(57)【要約】本発明は、コア／シェルナノプレートレット、及び蛍光色素分子又は蛍光剤としてのその使用に関する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材料を含むシェルとを備える、蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体であって、
前記集合体のナノプレートレットの少なくとも４０％が、少なくとも１分の間連続発光する集合体。
【請求項２】
前記ナノプレートレットのシェルは、厚さが少なくとも３ｎｍである、請求項１に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体。
【請求項３】
リガンド交換反応後、前記集合体は、量子効率が、５０％未満の減少を呈する、請求項１又は請求項２に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体。
【請求項４】
前記集合体は、光照明下で１時間後、蛍光量子効率が、５０％未満の減少を呈する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体ナノプレートレットの集合体。
【請求項５】
前記集合体は、呈する１００℃における蛍光量子効率が、２０℃における集合体の蛍光量子効率の少なくとも８０％である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の半導体ナノプレートレットの集合体。
【請求項６】
前記コア及びシェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、第Ｉｂ族、第ＩＩａ族、第ＩＩｂ族、第ＩＩＩａ族、第ＩＩＩｂ族、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族、第Ｖａ族、第Ｖｂ族、第ＶＩｂ族、第ＶＩＩｂ族、第ＶＩＩＩ族、又はその混合物から選択され、
Ｅは、第Ｖａ族、第ＶＩａ族、第ＶＩＩａ族、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体。
【請求項７】
前記コア及びシェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物であり、
Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物であり、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体。
【請求項８】
蛍光色素分子としての、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットの使用。
【請求項９】
特異結合成分に結合した、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレットを少なくとも１つ含む蛍光色素分子複合体。
【請求項１０】
当該特異結合成分は、抗原、ステロイド、ビタミン、薬品、ハプテン、代謝物質、毒素、環境汚染物質、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、多糖類、ヌクレオチド、ヌクレオシド、核酸、核酸ポリマー、炭水化物、脂質、リン脂質、ポリマー、親油性ポリマー、ポリマー微粒子、細胞、及びウイルスのうちから選択される、請求項９に記載の蛍光色素分子複合体。
【請求項１１】
検出システムにおける、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレット、又は請求項９又は請求項１０に記載の蛍光色素分子複合体の使用。
【請求項１２】
サンプル中の検体を検出するための方法であって、
サンプルを、特異結合成分が検体のための結合相手である、請求項９又は請求項１０に記載の蛍光色素分子複合体と接触させることと、
前記複合体を、前記サンプルと共に、前記検体及び前記サンプルが相互作用し、それにより蛍光検体を形成するのに十分な時間インキュベートすることと、
前記蛍光検体を適切な波長で照明することにより、前記サンプル中に前記検体があることを判断することと
を含む、方法。
【請求項１３】
サンプル中の多重検体を検出するための方法であって、
サンプルを、それぞれの特異結合成分が１つの検体のための結合相手であり、それぞれの蛍光色素分子が異なる蛍光発光を見せる、請求項９又は請求項１０に記載の多重蛍光色素複合体と接触させることと、
前記複合体を、前記サンプルと共に、前記検体及び前記成分が相互作用し、それにより多重蛍光検体を形成するのに十分な時間インキュベートすることと、
前記蛍光検体を適切な波長で照明することにより、前記サンプル中に前記当該検体があることを判断することと、
を含む、方法。
【請求項１４】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレット又は請求項９又は請求項１０に記載の蛍光色素分子複合体を少なくとも１つ含むサンプルにおいて、少なくとも１つの検体を検出するためのキット。
【請求項１５】
