）ルミネセント材料を提供する。また、無機マトリクスとのオプションの組み合わせが、量子ドットが完全に無機の環境内にあって、マトリクスが水分及び／又は空気に対する障壁としても作用し得ることを確保し、ダイ又は部品のレベルでの更なる封止を必要とせずに（ＬＥＤ条件下での）ｑドットの長期安定性に役立つ。
【００１０】
ここでは、量子ドット上の有機リガンドを、とりわけ金属イオンと幾つかのアニオンとからなる複合アニオンである無機リガンドによって置換することを提案する。リガンド交換は、ｑドットを、水又は例えばＤＳＭＯ若しくはホルムアミデなどの極性溶媒の中で分散可能にする。発見したことには、驚くべきことに、複合アニオン（例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−など）のうちの幾つかを、場合により例えば（過剰な）水酸化物などの第２のイオンと組み合わせて、用いることで、他の有機イオン又は無機イオンでの元の有機リガンドの交換の場合に一般的に観測されるｑドットのＱＥの大幅な低下を、かなりの程度、防止することができる。
【００１１】
第１の態様において、本発明は、量子ドットを有するルミネセント材料を提供し、当該ルミネセント材料は更に、量子ドットに配位するキャッピング剤を有し、該キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択されており、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、前記キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示す。ｘの特性値は例えば、例えば１−４など１−６の範囲から選択される。ｙの特性値は例えば、例えば０−６など０−１０の範囲から選択される。ｚの特性値は例えば、例えば０−６など０−１０の範囲から選択される。ｎの特性値は特に、（−４）−（−１）のように例えば（−６）−（−１）など、（−１２）−（−１）の範囲から選択される。元素の選択結果におけるｎの値及びそれらの酸化状態は、例えば、ＭｏＯ４でｎ＝−２、又はＳｎＯ３でｎ＝−１若しくはｎ＝−２である。
【００１２】
元の有機リガンドの無機イオンでの交換を受けての、工業用ｑドットの量子効率の大きい低下は、本発明によって解決される。この交換はまた、全てがＬＥＤアプリケーションでのｑドット蛍光体（すなわち、ルミネセント材料）の使用の妨げとなる、使われているＬＥＤ条件（高い温度及び光束）及び湿気へのｑドットの敏感さに関係する有機リガンドキャップされたｑドットの使用で観測される長期不安定性に対する保護となり得る。ｑドットはまた、後の無機マトリクス材料への組み込みに備えて準備される。ここでは、無機リガンドとしてＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを使用して、これらのリガンドで有機リガンドが交換される量子ドットにおいて高い量子収率を達成することを提案する。従って、量子ドットのオキソ系及び水酸基系の複合無機リガンドが提供される。なお、オキソ及び水酸基は、特にプロトン性（水性）環境において相互に入れ換え可能である。
【００１３】
これら上述のキャッピング剤は、量子ドット、特に、それらの外側のシェル又は層に配位するようである。そのような外層は例えばＺｎＳを含み得る。従って、有機リガンドに関して現在知られるのと同様に、負に帯電したキャッピング剤は、（ＱＤの表面にある）例えばＺｎなどの金属カチオンに配位し、正に帯電したキャッピング剤は、（ＱＤの表面にある）例えばＳなどのアニオンに配位し得る。本発明は、外層又はＺｎＳを持つ量子ドットに限定されるものではない。
【００１４】
さらに、一般に量子ドットに配位する有機リガンドは、無機リガンドで効率的に置換されることができ、実質的に有機リガンド（又は有機キャッピング剤）は残らないようである（後述も参照）。従って、ルミネセント材料は実質的に、もはや有機キャッピング剤を含まない。特に、量子ドットに有機キャッピング剤（存在すれば）も配位しているとき、有機キャッピング剤の量は、量子ドットの総重量に対して、例えば１ｗｔ％未満など、５ｗｔ％未満である。有機リガンドの存在は、例えば、ＩＲ（赤外線）測定から決定され得る。ＩＲにおけるＣ−Ｈ伸縮振動の実質的な不存在は、例えば０．５ｗｔ％以下など、量子ドットの総重量に対して１ｗｔ％以下の量でなどの、有機キャッピング剤の不存在を指し示し得る。キャッピング剤は、量子ドットを実質的に包囲し得る。このことにより、量子ドットは水性（場合により、アルカリ）媒体によく溶け得る（後述も参照）。また、ｑドット内に存在しない元素をリガンドが含む場合（例えば、Ｓｎ（一般的にＱＤに利用可能でない））、それらをＳＥＭ／ＥＤＸ、ＸＰＳなどによって検出することができる。
【００１５】
無機キャッピング剤は、例えば、個別の種、直鎖若しくは分岐鎖、又は２次元シートとし得る。イオン性の無機キャッピング剤は、一般に、カチオンとアニオンとのペアリングである塩として参照され、無機キャッピング剤として特定的に参照される塩の部分は、有機キャッピング剤を置き換えてナノ粒子をキャップするイオンである。しばしば、無機イオンは有機官能基を持つイオンとペアになり、有機キャッピング剤を置き換えないペアイオンは、ここでは、対イオンとして参照される。対イオンは、無機キャッピング剤及び無機キャップされたナノ材料の可溶性及び反応性に影響を与え得るが、多様な対イオンが、それらの容易な置換及び所望の特性の調和を可能にする。ここでは、用語“リガンド”の代わりに、用語“キャッピング剤”又は“キャッピングリガンド”又は“配位リガンド”も適用される。上述のように、有機キャッピング剤は、有機溶媒内でＱＤを安定化させるために適用され得る。用語“キャッピング剤”はまた、複数の異なるキャッピング剤をも表し得る。無機キャッピングリガンドは、ここでは、“配位イオン”又は“グラフト”又は“グラフティングリガンド”としても定義され得る。ここに記載されるキャッピング剤は、特には、イオン性の物質である。その例は、所謂Ｚｉｎｔｌイオンである（後述も参照）。正に帯電されたキャッピング剤が、量子ドットの外層（アウターレイヤ）内の例えばＳイオン又はＳｅイオンなどのアニオンに配位し、負に帯電されたキャッピング剤が、量子ドットの外層内の例えばＺｎカチオン又はＣｄカチオンなどのカチオンに配位し得る。
【００１６】
リガンドの化学的安定性、配位能力、ＱＤとのリガンドの反応性、及び／又は望ましくない光吸収若しくはその他の望ましくない光学挙動に鑑み、特に、Ｍは、Ａｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷからなる群から選択され、より特には、Ｍは、Ａｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷからなる群から選択される。例えば、キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（例えば、Ａｌ（ＯＨ）４−など）、錫酸塩イオン（例えば、ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−など）、（ヒ酸塩イオン（例えば、ＡｓＯ４３−、ＡｓＯ３３−など）、セレン酸塩イオン（例えば、ＳｅＯ４２−））、バナジウム酸塩イオン（例えば、ＶＯ３−、ＶＯ４３−など）、モリブデン酸塩イオン（例えば、ＭｏＯ４２−など）、タングステン酸塩イオン（例えば、ＷＯ４２−など）、及び亜鉛酸塩イオン（例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−など）（テトラヒドロジンケート）のうちの１つ以上を有し得る。従って、２つ以上の異なるタイプのキャッピング剤の組み合わせが適用されてもよい。特に、ＭがＡｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷのうちの１つ以上を有するキャッピングリガンドは、中性ｐＨで安定な錯体を提供し、且つ／或いは実質的に無毒の錯体を提供し得る。
【００１７】
“キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択される”という言い回しは、故に、一実施形態において、例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−及びＳｎＯ４２−の組み合わせなど、（２つ以上の）異なるキャッピング剤の組み合わせを表し得る。それに代えて、あるいは加えて、これは、例えば（Ｍｏ，Ｗ）Ｏ４２−など（（Ｍｏ０．３Ｗ０．７）Ｏ４２−のように）、キャッピング剤の中に２つ以上の異なるＭ元素が存在することを表し得る。
【００１８】
キャッピング剤は特に、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、及びルビジウムのうちの１つ以上の塩、特にはナトリウム及びカリウムのうちの１つ以上の塩、より特にはナトリウムの塩など、アルカリイオンの塩として導入され得る。正に帯電されたキャッピング剤は、特に、例えばフッ素、塩素、及び臭素のうちの１つ以上などのハロゲンイオンとの組み合わせとして提供され得る。
【００１９】
特に、量子ドットの外層及び無機キャッピング剤は、或る元素を共通に有する。従って、例えば、硫化物又はセレン化物（例えば、ＺｎＳ又はＺｎＳｅ）を有する外層は、それぞれ、硫酸イオン（ＳＯ４２−）若しくは亜硫酸イオン（ＳＯ３２−）、又はセレン酸塩イオンと良好に結合されることができ、亜鉛を含有する外層（例えば、ＺｎＳ又はＺｎＳｅ）は亜鉛酸塩イオン（ジンケートイオン）と良好に結合され得る。セレン化亜鉛の外層を仮定すると、キャッピング剤は、例えば、亜鉛酸塩イオン及びセレン酸塩イオンのうちの１つ以上を有し得る。従って、特に、無機リガンドとＱＤの外層とが元素を共通に有する（上述も参照）。また、特に、外層は、ＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、又はＺｎＰを有し得る。従って、外層がＺｎＳ、ＣｄＳ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、又はＺｎＰを含むと仮定すると、リガンド又はキャッピング剤は、それぞれ、Ｚｎ及び／又はＳ、Ｃｄ及び／又はＳ、Ｚｎ及び／又はＯ（特に、Ｚｎ）、Ｚｎ及び／又はＳｅ、又は、Ｚｎ及び／又はＰのうちの１つ以上を含み得る。
【００２０】
無機キャッピングリガンドを有するルミネセント材料は、概して、第１段階にて、水性液体（ここでは、第１の液体としても指し示す）の中で提供され、以下にて、このような量子ドット材料を製造する方法が更に明らかになる。従って、ルミネセント材料は、一実施形態において、量子ドットに配位するキャッピング剤を有する量子ドットを有する第１の液体を有し得る。このルミネセント材料は、ＱＤが実質的に（完全に）分散された溶液とし得る。しかしながら、ルミネセント材料はまた、分散液又はコロイド又はゲルともし得る。具体的な一実施形態において、第１の液体は、例えば低くても１０など、低くても８のｐＨを有し得る。このようなルミネセント材料の用途は、ルミネセント材料が容器又はキュベットのような本体又は別のエンベロープに包囲される照明用途を含み得る。しかしながら、ルミネセント材料は、水性液体に溶解されるとき、例えばバイオマーカーとして、医療用途を含めた生物学用途にも使用され得る。その他の選択肢は、光電池用途又はフォトダイオード用途を含む。
【００２１】
更なる他の一実施形態において、ルミネセント材料は実質的に、キャッピング剤を有するＱＤそれ自体である。ＱＤは、液体の蒸発を含め、技術的に知られた技術で液体から分離されることができ、それにより、（キャッピングを含む）ＱＤ物質が粉末又は固形物（ケーキ）として提供される。その後、斯くして得られた物質が、例えば粒子状材料へと更に処理され得る（後述も参照）。例えば、ルミネセント材料はまた、基質上のコーティングとしても提供され得る。キャッピング剤を有するＱＤを実質的に有するルミネセント材料それ自体がまた、例えば波長コンバータ素子を提供するように、例えば無機又は有機のマトリクスなどのマトリクス内に封入されてもよい（後述も参照）。
【００２２】
より更なる一実施形態において、第１の液体中の量子ドットが、より大きい粒子内に包み込まれ、そして、特には沈殿反応を介して、固体材料として提供され、以下にて、このような量子ドット材料を製造する方法が更に明らかになる。従って、具体的な一実施形態において、ルミネセント材料は、無機キャッピング剤を有する量子ドットをホストする無機（塩）マトリクスを有する粒子を有する。より更なる一実施形態において、ルミネセント量子ドットは、無機化合物を有する外層を持ち、無機キャッピング剤において、（キャッピング剤の）Ｍは、Ａｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷからなる群から選択され、より特には、Ｍは、Ａｌ、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｓｎ、及びＷからなる群から選択される。例えば、更に特には、キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（例えば、Ａｌ（ＯＨ）４−など）、錫酸塩イオン（例えば、ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−など）、（ヒ酸塩イオン（例えば、ＡｓＯ４３−、ＡｓＯ３３−など）、セレン酸塩イオン（例えば、ＳｅＯ４２−））、バナジウム酸塩イオン（例えば、ＶＯ３−、ＶＯ４３−など）、モリブデン酸塩イオン（例えば、ＭｏＯ４２−など）、タングステン酸塩イオン（例えば、ＷＯ４２−など）、及び亜鉛酸塩イオン（例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−など）のうちの１つ以上を有し、特に、（ｉ）無機（塩）マトリクスの無機塩と量子ドットの外層とが或る元素を共通に有すること、（ｉｉ）無機キャッピング剤と無機（塩）マトリクスとが或る元素を共通に有すること、及び（ｉｉｉ）量子ドットの外層と無機キャッピング剤とが或る元素を共通に有することのうちの１つ以上が該当する。従って、例えば、セレン化物を有する外層は、セレン酸塩イオンと良好に結合されることができ、亜鉛を含有する外層亜鉛酸塩イオンと良好に結合され得る（上述も参照）。セレン化亜鉛の外層を仮定すると、キャッピング剤は、例えば、亜鉛酸塩イオン及びセレン酸塩イオンのうちの１つ以上を有し得る。同様に、特に、無機リガンドと沈殿塩とが、例えば金属元素及び／又はＶａ族元素及び／又はＶＩａ族元素などの元素を共通に有する。