蛍光検出法における又はバイオセンサーとしての、ｉｎ  ｖｉｖｏアニマルイメージング又はｅｘ  ｖｉｖｏライブセルイメージングのための、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の蛍光コロイド状ナノプレートレット又は請求項９又は請求項１０に記載の蛍光色素分子複合体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ粒子、殊に半導体ナノ結晶の分野に関する。特に、本発明は、イメージング剤、殊にバイオイメージング剤としての使用に望ましい特徴（例えば、点滅が抑制されるなど）を呈するコア／シェルナノプレートレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光染料蛍光染料又は蛍光色素分子には、タンパク質（例えば、抗体）、ＤＮＡ、炭水化物、及び細胞のラベリングを含む多種多様な使用方法がある。蛍光標識基質は、生物学、医学、エレクトロニクス、生物医学、及び法医学を含む様々な用途で視覚化及び／又は定量測定のために使用されている。特に、生命科学において基礎となるプロセスの研究は、高速、高感度で、信頼性があり、再現性のある生体分子の相互関係の検出に依拠する。
【０００３】
量子ドットなどの半導体ナノ粒子は、高い量子収率、狭い蛍光半値全幅、光退色への抵抗性、大きな吸収断面積、チューニング可能な発光波長などといったその興味深い特性により望ましい蛍光色素分子として知られる。しかし、量子ドットは、蛍光間欠性又は点滅を呈する。点滅は、殊に蛍光色素分子で標識された生体分子のリアルタイムでのモニタリングのための、イメージング剤としての量子ドットの用途を厳しく限定する。したがって、点滅が抑制された、半導体ナノ粒子がまだなお必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そのため、本発明は、その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材材料を含むシェルとを備える、蛍光コロイド状ナノプレートレットの集合体であって、集合体のナノプレートレットの少なくとも４０％が、少なくとも１分の間連続発光する集合体に関する。
【０００５】
一実施形態によれば、ナノプレートレットのシェルは、厚さが少なくとも３ｎｍである。
【０００６】
一実施形態によれば、リガンド交換反応後、集合体は、量子収率が５０％未満の減少を呈する。一実施形態によれば、リガンドは、カルボン酸、チオール、アミン、ホスフィン、ホスフィンオキシド、アミド、エステル、ピラジン、イミダゾール、及び／又はアルコールから選択される。
【０００７】
一実施形態によれば、集合体は、光照明下で１時間後、蛍光量子効率が５０％未満の減少を呈する。
【０００８】
一実施形態によれば、集合体は、１００℃における蛍光量子効率が、２０℃における集合体の蛍光量子効率の少なくとも８０％である。一実施形態によれば、温度は、１００℃〜２５０℃の範囲である。
【０００９】
一実施形態によれば、コア及びシェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、第Ｉｂ族、第ＩＩａ族、第ＩＩｂ族、第ＩＩＩａ族、第ＩＩＩｂ族、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族、第Ｖａ族、第Ｖｂ族、第ＶＩｂ族、第ＶＩＩｂ族、第ＶＩＩＩ族、又はその混合物から選択され、
Ｅは、第Ｖａ族、第ＶＩａ族、第ＶＩＩａ族、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００１０】
一実施形態によれば、コア及びシェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物であり、
Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物であり、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００１１】
本発明は、発明に係る蛍光コロイド状ナノプレートレットの使用にも関する。
【００１２】
本発明は、特異結合成分に結合した、発明に係る蛍光コロイド状ナノプレートレットを少なくとも１つ含む蛍光色素分子複合体にも関する。
【００１３】
一実施形態によれば、当該特異結合成分は、抗原、ステロイド、ビタミン、薬品、ハプテン、代謝物質、毒素、環境汚染物質、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、多糖類、ヌクレオチド、ヌクレオシド、核酸、核酸ポリマー、炭水化物、脂質、リン脂質、ポリマー、親油性ポリマー、ポリマー微粒子、細胞、及びウイルスのうちから選択される。
【００１４】
本発明は、発明に係る蛍光コロイド状ナノプレートレット又は蛍光色素分子複合体の検出システムにおける使用にも関する。
【００１５】
本発明は、サンプル中の検体を検出するための方法であって、
−当該サンプルを、特異結合成分が当該検体のための結合相手である蛍光色素分子複合体と接触させることと、
−当該複合体を、当該サンプルと共に、当該検体及び当該サンプルが相互作用し、それにより蛍光検体を形成するのに十分な時間インキュベートすることと、