【００２３】
上述のように、本発明はまた、液体内で上述のような無機キャッピング剤を有するＱＤそれ自体を製造する方法、及びそのような量子ドットを塩マトリクスに組み込むことを含む方法を提供する。以下にて、これらの方法が更に明らかになる。
【００２４】
更なる一態様において、本発明は（故に）更に、量子ドットに基づくルミネセント材料の製造の方法を提供し、当該方法は、（ｉ）有機キャッピング剤（例えば、オレイン酸塩など）を有するルミネセント量子ドットを供給し、第１の液体内で、交換プロセスにて、無機キャッピング剤を有する上記ルミネセント量子ドットを供給することを有し、キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択され、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示す。このような方法を用いることで、有利に上述のルミネセント材料が提供され得る。従って、更なる一実施形態において、本発明はまた、上に規定される方法によって得ることが可能な、ここに規定されるルミネセント材料を提供する。一実施形態において、無機リガンドを有する量子ドットは、有機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給し、（開始液体内で）交換プロセスにて、無機キャッピング剤を有する上記ルミネセント量子ドットを供給することを有する方法によって取得され得る。
【００２５】
具体的な一実施形態において、交換プロセスは相間移動プロセスを有する。更に後述するこのような方法を用いることで、有機リガンドが効率的に無機リガンド（キャッピング剤）によって置換され得る。より更なる具体的な一実施形態において、無機キャッピング剤は、アルミン酸塩イオン（例えば、Ａｌ（ＯＨ）４−など）、錫酸塩イオン（例えば、ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−など）、（ヒ酸塩イオン（例えば、ＡｓＯ４３−、ＡｓＯ３３−など）、セレン酸塩イオン（例えば、ＳｅＯ４２−））、バナジウム酸塩イオン（例えば、ＶＯ３−、ＶＯ４３−など）、モリブデン酸塩イオン（例えば、ＭｏＯ４２−など）、タングステン酸塩イオン（例えば、ＷＯ４２−など）、及び亜鉛酸塩イオン（例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−など）のうちの１つ以上を有する。それに代えて、あるいは加えて、例えばリン酸塩イオンＰＯ４３−などのリン系エージェントが使用されてもよい。例えば、リン酸塩イオンを用いて良好な結果が得られた。
【００２６】
従って、更なる一実施形態において、この方法は、（ｉ）有機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給し、第１の液体内で、交換プロセス（特には、相間移動プロセス）にて、無機キャッピング剤を有する上記ルミネセント量子ドットを供給することを有する。従って、ＱＤ上の有機リガンドで開始し得るが、これらが、交換プロセスにて、無機リガンドで交換される。このような交換プロセスにおいて、無機リガンドでキャップされたものである量子ドットが、有機キャッピング剤（“リガンド”）が無機リガンドによって置換される処理にかけられる。
【００２７】
このような相間移動プロセスにおいては、有機リガンドを有するＱＤが（非極性）有機液体（例えばへプタン又はトルエンなど）中に溶解され、無機リガンドが、該有機液体とは（実質的に）混和できない別の液体中に溶解される。この別の液体は、例えば、水又はその他の極性溶媒とし得る。相間移動プロセスは、例えば触媒作用の分野において、技術的に知られている。極性溶媒の例は、例えば、酢酸エチル、テトラヒドラフラン（ＴＨＦ）、ジクロロメタン、アセトン、アセトニトリル（ＭｅＣＮ）、ジメチルホルムアミデ（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、酢酸、ｎ−ブタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、エタノール、メタノール、ギ酸、ホルムアミデ（ＦＡ；メタンアミデとしても知られている）、及び水である。２つ以上の極性溶媒の組み合わせも適用され得る（上述も参照）。従って、交換は典型的に、相間移動プロセスを介して行われ、有機溶媒中の元々のドットが、何らかの極性溶媒（例えば、水、ホルムアミデ）に溶解されている無機リガンドと結合され、二相系を生じさせる。そして、この系が、幾らかの時間にわたって完全に混合され（撹拌され、揺らされ、超音波処理され、等々）、その間に、元々の有機リガンドが無機リガンドによって置換され、ｑドットが極性相へと移動する。元々のリガンドは有機相にとどまり、例えば、有機溶媒を用いた洗浄（又はその他の分離プロセス）によって除去され得る。無機リガンド交換されたｑドットは、例えば、極性非溶媒（例えば、アセトニトリル又はエタノール）を付加することによって沈殿され、そして、例えば遠心分離によって、液体から分離される。故に、付加される液体は、特には、無機リガンド交換されたｑドットの沈殿を容易にする液体である。余分な無機リガンドを有する上澄みを処分した後、選択した極性溶媒（例えば、水）の中にｑドットが再分散され得る。この後者の液体が、最初の液体として使用され得る（あるいは、最初の液体の基礎となり得る）。有機溶媒は、ここではまた、第２の液体としても指し示される。特には、極性溶媒（無機リガンドのために使用される）、すなわち、第１の液体はアルカリ性である。
【００２８】
斯くして、第１の液体中の無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットが提供され得る。第１の液体は、特には、水又はその他の極性溶媒とし得る。しかしながら、その他の溶媒も可能である。この液体の選択は、共沈させるべき所望の塩に依存し得る。第１の液体はまた、複数の液体の組み合わせであってもよい。第１の液体の役割は、無機リガンドを有する量子ドットが当該液体中に良好に分散される液体を提供することである。
【００２９】
上述のように、無機キャッピングリガンドを有するルミネセント量子ドットが提供されると、オプションの沈殿プロセスが開始され得る。第１の液体中に（個々には）可溶であるが、一緒になると乏しい可溶性の塩を形成する２つ以上の塩を用いて、沈殿物質が形成される。従って、本発明の方法はまた、共沈プロセスにて、第１の液体からの沈殿物質を有する無機塩を沈殿させることを含む。沈殿物質は、共沈された無機塩によってホストされた量子ドットを有する。従って、共沈のため、少なくとも２つの塩が使用され得る。これらの塩のうちの１つ以上が、量子ドットの外層（後述も参照）と、或る元素を共通に有し得る。共沈により、全量子ドットのうちのかなりの部分が沈殿し得る。従って、“沈殿物質は前記量子ドットを有する”なる言い回しは、第１の液体内の全ての量子ドットが沈殿物質に含まれるといったことを意味するものではない。沈殿物質は、沈殿塩によって包み込まれた量子ドットのビーズを有し得る。従って、無機（塩）マトリクスが量子ドットをホストする。沈殿物質は、直径で約３０−６０ｎｍのナノスフェアを有し得る。これらのナノスフェアは、単一（又は複数）の量子ドットをホストし得る。
【００３０】
既に上述したように、量子ドットの外層（後述も参照）と、量子ドットがその中でホストされるマトリクスすなわち共沈塩との間に、化学的又は物理的な類似性が存在すると有利であると思われる。例えば、特には、ルミネセント量子ドットが外層を持ち、共沈プロセスにおいて、２つ以上の塩（Ｍ１−Ａ１；Ｍ２−Ａ２）が適用され、これらの塩のうちの少なくとも１つと外層とが或る元素を共通に有する。ここで、記号Ｍ１は、第１の塩の１つ以上のカチオンを記号表記し、Ｍ２は、第２の塩の１つ以上のカチオンを記号表記し、Ａ１は、第１の塩の１つ以上のアニオンを指し示し、Ａ２は、第２の塩の１つ以上のアニオンを指し示す。例えば、量子ドット上の硫化亜鉛コーティング（すなわち、ＺｎＳ外層）を仮定すると、Ｍ１カチオンは亜鉛とすることができ、Ａ２アニオンは、例えば塩化亜鉛と硫化ナトリウムとの組み合わせなどの硫化物とすることができる。どちらも独立には水に良好に溶け得るが、結合されるとき、硫化亜鉛が（共）沈殿する。このような共沈が、分散された量子ドットの存在下で行われるとき、量子ドットを含んだ沈殿物が形成される。メカニズムは、量子ドットの外層上で共沈形成が開始して、沈殿する粒子をもたらすというものである。共沈は、例えば、共沈の種類に応じて、温度を上昇又は低下させることによって容易にされ得る。さらに、共沈はまた、非溶媒を付加することによって容易にされ得る。共沈塩は、例えば、Ｍ１−Ａ２又はＭ２−Ａ１によって記号表記され得る。表記Ｍ１−Ａ１は、あらゆる種類のカチオン−アニオンの組み合わせを含むように選択されている。独立した開始塩Ｍ１−Ａ１及びＭ２−Ａ２は、独立には、最初の液体に十分に可溶性であり、すなわち、開始塩及び開始液体は、それらの塩が、例えば、ＲＴで少なくとも０．０５ｇ／ｌ、特には少なくとも０．１ｇ／ｌ、より特には少なくとも１ｇ／ｌ、より特には少なくとも５ｇ／ｌ、更に特にはＲＴで少なくとも１０ｇ／ｌなど、独立して十分に溶け得るように選択される。例えば、Ｎａ２Ｓの溶解度は、ＲＴの水の中で約４７．５ｇ／ｌである。
【００３１】
より更なる一実施形態において、この方法に、以下のうちの１つ以上が適用され、すなわち、（ｉ）共沈に使用される少なくとも２つの塩のうちの１つ以上と外層とが或る元素を共通に有すること、（ｉｉ）無機キャッピング剤と無機（塩）マトリクスとが或る元素を共通に有すること、及び（ｉｉｉ）量子ドットの外層と無機キャッピング剤とが或る元素を共通に有することのうちの１つ以上が適用される。従って、沈殿塩と外層とが或る元素を共通に有し得る。特に、それらは金属元素を共通に有し得る。しかしながら、それらはまた、Ｖａ族（１５族）又はＶＩａ族（１６族）元素を共通に有していてもよい。ＺｎＳの外層上のＺｎＳ沈殿塩の例では、沈殿塩と外層との双方が、金属元素（Ｚｎ）及びＶＩａ族元素（Ｓ）を共通に有する。共通の１つ以上の元素に加えて、あるいは代えて、ＱＤの外層との格子整合を持つ沈殿塩にも興味がある。
【００３２】
上述のように、開始液体はまた、複数の液体の組み合わせであってもよい。上述のような非溶媒が、共沈を改善あるいは高速化するために付加されるとき、この非溶媒もまた最初の液体に含められる。
【００３３】
上述のように、第１の液体はまた、複数の液体の組み合わせであってもよい。上述のような非溶媒が、共沈を改善あるいは高速化するために付加されるとき、この非溶媒もまた第１の液体に含められる。
【００３４】
この方法を用いることで、安定なルミネセント材料を提供することができると思われる。例えば、安定した且つ／或いは非吸湿性の塩にて共沈する（共沈）塩が選択され得る。また、ＱＤの外層の格子に整合する共沈生成物を提供する塩も選択され得る。特に、ＱＤの外層材料と同じ塩の共沈を選択することが可能であり得る。量子ドットは、又は、より正確に、それらの外層は、沈殿につながる沈殿塩がその上で成長する核生成層として機能し得る。
【００３５】
選択された塩は、特には水である第１の液体中に与えられ、（第１の液体中で）沈殿塩（すなわち、その中に（無機リガンドを有する）ＱＤが埋め込まれる無機マトリクス）を形成する。換言すれば、第１の液体内で沈殿物を形成することになる２つ以上の可溶性塩が選択される。従って、共沈プロセスにて適用される２つ以上の塩が、（個々の塩は第１の液体中に非常によく溶け得るとしても、）第１の液体中に比較的乏しくしか溶けない塩を形成する。従って、“共沈プロセスにて、開始液体からの沈殿物質を有する無機塩を沈殿させる”なる言い回しは、特には、共沈が始まるときに、開始液体が、共沈し得る２つ以上の塩と（無機キャッピング剤を有する）量子ドットとを有することを指し示す。斯くして形成される塩はまた、混合塩（又は混晶）であってもよい。
【００３６】
特に、沈殿塩の溶解度は、室温の水内で、０．１ｍｏｌ／ｌよりも低く、より特には０．０１ｍｏｌ／ｌよりも低く、より特には０．００１ｍｏｌ／ｌよりも低く、より更に特には０．０００１ｍｏｌ／ｌよりも低い。これはまた、沈殿塩又は無機マトリクスは概して、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＢｒ、ＮａＢｒ、ＫＢｒ、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＫＩ、Ｌｉ２ＳＯ４、Ｎａ２ＳＯ４、Ｋ２ＳＯ４、ＮａＮＯ３、Ｎａ３ＰＯ４、ＭｇＣｌ２、ＭｇＢｒ２、ＣａＣｌ２、ＣａＢｒ２、ＢａＣｌ２、Ｓｒ（ＮＯ３）２、Ｂａ（ＮＯ３）２、Ａｌ（ＮＯ３）３、ＡｌＣｌ３、ＳｒＣｌ２、ＺｎＣｌ２、ＳｎＣｌ２、ＣｄＣｌ２、酒石酸カリウムナトリウムなどのような塩の群からは選択されない、ということを意味する。当然ながら、これらの塩のうちの１つ以上が、無機マトリクス用の不溶性の塩の前駆体として使用され得る。
【００３７】
上述のように、共沈無機塩（マトリクス）を形成するために使用される２つ以上の塩の溶解度は、良好であることができ、特には少なくとも０．１ｍｏｌ／ｌ、より特には少なくとも０．５ｍｏｌ／ｌ、例えば少なくとも１ｍｏｌ／ｌであることができる。水の中で沈殿を形成する良く溶ける塩の例は、例えば、水の中で硫化亜鉛へと沈殿する塩化亜鉛と硫化ナトリウムである。
【００３８】
第１の液体は、例えば、少なくとも９５％の水のように少なくとも５０％の水を有する液体又は実質的に水のみなど、水性液体である。しかしながら、例えばＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミデ）、メチルホルムアミデ、ホルムアミデ、メタノール、エタノールなど、その他の液体も第１の液体として使用され得る（以下でも述べる更なる極性溶媒を参照）。例えば、ホルムアミデを用いて良好な結果が得られた。当然ながら、２つ以上の（極性）液体（オプションで水を含む）の組み合わせも（第１の液体として）適用され得る。従って、一実施形態において、開始液体は実質的に水を含まない。そのような実施形態において、共沈は特にまた、例えば不活性雰囲気内など、実質的にウォーターフリーの環境で実行される。不活性雰囲気の例は、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅなどとすることができ、これらはグローブボックス内で適用され得る。
【００３９】
また、ルミネセント材料の総重量に対して例えば１ｗｔ％未満、特には０．１ｗｔ％未満など、又は、量子ドットの総重量に対して有機キャッピング剤の量が１ｗｔ％未満であるなど、有機材料の実質的な不存在により、厳しい光学条件下でのルミネセント材料の安定性が非常に良好であり得る。従って、高い量子効率と高い安定性とを有するオール無機のルミネセント材料が提供され得る。本発明を用いて、初めて、量子ドットに基づくオール無機のマイクロ（粒子状）ルミネセント材料が提供され、これは、効率的であり得るとともに、水分及び／又は酸素に対して安定であり得る。ここに記載される封入方法によって量子効率は（実質的に）影響されずに、量子ドットが十分に遮蔽されるようである。
【００４０】
具体的な一実施形態において、ルミネセント量子ドットは、特にはＺｎＳを有する外層を持ち、上記少なくとも２つの塩は、特には、第１の亜鉛塩と第２の非亜鉛塩とを有し、第１の亜鉛塩は亜鉛カチオンを有し、第２の非亜鉛塩はアニオンを有し、これらの亜鉛カチオンとアニオンとが、第１の液体中で不溶性の塩を形成する。このような実施形態において、第１の液体が水である場合、硫化亜鉛（ＺｎＳ；閃亜鉛鉱）共沈が、量子ドットを包み込んで形成され得る。用語“非亜鉛塩”は、亜鉛を有しない塩を表す。
【００４１】
しかしながら、本発明は上述のリガンドに限定されるものではない。さらに、使用され得るリガンドはまた、例えば、ＺｎＣｌ４２−（テトラクロロジンケート）及びＺｎ（ＮＯ３）４２−（四硝酸ジンケート）からなる群から選択され得る。使用され得るリガンドはまた、例えば、ＳｎＯ３−、ＳｎＯ３２−、及びＳｎＯ４４−からなる群から選択され得る。使用され得る更なるリガンドは、例えば、例えばＰＯ３３−、ＰＯ４３−（リン酸塩）、ＰＯＣｌ３、Ｐ２Ｏ７４−、Ｐ３Ｏ１０５−などのリン系の基（リガンド）及びインジウム系の基（リガンド）からなる群から選択され得る。オプションで、使用され得るリガンドはまた、例えば、Ｃｄ（ＯＨ）４２−等のカドミウム系の基（リガンド）からなる群から選択されてもよい。しかしながら、ＯＨ−も（無機キャッピングリガンドとして）適用され得る。当然ながら、２つ以上の（無機キャッピング）リガンドの組み合わせが適用されてもよい。従って、例えば（Ｚｎ（ＯＨ）４２−、ＳｎＯ３−、又はＰＯ３３−などのような）上述のものなど、Ｐ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｓ、Ａｓ、Ｔｌ、Ｓｂ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｉｎなどのうちの１つ以上を有する複合アニオンが適切なものとなり得る。しかしながら、カチオンもリガンドとして使用され得る。また、帯電したリガンド又はキャッピング要素だけが使用され得るわけではない。電荷を帯びていないキャッピング要素も適用され得る。用語“キャッピングリガンド”又は“キャッピング要素”はまた、複数の異なるキャッピングリガンドをも表し得る。従って、用語“キャッピングリガンド”は、（外層に関連付けられる）少なくとも１つの種類のキャッピングリガンドが存在することを指し示すために使用される。
【００４２】
特に、無機リガンド及び沈殿塩（又は沈殿されるべき塩）は、特に焼結又はアニール（後述を参照）の後に、量子ドットの外層（上述も参照）と格子不整合を有しない又は低い格子不整合を有するような、量子ドットの囲いを提供するように選択される。
【００４３】
リガンド交換の後、且つ場合により共沈の後、分離プロセスにて、（沈殿）物質が第１の液体から分離され、（粒子状）ルミネセント材料が提供され得る。これは、ろ過、デキャンティング（静かに移すこと）、遠心分離（及びデキャンティング）などのような、技術的に知られたプロセスで行われ得る。また、斯くして得られた材料は、洗浄及び／又は乾燥され得る。概して、乾燥プロセスが含められる。
【００４４】
リガンド交換後の量子ドットが無機マトリクスに埋め込まれ得る。従って、本発明はまた、量子ドットに基づくルミネセント材料の製造の方法を提供し、当該方法は、（ｉ）有機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給し、第１の液体内で、交換プロセスにて、無機キャッピング剤を有する上記ルミネセント量子ドットを供給することであり、キャッピング剤は、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎを有し、Ｍは、Ｂ、Ａｌ、Ｐ、Ｓ、Ｖ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｔａ、及びＷからなる群から選択され、ｘ≧１、ｙ＋ｚ≧１であり、ｎは、前記キャッピング剤の正電荷又は負電荷を指し示す、供給することと、（ｉｉ）無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを無機マトリクスに埋め込むこととを有する。無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを埋め込むため、とりわけ共沈プロセスが適用され得るが、その他のプロセスも適用され得る。斯くして、粒子状である又は粒子状にされ得る固形のルミネセント材料が提供され得る。従って、本発明の方法はまた、無機マトリクスに埋め込まれた、無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを粒子状にすることを含み得る。無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを無機マトリクス（又はホストマトリクス）に埋め込む前に、沈殿（共沈）、又は沈殿物若しくは液体を除去することを含め、技術的に知られた方法によって、量子ドットが（第１の）液体から分離され得る。
【００４５】
斯くして得られた材料（共沈を含む方法又は他の方法によって得ることができる）は、例えば、より均一な粒子サイズを得るため、又は大きめ若しくは小さめの粒子サイズを得るために、更に処理され得る。従って、乾燥、加圧、破砕、シンター、焼結、アニールなどが、更なる処理の部分となり得る。故に、具体的な一実施形態において、分離プロセスの後に、沈殿物質が更に、特には０．５−４０μｍの範囲内の数値平均粒子サイズを持った、（粒子状）ルミネセント材料を提供するプロセスにかけられる。
【００４６】
焼結及びアニールは、塩（特には沈殿塩）の結晶化度が改善され得るので、安定性を向上させ得る。また、共沈法の場合、ｑドットと周囲の沈殿塩との間の接続が、これによって向上され得る。
【００４７】
焼結及び／又はアニールの後、この材料は、特には０．５−４０μｍの範囲内の数値平均粒子サイズを持った、（粒子状）ルミネセント材料を提供するように更に処理され得る。粒子サイズは、例えば、ＳＥＭ若しくはＴＥＭを用いて評価されることができ、あるいはオプションで、レーザ散乱のような技術的に知られたその他の技術を用いて評価され得る。
具体的な一実施形態において、アニールは、例えば特には２００−３５０℃など、少なくとも１５０−４００℃の温度範囲内で行われ得る。また、（このような）アニールは、特に、不活性雰囲気又は周囲空気の中で行われ得る。驚くべきことに、周囲空気中で、特には２５０−３５０℃の範囲内の温度までで、良好な結果が得られた。また、共沈（及び分離）後の材料が、例えば上述の粒子状材料を得るために、例えばとりわけアニール及び／又は加熱、錠剤化などによって圧縮されてもよい。
【００４８】
当然ながら、本発明の方法はまた、異なるタイプの量子ドットを有する（（沈殿）塩）マトリクスを提供することにも適用され得る。例えば、これは、第１の液体が異なるタイプの量子ドットを有するときに達成され得る。従って、一実施形態において、本発明はまた、異なるタイプのルミネセント量子ドットが青色光又はＵＶ光での励起を受けて異なる発光スペクトルを持つとした、少なくとも２つの異なるタイプのルミネセント量子ドットが提供される方法を提供する。上述のように、マトリクスは、（１つ以上の）ＱＤが中に埋め込まれた共沈塩を有する。マトリクスはまた、（一緒に共沈される）異なるマトリクス塩の組み合わせであってもよい。
【００４９】
より更なる一実施形態において、ルミネセント材料は更に、例えば層（例えば膜など）又は塊を提供するよう、母材（非共沈物質の場合の一次的なマトリクス、及び共沈物質の場合の二次的なマトリクス）に包囲される。故に、この母材は、例えば、粒子状ルミネセント材料の複数の粒子を有し得る。この母材は、特には、透過性の母材とすることができ、また、無機特性のもの又は有機特性のものとし得る。例えば、この母材は、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（プレキシグラス若しくはパースペクス）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴＧ（グリコール修飾ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、及びＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）からなる群から選択される１つ以上の材料を有し得る。しかしながら、他の一実施形態において、導波路は無機材料を有し得る。好適な無機材料は、ガラス、（溶融）石英、透過性のセラミック材料、及びシリコーンからなる群から選択される。無機部分及び有機部分の双方を有するハイブリッド材料も適用され得る。導波路の材料として特に好適なのは、ＰＭＭＡ、透明ＰＣ、シリコーン、又はガラスである。特にシリコーンが興味深いが、ＰＤＭＳ及びポリシルセスキオキサンもそうである。
【００５０】
従って、（粒子状）ルミネセント材料が、このような母材に埋め込まれ得る。一実施形態において、ＬＥＤドームが、（粒子状）ルミネセント材料が埋め込まれたこのような母材（二次的なマトリクス）を有する。従って、本発明はまた、ここに規定されるような又はここに規定される方法によって得られるような（粒子状）ルミネセント材料が埋め込まれた母材を有する波長コンバータ素子を提供する。
【００５１】
ここに記載されるような母材それ自体、沈殿塩それ自体、及びリガンドそれ自体は、一般に、青色及び／又はＵＶ照射の下で非発光性である。しかしながら、他の実施形態において、これらのうちの１つ以上も、青色及び／又はＵＶ照射の下で発光性であってもよい。しかしながら、その中に含有される量子ドットが（所望の）ルミネセンスを提供し得る。
【００５２】
従って、本発明はまた、（粒子状）ルミネセント材料が埋め込まれた母材を有する波長コンバータ素子を提供する。さらに、本発明はまた、ルミネセント材料の製造のためのここに規定される方法であって、（波長コンバータ素子を提供するように）母材でルミネセント材料を包み込むことを更に有する方法を提供する。上述のように、この波長コンバータ素子は、例えば、膜などの層、特にはポリマー層、又はドームなどの塊とすることができる（として構成されることができる）。それに代えて、あるいは加えて、波長コンバータ素子はまた、レンズ又はリフレクタであってもよい（として構成されてもよい）。従って例えば、例えばＺｎＳなどの沈殿塩内のＱＤの粉末が作製されると、その粉末を例えばシリコーンなどの別の二次的なマトリクス内に容易に混合して、例えばそれをＬＥＤ（ダイ）上にディスペンスすることができる。換言すれば、このアプローチの、安定性と並ぶ別の１つの利益は、それをナノ粉末に代えてマイクロ粉末にすることにより、ＱＤの処理性の向上が提供されることである。それは、他のコンベンショナルな蛍光体として取り扱われ得る。従って、ここに記載の製造物の１つは、無機塩内に封入された量子ドットに基づくルミネセント材料である。このような粒子状ルミネセント材料は、例えばシリコーンなどの従来からのＬＥＤマトリクス材料の中に混ぜられ得る。これが意味することは、このＱＤ材料は処理が遥かに容易であり、従来の蛍光体と同様に処理可能であるということである。この粉末は、例えば、処理を更に容易にするために、例えばＹＡＧ：Ｃｅ粉末と混ぜ合わされ得る。しかしながら、その他の（コンベンショナルな）蛍光体も考え付き得る。従って、この新しいルミネセント材料は、更なる封止の必要性なく、従来の粒子状ルミネセント材料のように使用及び処理されることができる。