−当該蛍光検体を適切な波長で照明することにより、当該サンプル中に当該検体があることを判断することと、
を含む方法にも関する。
【００１６】
本発明は、サンプル中の多重検体を検出する方法であって、
−当該サンプルを、それぞれの特異結合成分が１つの検体のための結合相手であり、それぞれの蛍光色素分子が異なる蛍光発光を見せる発明に係る多重蛍光色素複合体と接触させることと、
−当該複合体を、当該サンプルと共に、当該検体及び当該成分が相互作用し、それにより多重蛍光検体を形成するのに十分な時間インキュベートすることと、
−当該蛍光検体を適切な波長で照明することにより、当該サンプル中に当該検体があることを判断することと、
を含む方法にも関する。
【００１７】
本発明は、発明に係る、蛍光コロイド状ナノプレートレット又は蛍光色素分子複合体を少なくとも１つ含むサンプルにおいて、少なくとも１つの検体を検出するためのキットにも関する。
【００１８】
本発明は、発明に係る蛍光コロイド状ナノプレートレット又は蛍光色素分子複合体の、蛍光検出法における又はバイオセンサーとしての、ｉｎ  ｖｉｖｏアニマルイメージング又はｅｘ  ｖｉｖｏライブセルイメージングのための使用にも関する。
【００１９】
定義
本発明において、以下の用語は、以下の意味を有する。
−本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、複数の指示対象を含む。
−用語「約」は、本明細書において、大凡、ざっと、凡そ、又は殆どの意味で使用される。用語「約」が、数値範囲と組み合わせて使用される場合、その範囲では、記される数値の上下の限度が拡大変更される。概して、用語「約」は、数値に述べた値の上下に２０パーセントの分散だけを加えるために、本明細書において使用される。
−「抗体」は、本明細書において、ハイブリッド（キメラ）抗体分子、Ｆ（ａｂ’）２及びＦ（ａｂ）断片、Ｆｖ分子、単鎖Ｆｖ分子（ｓＦｖ）、二量体及び三量体抗体断片構築物、低分子化抗体（ｍｉｎｉｂｏｄｙ）、並びにそのような分子から得られる機能的断片はもちろん、ポリクローナル製剤及びモノクローナル製剤の両方から得られる抗体を含んで使用される。なお、このような断片は、親抗体分子の特異結合特性を保持する。
−「アプタマー」（又は核酸抗体）は、その形状によって、所望のターゲット分子を認識し結合する一本鎖若しくは二本鎖ＤＮＡ又は一本鎖ＲＮＡ分子を指す。
−「バーコード」は、発明の蛍光色素分子の、１つ以上のサイズ、サイズ分布、又はその組み合わせを指す。発明の蛍光色素分子のサイズ、サイズ分布、及び／又は構成要素はそれぞれ、例えば、波長、強度、ＦＷＨＭ、及び／又は蛍光寿命といった特徴的な発光スペクトルを有する。発明の特定の蛍光色素分子のサイズを制御することにより、発光エネルギーをチューニングできることに加え、特異的な波長で観察される特定の発光強度も可変であり、そのため、蛍光色素分子バーコードシステムにより提供される潜在的な情報密度が増加する。好ましい実施形態において、所望の波長における特定の発光に対し、２〜１５の異なる強度を得ることができるが、当業者であれば、対象とする特定の用途に応じて、１５より多くのの異なる強度を得ることを実現するであろう。本発明の目的のため、対象とする物品、化合物、又は物体に取り付けられた、それらで包埋された、又はそれらに結合した、発明の蛍光色素分子の特定のサイズの濃度を変えることにより、異なる強度を得ることができる。「バーコード」は、対象とする特定の物品、化合物、又は物体の位置決めまたは同定を可能とする。例えば、発明の蛍光色素分子は、以下でさらに説明するとおり、スペクトル核型決定のため、染色体の一部はもちろん、染色体をバーコード化するために使用することができる。
−「生物学的サンプル」は、例えば、血漿、血清、脊髄液、精液、リンパ液、表皮、気道、腸管、尿生殖路、涙液、唾液、乳、血液細胞、腫瘍、臓器、及びｉｎ  ｖｉｔｒｏ細胞培養成分（細胞培地における細胞の培養から得られた馴化培養液、ウイルスに感染したと思われる細胞、組み換え細胞、及び細胞成分を含むがこれらに限定されない）のサンプルをも含むがこれらに限定されない単離された細胞、組織、体液を指す。
−「生体分子」は、タンパク質、アミノ酸、核酸、ヌクレオチド、炭水化物、糖、及び脂質など合成由来又は天然由来の分子を指す。
−「点滅」又は「蛍光間欠」は、１つ以上の期間の間の蛍光発光の中断を指す。実際、連続して照明された量子ドットは、限られた時間、検出可能なルミネセンスを発するが、発光を生じない暗期で中断される。
−所定の期間にわたる「連続発光ナノプレートレット」は、励起下で、所定の期間にわたり閾値以上の蛍光（又はフォトルミネセンス）強度を呈するナノプレートレットを指す。積分時間は、ナノプレートレットの十分な励起現象を可能にするよう設定され、１ミリ秒以上である。本発明によれば、測定の間（実施例参照）、当該閾値は、ノイズの３倍に設定され得る。
−「蛍光寿命」は、光子を発し、基底状態まで減衰する前に、励起した蛍光色素分子が励起状態を維持する平均時間を指す。
−「蛍光量子効率又は量子収率」は、吸収された光子の数で割った蛍光が発する光子の数間の比率を指す。