【００５３】
より更なる一態様において、本発明は、量子ドットに基づく（粒子状）ルミネセント材料を提供し、量子ドットは無機キャッピング剤を有し、当該ルミネセント材料は、無機キャッピング剤を有する量子ドットをホストする無機（塩）マトリクスをオプションで持つ粒子を有する。特に、本発明はまた、量子ドットに基づく（粒子状）ルミネセント材料を提供し、量子ドットは無機キャッピング剤を有し、当該（粒子状）ルミネセント材料は、無機キャッピング剤を有する量子ドットをホストする無機（塩）マトリクスをオプションで持つ粒子を有し（ルミネセント量子ドットは外層を有し）、特に、オプションの無機（塩）マトリクスの無機塩と（量子ドットの）外層とが或るカチオンを共通に有する。
【００５４】
共沈後に、斯くして得られるルミネセント材料は、粒子状であり、あるいは（これに限られないが例えば破砕を含む技術的に知られた方法を用いて）粒子状にされ得る。更なる実施形態において、ルミネセント量子ドットは、ルミネセント材料の粒子内に分散されている。また特に、特には共沈されたルミネセント材料の粒子である粒子は、例えば、特には１−３０μｍ、より特には１．５−２５μｍなど、０．５−４０μｍの範囲内の数値平均粒子サイズを持ち得る。粒子は、例えば約５０ｎｍ程度などの、より小さい粒子の集合体であり得る（上述も参照）。（粒子状）ルミネセント材料は、当該（粒子状）ルミネセント材料の総重量に対して０．００１−２５ｗｔ％、特には０．１−５ｗｔ％、の範囲内の量子ドットを有し得る。共沈プロセスを用いることで、このような粒子を比較的容易に作製し得る。
【００５５】
特に、ルミネセント材料は、ここに記載の方法によって製造され得る。従って、更なる一実施形態において、（粒子状）ルミネセント材料は、ここに規定される方法によって得ることができる。
【００５６】
より更なる一態様において、本発明はまた、光源と、ここに規定される（粒子状）ルミネセント材料とを有する照明デバイスを提供し、光源は、（粒子状）ルミネセント材料を照らすように構成される。ここでは、ＱＤは波長コンバータナノ粒子として適用される。故に、ルミネセント材料は、特に、光源光の少なくとも一部をルミネセント材料光へと変換するように構成された波長コンバータとして構成される。
【００５７】
更なる実施形態において、量子ドットは、特にはシェルがＺｎＳを有した、コア−シェル型のものである。また、特に、無機キャッピング剤を有する量子ドットを（斯くして）ホストする無機（塩）マトリクスもＺｎＳを有する。
【００５８】
用語“量子ドット”又は“ルミネセント量子ドット”はまた、異なるタイプの量子ドットの組み合わせ、すなわち、異なるスペクトル特性を持つ量子ドットの組み合わせをも表し得る。ＱＤは、ここではまた、“波長コンバータナノ粒子”としても指し示される。用語“量子ドット”は、特に、（例えばＵＶ放射線などの好適な放射線での励起を受けて）ＵＶ、可視、及びＩＲのうちの一つ以上で発光する量子ドットを表す。ここでは波長コンバータナノ粒子として指し示される量子ドット又はルミネセントナノ粒子は、例えば、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、  ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、及びＨｇＺｎＳＴｅ（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）からなる群から選択されるＩＩ−ＶＩ族化合物半導体量子ドットを有し得る。他の一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、例えば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、及びＩｎＡｌＰＡｓ（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）からなる群から選択されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体量子ドットとし得る。より更なる一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、例えば、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＧａＳ２、ＣｕＧａＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＡｇＧａＳ２、及びＡｇＧａＳｅ２（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）からなる群から選択されるＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２黄銅鉱型半導体量子ドットとし得る。より更なる一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、例えば、ＬｉＡｓＳｅ２、ＮａＡｓＳｅ２、及びＫＡｓＳｅ２（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）からなる群から選択されるものなどの、Ｉ−Ｖ−ＶＩ２半導体量子ドット（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）とし得る。より更なる一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、あとエバＳｂＴｅなどのＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ粒子（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）とし得る。具体的な一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、ＩｎＰ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅＴｅ、ＡｇＩｎＳ２、及びＡｇＩｎＳｅ２（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）からなる群から選択される。より更なる一実施形態において、ルミネセントナノ粒子は、例えば、ＺｎＳｅ：Ｍｎ、ＺｎＳ：Ｍｎなど、内部にド���パントを有する上述の材料から選択されるＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−Ｖ、Ｉ−ＩＩＩ−Ｖ、及びＩＶ−ＶＩ族化合物半導体ナノ結晶（からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット）の群のうちの１つとし得る。ドーパント元素は、Ｍｎ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｅｕ、Ｓ、Ｐ、Ｃｕ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｔｂ、Ｓｂ、Ｓｎ、及びＴｌから選択され得る。ここで、ルミネセントナノ粒子ベースのルミネセント材料はまた、例えばＣｄＳｅとＺｎＳｅなど、複数の異なるタイプのＱＤを有していてもよい。
【００５９】
ＩＩ−ＶＩ族量子ドットを使用することが特に有利であると思われる。従って、一実施形態において、半導体ベースのルミネセント量子ドットは、特に、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、及びＨｇＺｎＳＴｅからなる群から選択されるＩＩ−ＶＩ族量子ドット、より特にはＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、及びＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳからなる群から選択されるＩＩ−ＶＩ族量子ドットを有する。
【００６０】
ルミネセントナノ粒子（コーティングなし）は、例えば、２−２０ｎｍ、特には２−１０ｎｍ、より特には２−５ｎｍなどの、約２−５０ｎｍの範囲内の寸法を有することができ、特に、これらのナノ粒子のうちの少なくとも９０％がそれぞれ、指し示した範囲内の寸法を有する（すなわち、これらのナノ粒子のうちの少なくとも９０％が、２−５０ｎｍの範囲内の寸法を有し、特には、これらのナノ粒子のうちの少なくとも９０％が、２−５ｎｍの範囲内の寸法を有する）。用語“寸法”は、特に、ナノ粒子の形状に応じて、長さ、幅、及び直径のうちの１つ以上に関係する。
【００６１】
実施形態において、波長コンバータナノ粒子は、約１から約１０００ナノメートル（ｎｍ）の範囲内の、そして好ましくは、約１から約１００ｎｍの範囲内の平均粒子サイズを有する。一実施形態において、ナノ粒子は、約１から約２０ｎｍの範囲内の平均粒子サイズを有する。一実施形態において、ナノ粒子は、約１から約１０ｎｍの範囲内の平均粒子サイズを有する。
【００６２】
典型的なドットは、例えばセレン化カドミウム、硫化カドミウム、インジウム砒素、及びインジウム燐などの二元合金からなる。しかしながら、ドットはまた、例えば硫化カドミウムセレンなどの三元合金からなってもよい。これらの量子ドットは、１０乃至５０原子の直径で、量子ドット体積の中に僅か１００乃至１００，０００原子を含有し得る。これは、約２−１０ナノメートルに相当する。例えば、約３ｎｍの直径を持つ例えばＣｄＳｅ、ＩｎＰ、又はＣｕＩｎＳｅ２などの球状粒子が提供され得る。ルミネセントナノ粒子（コーティングなし）は、１つの次元で１０ｎｍ未満のサイズで、球状、立方体、ロッド、ワイヤ、ディスク、マルチパッドなどの形状を有し得る。例えば、２０ｎｍの長さと４ｎｍの直径とを持つＣｄＳｅのナノロッドが提供され得る。従って、一実施形態において、半導体ベースのルミネセント量子ドットは、コア−シェル型量子ドットを有する。更なる他の一実施形態において、半導体ベースのルミネセント量子ドットは、ドット・イン・ロッド型ナノ粒子を有する。異なるタイプの粒子の組み合わせも適用され得る。ここで、用語“異なるタイプ”は、異なる種類の半導体ルミネセント材料だけでなく、異なる幾何学構成にも関係し得る。従って、（上述の）量子ドット又はルミネセントナノ粒子のうちの２つ以上の組み合わせも適用され得る。
【００６３】
一実施形態において、ナノ粒子は、第１の半導体材料を有するコアと、コアの表面の少なくとも一部を覆って配設された、第２の半導体材料を有するシェルと、を含む半導体ナノ結晶を有し得る。コアとシェルとを含む半導体ナノ結晶はまた、“コア／シェル”半導体ナノ結晶として参照される。特に、コアとして、上述の材料のうちの何れかが使用され得る。故に、“からなる群からコアが選択されるコア−シェル型量子ドット”なる言い回しは、上で挙げた量子ドット材料のうちの一部にて適用される。用語“コア−シェル”はまた、勾配合金シェルやドット・イン・ロッドなどを含め、“コア−シェル−シェル”などをも表し得る。
【００６４】
例えば、半導体ナノ結晶は、式ＭＸを持つコアを含むことができ、ただし、Ｍは、カドミウム、亜鉛、マグネシウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、又はこれらの混合物とすることができ、Ｘは、酸素、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、砒素、アンチモン、又はこれらの混合物とすることができる。半導体ナノ結晶コアとしての使用に適した材料の例は、以下に限られないが、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＧａＳｂ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、以上のうちの何れかを含む合金、及び／又は以上のうちの何れかを含む混合物を、三元及び四元の混合物若しくは合金を含めて、含む。
【００６５】
シェルは、コアの組成と同じ又は異なる組成を持つ半導体材料とし得る。シェルは、コアの表面上の半導体材料のオーバーコート（上塗り）を有し、半導体ナノ結晶は、ＩＶ族元素、ＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩＩ−Ｖ族化合物、ＩＶ−ＶＩ族化合物、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族化合物、ＩＩ−ＩＶ−ＶＩ族化合物、ＩＩ−ＩＶ−Ｖ族化合物、以上のうちの何れかを含む合金、及び／又は以上のうちの何れかを含む混合物を、三元及び四元の混合物若しくは合金を含めて、含むことができる。例は、以下に限られないが、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＳｅ、ＧａＳｂ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、Ｇｅ、Ｓｉ、以上のうちの何れかを含む合金、及び／又は以上のうちの何れかを含む混合物を含む。例えば、ＣｄＳｅ又はＣｄＴｅの半導体ナノ結晶上に、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、又はＣｄＳのオーバーコーティングを成長させることができる。オーバーコーティングプロセスは、例えば、米国特許６３２２９０１号に記載されている。オーバーコーティング中に反応混合物の温度を調節し、且つコアの吸収スペクトルをモニタリングすることにより、高い量子発光効率及び狭いサイズ分布を有するオーバーコートされた材料を得ることができる。オーバーコーティングは、１つ以上の層を有し得る。オーバーコーティングは、コアの組成と同じ又は異なる少なくとも１つの半導体材料を有する。好ましくは、オーバーコーティングは、約１モノレイヤから約１０モノレイヤまでの厚さを有する。オーバーコーティングはまた、１０モノレイヤよりも大きい厚さを有していてもよい。一実施形態において、２つ以上のオーバーコーティングがコア上に含められ得る。
【００６６】
一実施形態において、周囲の“シェル”材料は、コア材料のバンドギャップよりも大きいバンドギャップを有し得る。他の特定の実施形態において、周囲のシェル材料は、コア材料のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有し得る。
【００６７】
一実施形態において、シェルは、“コア”基材の原子間隔に近い原子間隔を有するように選択され得る。他の特定の実施形態において、シェル材料とコア材料とが同じ結晶構造を有し得る。
【００６８】
半導体ナノ結晶（コア）シェル材料の例は、限定することなく、赤色（例えば、（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ（コア）シェル）、緑色（例えば、（ＣｄＺｎＳｅ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェルなど）、及び青色（例えば、（ＣｄＳ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェル）を含む（半導体に基づく具体的な波長コンバータナノ粒子の例に関して上述の更に参照）。
【００６９】
一実施形態において、半導体ナノ結晶は好ましくは、例えば国際公開第２０１１／０３１８７１号に記載されているように、それに付着されたリガンドを有する。一実施形態において、リガンドは、成長プロセスにおいて使用される配位性溶媒に由来し得る。一実施形態において、過剰な競合配位基への繰り返し露出によって表面が修飾されて、オーバーレイヤが形成され得る。
【００７０】
例えば、キャッピングされた半導体ナノ結晶の分散液が、例えばピリジンなどの配位性有機化合物で処理されて、ピリジン、メタノール、及び芳香族化合物の中では容易に分散するが脂肪族溶媒中ではもはや分散しない結晶子が生成され得る。このような表面交換プロセスは、半導体ナノ結晶の外表面に配位する又はそれに化学結合することが可能な何らかの化合物（例えば、カルボン酸、ホスフィン、チオール、アミン、及びリン酸塩を含む）を用いて行われ得る。半導体ナノ結晶は、その表面に対して親和性を示し且つ半導体ナノ結晶が懸濁あるいは分散されている液体媒体に対して親和性を持つ部分内で終端する短鎖ポリマーに晒され得る。このような親和性は、懸濁液の安定性を向上させるとともに、半導体ナノ結晶の凝集を妨げる。
【００７１】
より具体的には、配位リガンドは式：
（Ｙ−）ｋ−ｎ−（Ｘ）−（−Ｌ）ｎ
を有し得る。ここで、ｋは、２、３、４、又は５であり、ｎは、ｋ−ｎがゼロより小さくならないように、１、２、３、４、又は５であり、Ｘは、Ｏ、ＯＳ、Ｏ−Ｓｅ、Ｏ−Ｎ、Ｏ−Ｐ、Ｏ−Ａｓ、Ｓ、Ｓ＝Ｏ、ＳＯ２、Ｓｅ、Ｓｅ＝Ｏ、Ｎ、Ｎ＝Ｏ、Ｐ、Ｐ＝Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ａｓ、又はＡｓ＝Ｏであり、Ｙ及びＬは各々独立に、Ｈ、ＯＨ、アリール、ヘテロアリール、又は、場合により、少なくとも１つの二重結合、少なくとも１つの三重結合、若しくは少なくとも１つの二重結合及び１つの三重結合を含んだ、直鎖若しくは分岐鎖のＣ２−１８炭化水素鎖である。この炭化水素鎖は、場合により、１つ以上のＣ１−４アルキル、Ｃ２−４アルケニル、Ｃ２−４アルキニル、Ｃ１−４アルコキシ、ヒドロキシル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、Ｃ３−５シクロアルキル、３−５員ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ１−４アルキルカルボニルオキシ、Ｃ１−４アルキルオキシカルボニル、Ｃ１−４アルキルカルボニル、又はホルミルで置き換えられ得る。この炭化水素鎖はまた、場合により、−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒａ）−、−Ｎ（Ｒａ）−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｒａ）−、−Ｎ（Ｒａ）−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｒｂ）−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｐ（Ｒａ）−、又は−Ｐ（Ｏ）（Ｒａ）−によって中断され得る。Ｒａ及びＲｂの各々は独立に、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ヒドロキシルアルキル、ヒドロキシル、又はハロアルキルである。アリール基は、置換又は非置換の環状芳香族基である。例は、フェニル、ベンジル、ナフチル、トリル、アントラシル、ニトロフェニル、又はハロフェニルを含む。ヘテロアリール基は、例えばフリル、ピリジル、ピロリル、フェナントリルなど、リング内に１つ以上のヘテロ原子を有するアリール基である。更なるリガンドは、特に、オレイン酸、トリオクチルホスフィン、トリオクチルホスフィンオキシドのうちの１つ以上とし得る。従って、リガンドは、特に、酸、アミン、ホスフィン、酸化ホスフィン、及びチオールから選択され得る。
【００７２】
好適な配位リガンドは、商業的に購入することができ、あるいは、例えばＪ．Ｍａｒｃｈ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙに記載されているような通常の合成有機技術によって調合することができる。その他のリガンドが、２００３年８月１５日に出願され２００７年１月９日に米国特許第７１６０６１３号として発行された米国特許出願第１０／６４１２９２号に記載されており、その全体をここに援用する。リガンドのその他の例は、ベンジルホスホン酸、ベンジル基のリング上に少なくとも１つの置換基を含むベンジルホスホン酸、このような酸の共役塩基、及び以上のうちの１つ以上を含む混合物を含む。一実施形態において、リガンドは、４−ヒドロキシベンジルホスホン酸、この酸の共役塩基、又はこれらの混合物を有する。一実施形態において、リガンドは、３，５−ジ−テリ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル−ホスホン酸、この酸の共役塩基、又はこれらの混合物を有する。本発明で有用であり得るリガンドの更なる例が、２００８年９月１２日に出願されたＢｒｅｅｎなどの国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０１０６５１号“Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”及び２００９年７月２８日に出願されたＢｒｅｅｎなどの国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／００４３４５号“Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉ−  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｌｉｇａｎｄ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ”に記載されており、これらの各々をここに援用する。
【００７３】
上述の有機リガンドは、例えば有機溶媒内で、それとともにＱＤが開始し得るリガンドであり、交換プロセスで無機リガンドに交換され得るものである。
【００７４】
波長コンバータ又は波長コンバータ素子（又は、より正確には、波長コンバータナノ粒子）は、放射線的に光源（又は、上述のように、複数の光源）に結合される。用語“放射線的に結合される”は、特に、光源と波長コンバータとが、光源によって放たれた放射線の少なくとも一部が波長コンバータによって受け取られる（及び少なくとも部分的にルミネセンスへと変換される）ように互いに関連付けられることを意味する。用語“ルミネセンス”は、光源の光源光による励起を受けて波長コンバータナノ粒子が放つ発光を表す。このルミネセンスは、ここではまた、コンバータ光（少なくとも可視光を含む。後述も参照）としても指し示される。
【００７５】
波長コンバータはまた、一般に、光源の下流に配置される。用語“上流”及び“下流”は、光生成手段（ここでは特には光源）からの光の伝播に対するアイテム又は機構の配置に関係し、光生成手段からの光ビーム内の第１の位置に対して、光生成手段にいっそう近い光ビーム内の第２の位置が“上流”であり、光生成手段から更に離れた光ビーム内の第３の位置が“下流”である。
【００７６】
このデバイスは、特に、デバイス光を生成するように構成され、デバイス光は、少なくともコンバータ光を有するが、場合により、（残存する）光源光をも有し得る。例えば、波長コンバータは、光源光を部分的にのみ変換するように構成され得る。そのような例において、デバイス光は、コンバータ光と光源光とを有し得る。しかしながら、他の一実施形態において、波長コンバータは、全ての光源光を変換するようにも構成され得る。
【００７７】
従って、具体的な一実施形態において、照明デバイスは、光源光とコンバータ光との双方を有する照明デバイス光を提供するように構成され、例えば、前者は青色光であり、後者は、黄色光、又は黄色及び赤色光、又は緑色及び赤色光、又は緑色、黄色及び赤色光を有する。具体的な更なる他の一実施形態において、照明デバイスは、コンバータ光のみを有する照明デバイス光のみを提供するように構成される。これは、例えば、（特に、透過モードにおいて、）波長コンバータを照射する光源光が、波長コンバータの下流側を、変換された光としてのみ立ち去る（すなわち、波長コンバータに侵入する全ての光源光が波長コンバータによって吸収される）ときに起こり得る。
【００７８】
用語“波長コンバータ”はまた、複数の波長コンバータに関係し得る。これらは、互いの下流に配置され得るが、互いの隣に（場合により更には、直に隣接し合う波長コンバータとして物理的に接触して）配置されてもよい。それら複数の波長コンバータは、一実施形態において、異なる光学特性を持つ２つ以上のサブセットを有し得る。例えば、１つ以上のサブセットが、緑色光のような、第１のスペクトル光分布を持つ波長コンバータ光を生成するように構成され得るとともに、１つ以上のサブセットが、赤色光のような、第２のスペクトル光分布を持つ波長コンバータ光を生成するように構成され得る。３つ以上のサブセットが適用されてもよい。異なる光学特性を持つ異なるサブセットを適用するとき、例えば、白色光が提供され、且つ／或いは、デバイス光（すなわち、コンバータ光と、場合により残存する光源光）の色が波長コンバータの下流に残る。特に、複数の光源が適用され、それらのうちの２つ以上のサブセットが個別に制御され、それらが、異なる光学特性を持つ２つ以上の波長コンバータサブセットと放射線的に結合されるとき、デバイス光の色は調整可能とし得る。白色光を作るためのその他のオプションも可能である（後述も参照）。
【００７９】
照明デバイスは、例えば、オフィス照明システム、家庭応用システム、店舗照明システム、家庭照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバ応用システム、投影システム、自発光ディスプレイシステム、ピクセル化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告標識システム、医療照明応用システム、インジケータ標識システム、装飾照明システム、可搬式システム、自動車応用、グリーン家庭照明システム、園芸照明、又はＬＣＤバックライトの一部であるか、それに適用されるかし得る。
【００８０】
上述のように、照明ユニットは、ＬＣＤ表示装置内のバックライトユニットとして使用され得る。従って、本発明はまた、バックライトユニットとして構成されたここに規定の照明ユニットを有するＬＣＤ表示装置を提供する。本発明はまた、更なる一態様において、ここに規定される照明デバイスを１つ以上含んだバックライトユニットを有する液晶ディスプレイ装置を提供する。
【００８１】
好ましくは、光源は、動作中に少なくとも、２００−４９０ｎｍの範囲から選択された波長の光（光源光）を放つ光源であり、特には、動作中に少なくとも、４００−４９０ｎｍの範囲、より特には、４４０−４９０ｎｍの範囲、から選択された波長の光を放つ光源である。この光が部分的に波長コンバータナノ粒子によって使用され得る（更に後述も参照）。従って、具体的な一実施形態において、光源は青色光を生成するように構成される。
【００８２】
具体的な一実施形態において、光源は、ソリッドステートＬＥＤ光源（例えば、ＬＥＤ又はレーザダイオードなど）を有する。用語“光源”はまた、例えば２−２０個の（ソリッドステート）ＬＥＤ光源など、複数の光源にも関係し得る。従って、用語ＬＥＤも複数のＬＥＤを表し得る。
【００８３】
ここでは特に量子ドットに関して本発明を説明している。しかしながら、本発明はまた、（その他の）ルミネセントナノ粒子又は波長コンバータナノ粒子に関しても使用され得る。ナノ粒子は、ＵＶ光及び／又は青色光による励起を受けてスペクトルの可視部分の少なくとも一部内でのルミネセンスを提供するように構成され得る波長コンバータナノ粒子である。従って、これらの粒子は、ここでは、波長コンバータナノ粒子としても指し示され、ＱＤ（量子ドット）はその中の特定の一実施形態である。従って、更なる他の一態様において、用語ＱＤ及び同様な用語は、ルミネセントナノ粒子又は波長コンバータナノ粒子へと一般化され得る。例は、例えば、ナノ粒子として古典的なルミネセント材料である。
【００８４】
例えば“実質的に全ての光”又は“実質的に構成される”などにおける、ここでの用語“実質的に”は、当業者によって理解されるものである。用語“実質的に”はまた、“全体的に”、“完全に”、“全て”などを持つ実施形態をも含み得る。従って、実施形態において、実質的にという形容詞は除去されてもよいことがある。適用可能な場合、用語“実質的に”はまた、９０％以上に関係し、例えば、９５％以上、特には９９％以上、より特には、１００％を含め、９９．５％以上などに関係し得る。用語“有する”は、用語“有する”が“からなる”を意味する実施形態をも含む。用語“及び／又は”は、特に、“及び／又は”の前後に述べられるアイテムのうちの１つ以上に関係する。例えば、“アイテム１及び／又はアイテム２”なる言い回し及び同様の言い回しは、アイテム１とアイテム２との一方又は双方に関係し得る。用語“有している”は、一実施形態において、“からなっている”を表し得るが、他の一実施形態においてはまた、“規定される種を少なくとも含んでいるとともにオプションで１つ以上のその他の種を含んでいる”をも表し得る。
【００８５】
さらに、本明細書中及び請求項中の第１、第２、第３などの用語は、同様の要素同士の間で区別するために使用されており、必ずしも順次的又は時間的な順番を記述するものではない。理解されるべきことには、そのように使用される用語は、適当な状況下で相互に交換可能であり、ここに記載される本発明の実施形態は、ここに記載あるいは図示されるもの以外の順序での操作が可能である。
【００８６】
ここでのデバイスは、とりわけ、動作において記述されている。当業者に明らかなように、本発明は、動作の方法又は動作中のデバイスに限定されない。
【００８７】
なお、上述の実施形態は、本発明を限定ではなく例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、数多くの他の実施形態を設計することができるであろう。請求項において、括弧内に置かれた何れの参照符号も、請求項を限定するものとして解されるべきでない。動詞“有する”及びその活用形の使用は、請求項中に述べられるもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素を前置する冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、複数のそれら要素の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって実装され得る。幾つかの手段を列挙するデバイスクレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが、同一のハードウェアアイテムによって具現化されてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。
【００８８】
本発明は更に、本明細書に記載され且つ／或いは添付の図面に示された特徴的フィーチャのうちの１つ以上を有するデバイスに当てはまる。本発明は更に、本明細書に記載され且つ／或いは添付の図面に示された特徴的フィーチャのうちの１つ以上を有する方法又はプロセスに関する。
【００８９】
更なる利点を提供するために、本開示にて説明される様々な態様が組み合わされ得る。また、これらのフィーチャのうちの一部は、１つ以上の分割出願の基礎を形成し得る。
【００９０】
特には、本発明は、実施形態において、（無機リガンド）ｑドットを分散させるための無機（ＺｎＳ）マトリクスの使用を、水溶性の前駆体塩からの単純な沈殿プロセスによる該マトリクスの単純な調合手法で提供する。具体的な用途は、例えば、ソリッドステート照明用途、とりわけ、高ＣＲＩのＬＥＤランプとし得る。
【００９１】
本発明は、特に、（半導体）量子ドットとの関係で記載される。しかしながら、本発明はまた、その他のタイプのルミネセントナノ粒子又はナノ結晶に関しても適用され得る。従って、更なる一態様において、本発明はまた、ルミネセントナノ粒子に基づくルミネセント材料の製造の方法を提供し、当該方法は、（ｉ）第１の液体中に、無機キャッピング剤を有するルミネセント量子ドットを供給することと、（ｉｉ）共沈プロセスにて、第１の液体からの沈殿物質を有する無機塩を沈殿させることと、（ｉｉｉ）分離プロセスにて、第１の液体から沈殿物質を分離して、ルミネセント材料を提供することとを有する。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
次いで、以下の図を含む添付の模式的な図面を参照して、単に例として、本発明の実施形態を説明する。図面において、対応し合う参照符号は、対応し合う部分を指し示している。
【図１ａ】本発明の一部態様を模式的に示している。
【図１ｂ】本発明の一部態様を模式的に示している。
【図１ｃ】本発明の一部態様を模式的に示している。
【図１ｄ】本発明の一部態様を模式的に示している。
【図２ａ】ルミネセント材料の製造方法の一部態様を模式的に示している。
【図２ｂ】ルミネセント材料の製造方法の一部態様を模式的に示している。
【図３ａ】本発明の更なる一部態様を模式的に示している。
【図３ｂ】本発明の更なる一部態様を模式的に示している。
【図４】へプタン内のここに記載の量子ドットの発光スペクトル（左側のカーブ）及びＺｎＳマトリクス内の同じ量子ドットの発光スペクトルを描いている。  この模式的な図面は必ずしも縮尺通りではない。
【発明を実施するための形態】
【００９３】
理想的には、使用されるリガンドは、ｑドットの表面（大抵の場合、ＺｎＳである）と高度に相性の良いものであり、故に、硫化物系リガンドが好ましい。一部のリガンドは、例えば、Ｓ２−、ＨＳ−、ＳｎＳ４４−、Ｓｎ２Ｓ６４−であるが、その他（例えば、Ｓｅ２−、Ｔｅ２−など）も可能である。一般に、元の有機リガンドをこれらの硫化物系無機リガンドで交換すると、ＱＥの低下が観察される。例えば水溶液系の中のＳｎＳ４４−、Ｓ２−、ＨＳ−、及びＯＨ−などのリガンドに関し、比較的低い量子効率が見受けられた。
【００９４】
ここで提案するのは、ＭｘＯｙ（ＯＨ）ｚｎ−の共通組成（Ｍは、オキソ種又は水酸基種を形成することが可能な元素であり、例えば、表ＩＩＩを参照）を持つ異なるクラスの複合アニオンの使用である。このクラスの特別な代表として、ジンケート（亜鉛酸塩）イオンが提示される：Ｚｎ（ＯＨ）４２−。通常、Ｚｎ２＋と水酸化物イオンとの結合は不溶性のＺｎ（ＯＨ）２を生じさせるので、これは興味深いイオンである。しかしながら、非常に高いｐＨ（＝高い水酸化物濃度）では、再び水に溶けるものであるこのジンケートイオンが形成され、ｑドットに非常に一般的に使用されるシェル材料の成分でもある中心金属イオンとアニオンを形成する。観察されたことには、この新しいクラスの無機リガンドを用いることにより、元の（有機）リガンドを有するｑドットの高いＱＥがかなりの程度で保存された。この材料を、ＺｎＣｌ２及びＮａ２Ｓの共沈実験において、ＺｎＳマトリクス内のｑドットを調合するためにも使用した。以下、幾つかの具体的な実施形態と参考例とを見ることで、本発明が更に明らかになる。例えば、水酸化物リガンド及びＳｎ２Ｓ６４−リガンドを参考として用いる。
【００９５】
量子ドット上の有機リガンドが、水又は例えばＤＳＭＯ若しくはホルムアミデなどのその他の極性溶媒の中で分散可能にする無機リガンド、例えば硫化物系リガンド（例えば、Ｓｎ２Ｓ６４−又はＳ２−）又は亜鉛系リガンド（例えば、Ｚｎ（ＯＨ）４２−）など、によって置き換えられる。無機リガンドは好ましくは、最新の全ての量子ドットタイプの大部分で見出されるＺｎＳシェル（又は、その他のシェル、若しくはシェル以外の外層材料）と高度に適合する。交換及び浄化の後、これらのｑドットに、単純な沈殿手順によって、厚いＺｎＳ層が堆積される。２つの水溶性塩（ＺｎＣｌ２及びＮａ２Ｓ）の水溶液が混合され、それがインサイチュで不溶性のＺｎＳを形成する。このＺｎＳは最終的にｑドットの周りのマトリクスを形成し、それにより、更なる気密封止をあまり又は全く必要とせずに、使われているＬＥＤ条件に対していっそう安定な、全体的にミクロンサイズの蛍光体粉末として適用され得るｑドット／ＺｎＳ複合体が形成される。
【００９６】
上述の無機リガンド交換されたｑドットに加えて、水分散性であるその他のｑドットタイプ（例えば、メルカプトプロピオン酸キャップされたｑドット、又はシリカコートされたｑドット）も、第２の無機マトリクス内にＱＤを組み込むこの共沈法の開始ポイントとして使用され得る。
【００９７】
ＺｎＳに加えて、溶液沈殿法によって形成されることが可能なその他の無機材料（すなわち、１つ以上の不水溶性材料へと結合する２つ以上の水溶性材料）も使用され得る。
【００９８】
典型的に、量子ドットは、例えばオレイン酸塩などの有機リガンドによって取り囲まれ、且つトルエンのような有機溶媒中に分散された、硫化亜鉛コートされたナノ結晶として得られる。無機マトリクス内に無機リガンドを有するｑドット（qdots  with  inorganic  ligand  in  an  inorganic  matrix；ＩＬＩＭ−ｑドット）を作り出すことへの第１のステップは、それらの有機リガンドを無機リガンドで交換することである。典型的には硫化物系イオン（Ｓ２−、ＨＳ−、ＳｎＳ４４−、Ｓｎ２Ｓ６４−）が使用されるが、その他（例えば、ＯＨ−）も可能である。この交換を、以下の図に模式的に示す。
【００９９】
リガンド交換を、（Ｍａｋｓｙｍ  Ｖ．Ｋｏｖａｌｅｎｋｏなど、ＪＡＣＳ２０１０、１３２、１００８５−１００９２から導出した）図１ａに模式的に描く。参照符号１００は量子ドットを指し示し、参照符号１０７は有機リガンドを指し示し、参照符号１１０は無機リガンドを指し示している。描かれたリガンドは、単に例として示したものである。有機及び無機の、その他のリガンドも選択され得る。図１ａにおいて、記号“Ｃｎ−Ｔ”は炭化水素尾部を指し示し得る。参照符号ＮＣはナノ結晶を表している。
【０１００】
理想的には、使用されるリガンドは、ｑドットの表面（大抵の場合、ＺｎＳである）と高度に相性の良いものであり、故に、硫化物系リガンドが好ましい。上述の無機リガンド交換されたｑドット（これらは、その無機物性のため好ましい）に加えて、その他のタイプの水分散性ｑドットも、後述の無機マトリクス組み込みの開始ポイントとして使用され得る。例えば、ｑドットはまた、脂肪族リガンドを例えばメルカプトプロピオン酸又はアミノエタンチオールなどの帯電リガンドで交換することによって、水溶性にされることができる。
【０１０１】
無機及び有機リガンド水溶性ｑドットに加えて、後述の方法を用いて、シリカコートされたｑドットを組み込むことができる。シリカコートされたＱＤは、いわゆる逆ミセル法又はＳｔｏｂｅｒ法によって得ることができ、広く研究されている（Ｋｏｏｌｅ等、Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．、２００８、２０、ｐ．２５０３）。しかしながら、ｑドットの周りのシリカ層は非晶質であり、従って、水や空気に対してあまり十分ではない障壁である。故に、シリカコートされたｑドットも、後述の共沈法によって、第２のミクロンサイズの無機マトリクスに組み込まれ得る。シリカコートされたｑドットの表面は、第２のマトリクス取り付けのための好適な核生成シードとして作用するために、前処理される必要があり得る。
【０１０２】
リガンド交換の後、無機マトリクスが適用され得る。理想的には、適用される無機マトリクスは、ｑドット表面及び使用される無機リガンドと高度に相性の良いものであり、故に、硫化亜鉛（ＺｎＳ）が好ましいが、その他の材料も確かに可能である。
【０１０３】
ここで我々が適用する方法は、単純な沈殿アプローチを用いており、それにより、２つの高度に水溶性の塩（Ｎａ２Ｓ及びＺｎＣｌ２）を混ぜ合わせることによって、不溶性の塩（ＺｎＳ）が形成される。これらの塩の水溶液を混ぜ合わせることは、ＺｎＳ沈殿物の即座の形成をもたらす。その他の２つのイオンの組み合わせは、再び可溶性の塩（この場合、ＮａＣｌ）を生じさせるべきである。ｑドットは（好ましくは）硫化物終端されるので、ＺｎＳの成長のシードとしての役割を果たすことができ、それにより、ＺｎＳでのｑドットの比較的厚いコーティングをもたらす。洗浄（ＮａＣｌ及び余分な反応物を除去するため）及び乾燥の後、図１ｂに模式的に示すような、ｑドットを収容する完全に無機の材料を得ることができる。この図は、単純な沈殿手順による、（無機リガンド）ｑドットの周りの厚いＺｎＳシェルの形成を模式的に表している。図１ｂにおいて、参照符号１１０ａは無機リガンドの層を指し示している。この層は、純粋なリガンド層でなくてもよく、ＱＤ付近で高濃度の無機リガンドとし、且つＱＤから遠く離れたところで無機リガンドを実質的に有しないとして、量子ドット粒子のマトリクスのバルクへの勾配変化が存在していてもよい。参照符号１２は、このプロセスで得られる共沈粒子を指し示している。概して、これらの粒子は、複数の量子ドットを含み得る。参照符号１４は、マトリクス又はマトリクス材料（すなわち、ＱＤが分散された共沈塩（材料））を指し示している。参照符号１０００は、（粒子状）ルミネセント材料を有するルミネセント層（発光層）又はルミネセントボディ（発光体）を指し示している。これはここでは、波長コンバータ素子１０００としても指し示される。
【０１０４】
図１ｃは、図１ａの右側部分と同じもの、すなわち、ＱＤ１００を模式的に描いているが、ここでは例として、ＱＤに配位するキャッピングリガンド１１０としてジンケートを有している。キャッピングリガンドがどのようにＱＤ（カチオン）に配位し得るかの幾つかの選択肢が示されている。（固体）ルミネセント材料１０は、一般に、リガンド１１０を有するこのような量子ドット粒子を多数含んでいる。また、実際には、各ＱＤ１００が、複数のリガンド１１０によって取り囲まれることになる。図１ｄは、ルミネセント材料１０の一実施形態を模式的に描いており、これらのＱＤは（なおも）第１の液体２０中にある。例えば、閉じられたキュベットが、ＱＤを取り囲み且つ容易可溶性及び／又は分散性を持つキャッピング剤又はリガンド１１０を有するＱＤ１００を、第１の液体２０中に分散させて収容し得る。このようなルミネセント材料はまた、照明デバイス（後述参照）にも使用され得る。
【０１０５】
図２ａは、液体２０中にリガンド１０７によって分散されている量子ドット１００を、非常に模式的に描いている。共沈（co-precipitation；ＣＰ）の後、沈殿物質を有する層が得られる。この沈殿物質は、参照符号１００ａで指し示される。更なる処理により、沈殿物質は、例えば、粒子状のルミネセント材料１０（図１ｂ参照）をもたらし、あるいは例えば、量子ドットを有する粒子状ルミネセント材料１０を包み込んだ波長コンバータ素子１０００をもたらし得る。波長コンバータ素子は、ルミネセント材料粒子１２を取り囲む例えばシリコーン又はＰＭＭＡなどの母材１０１４を含み得る。従って、波長コンバータ素子のマトリクス材料は、概して、沈殿塩物質とは異なる材料のものである。
【０１０６】
図２ｂは、量子ドットを用いた無機リガンド交換手順を模式的に提示している。ここでは、ＱＤは量子ドットを表し、ＯＬは有機リガンドを表し、ＩＬは無機リガンドを表し、Ｌは（無機リガンドの）液体を表し、“ｔ”は時間を指し示し、そして、ＱＤ−ＩＬ−Ｌは、液体中の無機リガンドを有する量子ドットを指し示している。ＯＬは、右端の図／段階において再び有機リガンドを表している。
【０１０７】
図３ａは、２つのタイプの量子ドットを模式的に描いているが、例えば、やはりコア−シェル型ＱＤの一種であるドット・イン・ロッド型量子ドットなど、より多くのタイプが可能である（上述も参照）。左のＱＤ１００は、シェルのないベアＱＤである。ここでは、外層の化学組成は、量子ドットの残りの化学組成と実質的に同じであり得る。ここでの量子ドットは有機リガンド１０７を有している。右の粒子は、所謂コア−シェル粒子である。コアは参照符号ＱＤＣで指し示されており、ここでも外層１０５であるシェルは参照符号Ｓで指し示されている。当然ながら、コア−シェル−シェル型又はその他のタイプの量子ドットに基づく粒子も適用され得る。
【０１０８】
図３ｂは、光源光１６１を生成するよう構成された光源１６０を有する照明デバイス１５０を模式的に描いている。光源光１６１は、少なくとも部分的にルミネセント材料１０で受けられる。ルミネセント材料１０は、例えば、層又は塊（ボディ）１０００の形態であり、あるいは、そのような層又は塊１０００を含み得る。この層又は塊はまた、波長コンバータ素子（図２ａも参照）としても指し示され得る。ルミネセント材料１０は、光源１６０と光カップリングされる。ルミネセント材料は、光源光１６１の少なくとも一部を吸収し、この光源光１６１をルミネセント材料光へと変換する。照明デバイス１５０によって提供される光が、参照符号１５１で指し示されている。この照明デバイス光１５１は、少なくとも、光源光１６１での励起を受けてルミネセント材料１０によって生成される光を含み得るが、場合により、光源光１６１をも含み得る。それらが一緒になって、例えば、白色照明ユニット光１５１を提供し得る。図２ａ及び３ｂを参照するに、本発明は故に、ルミネセント材料粒子を包み込んだ波長コンバータ素子をも含む。そして、ルミネセント粒子はそれ自身、量子ドットを包み込んだ沈殿塩を含み得る。量子ドットは、コア−シェル型量子ドット（又は、その他のタイプの量子ドット）を含み得る。また、量子ドットと沈殿塩物質との間に、無機リガンド（無機塩の（共沈前の）第１の液体中で、該無機リガンドを用いて量子ドットが安定化されたもの）に実質的に基づく層が存在し得る。ルミネセント材料１０は、光源１６０から非ゼロの距離に配置され得るが、他の実施形態において、ルミネセント材料は、光源１６０の発光表面（例えばＬＥＤダイなど）上に配置されてもよい。
【０１０９】
例
例１
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）を、１．７５ｍＬのｎ−へプタンに０．２５ｍＬのｑドット溶液（トルエン内で５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。２ｍＬのホルムアミデ（ＦＡ）に対して０．１２５ｍＬの水内１Ｍ（ＮＨ４）４Ｓｎ２Ｓ６により、極性相を作り出した。これら２つの相を混ぜ合わせて、４５分間激しく撹拌した。有機層を除去し、ＦＡ相をｎ−へプタン（１−２ｍＬ）で４回洗浄した。最後に、クリアなＦＡ相を収集し、これに、３ｍＬのアセトニトリルを数滴（およそ１５μＬ）の無機リガンド溶液とともに付加して、ｑドットを沈殿させた。
【０１１０】
遠心分離して上澄みを処分した後、ドットを水内の１．３ｍＬ  ２０ｍＭ  Ｎａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏに再分散させた。この分散液に、１．３ｍＬの水内２０ｍＭ  ＺｎＣｌ２を液滴のようにして付加した。全てのｑドットを取り込んだ沈殿が形成され、すなわち、上澄みは光学的に透明で実質的に無色であった。
【０１１１】
得られた物質を水（３ｍＬ）で３回洗浄してＮａＣｌを除去し、アセトンで２回洗浄して水を除去し、そして真空内で乾燥させた。ＵＶ光の下で弱いルミネセンスを示す濃い色の脆性物質が得られた。恐らくは濃度クエンチを生じさせる３０ｗｔ％のｑドット濃度が見積もられた。
【０１１２】
例２
オレイン酸塩リガンドを有する商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（５７５ｎｍで発光）を、２ｍＬのｎ−へプタンに０．２５ｍＬのｑドット溶液（トルエン内１ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。極性相は、２ｍＬのホルムアミデ（ＦＡ）内５ｍｇ／ｍＬのＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ溶液であった。これら２つの相を混ぜ合わせて、３０分間激しく撹拌した。有機層を除去し、ＦＡ相をｎ−へプタン（１−２ｍＬ）で４回洗浄した。最後に、クリアなＦＡ相を収集し、これに、３ｍＬのアセトニトリルを付加して、ｑドットを沈殿させた。
【０１１３】
遠心分離して上澄みを処分した後、ドットをＦＡ内の０．２５ｍＬ  ５ｍｇ／ｍＬ  Ｎａ２Ｓ溶液に再分散させた。この分散液に、３ｍＬの水及び４ｍＬの水内０．１Ｍ  Ｎａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏを付加した。その後、４ｍＬの水内０．１Ｍ  ＺｎＣｌ２を液滴のようにして付加し、さらに、４ｍＬの水を付加した。分散液から、全てのｑドットを取り込んだ沈殿が形成された。
【０１１４】
得られた物質を水（７ｍＬ）で３回洗浄してＮａＣｌを除去し、アセトン（７ｍＬ）で２回洗浄して水を除去し、そして真空内で乾燥させた。ＵＶ光の下でクリアな発光を示すサーモンピンク色の脆性固形物質が得られた。ｑドット濃度は０．６ｗｔ％と計算された。量子効率は２５％であると測定された（トルエン中に分散された元のｑドットは８０％であった）。この物質を優しく砕いて蛍光顕微鏡で調べたところ、クリアな発光を示した。
【０１１５】
この物質の薄片は外観上ガラスのようである。それらを、高分解能ＳＥＭで更に調べた。この物質は、直径３０−６０ｎｍの凝集したナノスフェアで構成されていることが分かった。個々のｑドット（サイズ〜６−８ｎｍ）は観察されておらず、故に、それらの全てがＺｎＳで被覆され、実際にナノグレインの中にあると思われる。安定性の測定を（周囲空気中で）実行し、良好な結果を得た。ＳＥＭ写真からは、全ての量子ドットがビーズ（ナノスフェア）に埋め込まれ、しばしば、単一のビーズ内に複数の量子ドットの代わりに、単一のビーズ内に単一の量子ドットを有するようである。
【０１１６】
例３
５ｍＬの１０Ｍ  ＫＯＨ溶液に３．１２５ｍＬの１Ｍ  ＺｎＣｌ２溶液（双方とも水内）を付加することによって、亜鉛酸カリウム（Ｋ２［Ｚｎ（ＯＨ）４］）の水溶液を作製した。得られた溶液を、Ｚｎにして０．１２５Ｍ、ＫＯＨにして２Ｍの最終的な濃度まで水で希釈した。
【０１１７】
オレイン酸塩リガンドを有する商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（５７５ｎｍで発光）を、７ｍＬのｎ−へプタンに１ｍＬのｑドット溶液（トルエン内５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。４．８ｍＬの１Ｍ  ＫＯＨ及び１．６ｍＬのＨ２Ｏに１．６ｍＬの０．１２５Ｍ  Ｋ２［Ｚｎ（ＯＨ）４］及び２Ｍ  ＫＯＨを付加することにより、極性相を作り出した。得られた極性相は、８ｍＬの０．０１２５Ｍ  Ｋ２［Ｚｎ（ＯＨ）４］及び１Ｍ  ＫＯＨであった。これら２つの相を混ぜ合わせて、１時間激しく撹拌した。有機層を除去し、ＦＡ相をｎ−へプタン（１−２ｍＬ）で４回洗浄した。
【０１１８】
１ｍＬの得られたｑドット分散液を、１２．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｎａ２Ｓ水溶液に付加した。その後、１２．５ｍＬの水内０．１Ｍ  ＺｎＣｌ２を液滴のようにして付加し、そして追加の４ｍＬの水を付加した。分散液から、全てのｑドットを取り込んだ沈殿が形成された。
【０１１９】
得られた物質を水（１０ｍＬ）で４回洗浄してＮａＣｌを除去し、アセトン（１０ｍＬ）で２回洗浄して水を除去し、そして真空内で乾燥させた。ＵＶ光の下でクリアな発光を示すサーモンピンク色の脆性固形物質が得られた。ｑドット濃度は０．５ｗｔ％と計算された。量子効率は５６％であると測定された（トルエン中に分散された元のｑドットは８０％であった）。図４は、へプタン内のここに記載の量子ドットの発光スペクトル（左側のカーブ）及びＺｎＳマトリクス内の同じ量子ドットの発光スペクトルを描いている。ＺｎＳマトリクス内では、より低いエネルギーに発光がシフトしている。これは、リガンド及び／又はマトリクスの効果に起因しているとし得る。水内の無機リガンドを有する量子ドットの発光スペクトルも測定した。その発光スペクトルは、へプタン内の量子ドットの発光スペクトルと実質的に同じであった。
【０１２０】
例４：Ｓｎ２Ｓ６４−リガンド
例４Ａ：参考
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（５７５ｎｍで発光；ＱＥ８０％）を、１．７５ｍＬのｎ−へプタンに０．２５ｍＬのｑドット溶液（トルエン内で５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。２ｍＬの水に０．１２５ｍＬの０．１Ｍ  （ＮＨ４）４Ｓｎ２Ｓ６水溶液を付加することにより、極性相を作り出した。Ｓｎ２Ｓ６４−は、技術的に知られたリガンドである。これら２つの相を混ぜ合わせて、１．５時間激しく撹拌した。有機層を除去し、水性相をｎ−へプタン（３−４ｍＬ）で４回洗浄した。最後に、水の層を収集した。ＵＶ光の下で、発光は観察されなかった。
【０１２１】
この例は、技術的に知られた典型的なリガンドは、ｑドットの性能の大きい低下をもたらすことを例示している。
【０１２２】
例４Ｂ
例４Ａのリガンド交換されたｑドットの分散液に、１ｍｌの水内１０Ｍ  ＫＯＨ溶液を付加した。ドットを凝集させて遠心分離した。沈殿物を０．２５ｍｌの１Ｍ  ＫＯＨに再分散させた。これは、数日の間に、最大で１７％の量子収率の増大をもたらした。概して、技術的に知られた硫化物リガンドを用いると、リガンド交換の間又は後のＫＯＨの付加を受けて、ＱＥの上昇が観察された。
【０１２３】
より少量のＫＯＨの付加も、発光の（ゆっくりした）戻りをもたらし、例４Ａと同様に作製した１００μｌのｑドット分散液に対する１００μｌの０．１Ｍ  ＫＯＨの付加が、３日後に０．５−１４％のＱＥ上昇をもたらした。
【０１２４】
例４Ｃ
例４Ａにおいてのようにリガンド交換を行った。しかし、２ｍｌの水を（ＮＨ４）４Ｓｎ２Ｓ６溶液に付加することに代えて、様々な濃度の２ｍｌのＫＯＨ溶液を用いた。リガンド交換及びヘプタンでの洗浄の後、水性層のＱＥを、ヘプタン洗浄の後と、アセトニトリルを用いたｑドットの沈殿とそれに続く（余分なＫＯＨを除去するための）遠心分離／水への再分散の後とに測定した。結果を表Ｉにリストアップするが、ＫＯＨ濃度が高いほど高いＱＥをもたらすことがはっきりと示されている。また、余分なＫＯＨを除去するとＱＥが低下することも明瞭である。より高い開始濃度のＫＯＨでの、ＫＯＨ除去後の高めのＱＥ値は、１回のみの沈殿／遠心分離／再分散工程後に残ったＫＯＨの残存量に起因している可能性が高い。ＱＥは、この手順の繰り返しによって更に低下される。１Ｍより高いＫＯＨ濃度では、水の層のイオン強度が、ドットが水／ヘプタン界面で凝集するほど高かった。
【０１２５】
表Ｉ：Ｓｎ２Ｓ６４−リガンド交換されたＱドットの、水酸化物濃度及び処理の関数としてのＱＥ
【０１２６】
【表１】
0006454717.tif 000002
例５：水酸化物リガンド
水酸化物イオンそれ自体も、（従来技術からも知られているような）ｑドットから元の有機リガンドを交換できることが分かった。オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光；ＱＥ８０％）及び１Ｍ  ＫＯＨ溶液とした、例４Ａに記載したのと同様のリガンド交換が、２０％のＱＥを持つ水性層内のｑドットを生じさせた。
【０１２７】
例６：ジンケートイオン溶液の調合
３．１２５ｍＬの１Ｍ  ＺｎＣｌ２を５．０ｍＬの１０Ｍ  ＫＯＨ溶液に（双方とも水内）に付加することによって、Ｋ２Ｚｎ（ＯＨ）４の原液を作製した。得られた混合物を、Ｚｎ２＋にして０．１２５Ｍ、ＫＯＨにして２．０Ｍである原液を提供するよう、容量フラスコ内の水で２５ｍＬまで希釈した。
【０１２８】
例６Ａ：ジンケートイオンでのリガンド交換
１ｍＬのｑドット溶液（５ｍｇ／ｍＬ）と混合された非極性相の７ｍＬのｎ−へプタンと、０．８ｍＬのジンケート原液及び７．２ｍＬの１Ｍ  ＫＯＨからなる極性相とを用いることによって、ジンケートリガンド溶液と、オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光）から商業的に入手可能な量子ドットとを用いてリガンド交換を行った。極性相の最終的な濃度は、故に、Ｚｎ２＋にて０．０１２５Ｍ及びＫＯＨにて１．１Ｍであった。双方の相を混ぜ合わせて１時間激しく撹拌し、極性相へのｑドットの移動を生じさせた。分離後、有機層を除去し、水性相をｎ−へプタン（６−８ｍＬ）で４回洗浄した。得られた水性分散液をそのまま用いた。ＦＴＩＲ分析により、元の有機リガンドの実質的に完全な置換が示された（０．２％未満のオレイン酸塩リガンドがなおも存在していた）。この分散液のＱＥは６０％に至ることが分かった（開始ドットの元々のＱＥは、ヘプタンの中で８０％、トルエンの中で７０％であった）。
【０１２９】
この例は、この新しいリガンド系を用いることで、リガンド交換及び極性溶媒への移動を受けても、ｑドットの元々のＱＥを、かなりの程度、保持することが実現可能であることを例示している。この高さは何度も再現された。
【０１３０】
例６Ｂ：ジンケートイオンでのリガンド交換（ＩＩ）
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光）を、７ｍＬのｎ−へプタンに１ｍＬのｑドット溶液（トルエン内で５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。４．８ｍＬの１．０ｍｏｌ／ｌ  ＫＯＨ及び１．６ｍｌの水に１．６ｍｌのＫＯＨ内０．１２５ｍｏｌ／ｌ  Ｋ２Ｚｎ（ＯＨ）４を付加することにより、極性相を作り出した。これは、０．０２５ｍｏｌ／ｌのＺｎ２＋及び１ｍｏｌ／ｌのＫＯＨを有する８ｍｌの極性相をもたらす。これら２つの相を混ぜ合わせて、１時間激しく撹拌した。有機層を除去し、水の相をｎ−へプタン（およそ８ｍｌ）で３回洗浄した。この分散液のＱＥは５２％であることが分かった（開始ドットの元々のＱＥは、ヘプタンの中で８０％であった）。
【０１３１】
様々な濃度のジンケートリガンド及びＫＯＨでのリガンド交換の概略を、表ＩＩにリストアップする。高すぎる濃度の亜鉛及び／又はＫＯＨでは、リガンド交換されたｑドットはコロイド的に安定でない（凝集が観察される）。低すぎる亜鉛濃度でも、これが観察される。ＫＯＨ濃度が低すぎるとき、又は亜鉛濃度が高すぎるとき、ジンケート溶液は安定でない（Ｚｎ（ＯＨ）２の沈殿が観察される）。
【０１３２】
表ＩＩ：ジンケートイオンの溶液を用いてリガンド交換されたｑドットの、亜鉛及び／又はＫＯＨの濃度の関数としての結果。ＱＥの値がリストアップされているとき、リガンド交換されたｑドットの安定した分散液が得られた。ＱＥ値は、調合後何週間かしてから測定したものであり、１０−１５％のＱＥ低下をもたらしている。
【０１３３】
【表２】
0006454717.tif 000003
例７：錫酸塩リガンド
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光）を、１．７５ｍＬのｎ−へプタンに０．２５ｍＬのｑドット溶液（トルエン内で５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。１．９５ｍｌの１Ｍ  ＫＯＨに５０μｌの水内Ｎａ２ＳｎＯ３を付加することにより、極性相を作り出した。これら２つの相を混ぜ合わせて１時間激しく撹拌し、それを受けてｑドットが水性層に移動した。有機層を除去し、水の相をｎ−へプタン（およそ８ｍｌ）で３回洗浄した。量子効率は６０％を上回った。
【０１３４】
例８：錫酸塩リガンド
別の錫酸塩の一例にて、やはりオレイン酸塩リガンドを有する同タイプの量子ドットでリガンド交換を行った。非極性相はヘプタンとし、極性相は、０．１ｍｏｌ／ｌ  ＫＯＨ内の０．１ｍｏｌ／ｌ  Ｎａ２ＳｎＯ３とした。３０分の撹拌／揺動の後、リガンドが交換された。エマルション形成が観察されたので、混合物を遠心分離した（２０００ＲＰＭで５分間のみ）。水の層はオレンジ色で濁っていた。量子効率（ＱＥ）は、６１２．４ｎｍの発光極大で６８．７％であった（沈殿開始後２ｈ）。
【０１３５】
例９：錫酸塩リガンド
別の錫酸塩の一例にて、やはりオレイン酸塩リガンドでキャップされた（例８においてと）同タイプの市販の量子ドットでリガンド交換を行った。０．５ｍＬの５ｍｇ／ｍＬ量子ドット分散液を１．５ｍＬのｎ−へプタンと混ぜ合わせることによって非極性相を作り出した。０．２ｍＬの１Ｍ  Ｎａ２ＳｎＯ３水溶液を１．８ｍＬの水と混ぜ合わせることによって極性相を作り出し、０．１Ｍ  Ｎａ２ＳｎＯ３溶液を得た。これら２つの相を混ぜ合わせて、室温で１時間、揺動させた。幾らかのエマルション形成が観察され、故に、混合物を遠心分離（２０００ｒｐｍで２分間）して分離を支援した。水の層はオレンジ色で濁っていた。量子効率は５９％であった（沈殿と同日に測定）。
【０１３６】
更なる実験
量子ドット上の有機リガンドが、特にはリン酸塩（ＰＯ４３−）系の無機リガンドによって置換される。リガンド交換は、ｑドットを、水又は例えばＤＳＭＯ若しくはホルムアミデなどの極性溶媒の中で分散可能にする。我々が発見したことには、これらのリガンドを用いることで、ｑドットのＱＥの大幅な低下を、かなりの程度、防止することができる。ＱＥの低下は、ウォーターフリー条件でリガンド交換を実行することによって、更に最小化され、あるいは完全にさえ排される。従って、以下にて、次のことを記述する：
−  量子ドットにおける高量子収率を達成するための、無機リガンドとしてのＰＯ４３−の使用であり、元のリガンドがこれらのリガンドで交換される；及び
−  リガンド交換前のｑドットと基本的に同じ量子収率と、分散の保存期間の長期化を達成するために、幾つかのリガンド（ＰＯ４３−、Ｓ２−）で量子収率を達成するよう、ウォーターフリー条件でリガンド交換を実行する。
【０１３７】
例１０：リン系リガンド
例１０．１：ホルムアミデ内のＮａ３ＰＯ４、ウォーターフリー
全ての処理及びサンプルハンドリングを、乾いた溶媒及び化学物質を用いて、ウォーターフリーのグローブボックス環境で行った。
【０１３８】
水を含まない１１３ｇ（１００ｍＬ）のホルムアミデ（Ｈｙｄｒａｎａｌ  Ｆｏｒｍａｍｉｄｅ、Ｆｌｕｋａ）内に２６５ｍｇ（１．６２ｍｍｏｌ）のＮａ３ＰＯ４を溶解させることにより、無機リガンドの原液を作製した。グローブボックス内で６時間の撹拌後、１．２μｍシリンジフィルターを通して溶液をろ過して、溶解していない物質を除去した。得られた溶液はホルムアミデ内１６ｍＭ  Ｎａ３ＰＯ４であった。
【０１３９】
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光；ＱＥ８０％）を、５ｇのドデカンに６０μＬのｑドット溶液（トルエン内５０ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。極性相として、１０ｇのホルムアミデ溶液内１６ｍＭ  Ｎａ３ＰＯ４を使用した。混合液を１６時間激しく撹拌した。その後、有機相を除去し、極性相をｎ−へプタンで１回洗浄した。極性相を１０ｍＬのエタノールと混ぜ合わせることによるｑドットの凝集後、懸濁液を遠心分離して溶媒を沈殿物から分離した。１ｍＬの少量のＮａ３ＰＯ４（溶液を安定にするため）を有する乾燥ホルムアミデ内にｑドットを再分散させた。この分散液のＱＥは、有機溶媒内のリガンド交換前の元のｑドットと同じである８０−８５％であることがわかった。ＱＥは、経時的に低下するが、溶液中に少量のリガンド塩（Ｎａ３ＰＯ４）を有することによって維持され得ることが見出された。
【０１４０】
例１０．２：ホルムアミデ内のＮａ２ＨＰＯ４、ウォーターフリー
ここでは、例１０．１において、極性相としての乾燥ホルムアミデ内のＮａ２ＨＰＯ４とした。完成後、ＱＥは７９％であることがわかった。
【０１４１】
例１０．３：Ｎａ３ＰＯ４、水性処理
ここでは、例１０．１において、溶媒として水を用い、周囲条件とした。ｑドットは水の層に移動し、首尾よいリガンド交換を示したが、水の使用は、リガンド交換された量子ドットの即座で大々的な凝集につながり、更なる調査を不可能にした。
【０１４２】
例１１：水の効果
例１１．１：ホルムアミデ内のＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ、周囲
この実験は、特には乾燥させていない溶媒を用いて周囲条件で行った。水を排除するための特別な用心は払わなかった。
【０１４３】
１４．５ｍＬ（１６．４ｇ）のホルムアミデ（０．１ｍｍｏｌ／ｍＬ；２４．０１ｍｇ／ｍＬ）内に３４８．２ｍｇ（１．４５ｍｍｏｌ）のＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏを溶かすことにより、原液を作製した。オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光；ＱＥ８０％）を、７ｍＬのｎ−ヘプタンに１ｍＬのｑドット溶液（トルエン内５ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。極性相として、８ｍＬの調合したばかりのＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ／ＦＡ原液を使用した（１９２ｍｇのＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ）。２時間の撹拌後、極性相のＱＥが６９％であると測定された。１０日後、ＱＥは４０．３％に低下した。
【０１４４】
例１１．２：水及びホルムアミデの５０／５０混合内のＮａ２Ｓ・９Ｈ２Ｏ
ここでは、例１１．１において、溶媒として５０／５０の１／１混合の水及びホルムアミデを用いた。リガンド交換は成功したが、得られたＱＥは１７％と低かった。
【０１４５】
例１１．３：水内のＮａ２Ｓ・Ｈ２Ｏ
ここでは、例１１．１において、溶媒として純水を用いた。リガンド交換が失敗した。ｑドットは緑色になり、重度に凝集した。
【０１４６】
例１１．４：ホルムアミデ内のＮａ２Ｓ、ウォーターフリー
全ての処理及びサンプルハンドリングを、乾いた溶媒及び化学物質を用いて、ウォーターフリーのグローブボックス環境で行った。
【０１４７】
水を含まない１１ｍＬ（０．１０５ｍｍｏｌ／ｍＬ）のホルムアミデ内に９０ｍｇ（１．１５３ｍｍｏｌ）のＮａ２Ｓを溶かすことにより、原液を作製した。
【０１４８】
オレイン酸塩リガンドを有するＣｒｙｓｔａｌｐｌｅｘ社から商業的に入手可能な量子ドット（ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳコア／シェル／シェル）（６１０ｎｍで発光；ＱＥ８０％）を、３．９ｍＬのｎ−へプタンに０．１ｍＬのｑドット溶液（トルエン内５０ｍｇ／ｍＬ）を付加することによって無機リガンド交換にかけた。極性相として、４ｍＬの調合したばかり（２ｈ以内）のＮａ２Ｓ／ホルムアミデ原液（３２．７ｍｇのＮａ２Ｓ）を使用した。３０分の撹拌後、ｑドットの全てが極性相に移動した。極性相のＱＥは、７９％であることがわかった。１週間後、ＱＥは、７２％まで僅かに低下した。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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