−「ホモジニアスアッセイ」は、搬送、分離、又は洗浄工程無しで行われるものである。そのため、例えば、ホモジニアスハイスループットスクリーニング（ＨＴＳ）アッセイは、例えば、試験管又はサンプルウェルといった容器への試薬の添加、続いて、その特定のウェルから得た結果の検出を伴う。ホモジニアスＨＴＳアッセイは、試験管又はウェル中の溶液で、試験管又はウェルの表面で、又は試験管又はウェル内に配置されたビーズ又は細胞などで行うことができる。通常使用される検出システムは、蛍光、ケミルミネセンス、又はシンチレーションによる検出システムである。
−「イメージング剤」又は「蛍光標識」、「蛍光色素分子」又は「染料」は、同じ意味で使用され、光励起時に、光を再度発することができる蛍光化学化合物を指す。
−発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、蛍光色素分子が特異結合分子に化学的にカップリングされる又はそれらと結合するとき、結合対の特異結合分子又は構成要素と「繋がる」、「複合体形成する」又はそれらに「結合する」。そのため、これら用語は、発明の蛍光色素分子が、特異結合分子に直接繋げられるか、以下に説明する化学リンカーなどリンカー部位を介して繋げられればよいことを意図する。この用語は、例えば、共有化学結合、ファンデルワールス又は疎水性相互作用などの物理的な力、カプセル化、又は包埋などにより物理的に繋げられる物品を表す。発明の範囲を限定しない実施例として、発明の蛍光色素分子は、細胞、タンパク質、核酸、細胞小器官、及び他の細胞内成分などの生物学的化合物と物理的に相互作用することができる分子に複合体形成することができる。例えば、発明の蛍光色素分子は、タンパク質に結合することができるビオチン、アビジン、及びストレプトアビジンに結合することができる。また、発明の蛍光色素分子は、核酸（ＲＮＡ、ＤＮＡ）に非特異的又は配列特異的に結合することができる。発明の範囲を限定しない実施例として、そのような分子は、ＤＮＡの副溝に結合する小分子、ＤＮＡ及びＲＮＡと共に付加物を形成する小分子、シスプラチン、ＤＮＡの塩基対間に介入する分子、（例えば、メチジウム、プロピジウム、エチジウム、ポルフィリンなど）、ブレオマイシン、ネオカルチノスタチン及び他のエンジインなどの放射線類似ＤＮＡ損傷剤及び酸化によって核酸を結合及び／又は損傷させる金属錯体、並びに、ＤＮＡの化学及び光科学プローブを含む。
−「単分子層」は、１つの原子の厚さの膜又は連続層を指す。
−「多重化」は、それぞれ違った波長、違った強度、違ったＦＷＨＭ、違った蛍光寿命で、又はその組み合わせで発光する、２つ以上の検出可能な標識を使用することにより、多重検体又は生物学的状態を同時に検出することができるアッセイ又は他の分析法の実施を指す。好ましくは、多重化は、蛍光色素分子に特有の減衰挙動（すなわち、単一指数での減衰挙動）を用いることにより行われ、単一の励起及び単一の発光波長で測定され、蛍光色素分子間が区別される。この後者のアプローチは、寿命、好ましくは単一指数での蛍光減衰が十分に異なっていることを要する。好ましくは、各検出可能な標識は、それぞれ違った、結合対の対応する第２構成要素に結合することができる、複数の結合対の第１構成要素のうち１つに繋げられる。違った発光スペクトルを有する発明の蛍光色素分子を使用する多重化法は、２〜１，０００，０００個の範囲、好ましくは２〜１０，０００個の範囲、より好ましくは２〜１００個の範囲、又はこれら範囲の間の任意の整数、及びさらに好ましくは最大１０〜２０個までの範囲、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０の検体、生物学的化合物、又は生物学的状態を同時に検出するために使用することができる。
−「ナノ粒子又はナノ結晶」は、０．１〜１００ナノメートルの範囲の寸法を少なくとも１つ有する形状の粒子を指す。
−「ナノプレートレット」、「ナノシート」、「ナノプレート」、又は「２Ｄナノ粒子」は、同じ意味で、他の２つよりも小さい寸法を１つ有するナノ粒子を指し、ここで、当該寸法は、０．１〜１００ナノメートルの範囲である。本発明での意味として、最小寸法（以降、厚さという）は、少なくとも１．５、２、２．５、３、３．５、４．５、又は５倍、他の２つの寸法（以降、長さ及び幅という）よりも小さい。
−「オンタイム割合」は、「オン」であるといわれる、粒子が蛍光発光を呈する、連続励起中の時間の割合を指す。
−「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」、及び「核酸分子」は、リボヌクレオチド又はデオキシリボヌクレオチドのいずれかで、任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態を指す。この用語は、分子の一次構造のみを指す。そのため、用語は、三本鎖、二本鎖、及び一本鎖ＲＮＡはもちろん、三本鎖、二本鎖、及び一本鎖ＤＮＡを含む。この用語は、メチル化及び／又はキャッピングによる修飾体、及びポリヌクレオチドの非修飾形態も含む。より詳細には、用語「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」、及び「核酸分子」は、ポリデオキシリボヌクレオチド（２−デオキシ−Ｄ−リボース含有）と、ポリリボヌクレオチド（Ｄ−リボース含有）と、プリン又はピリミジン塩基のＮ−又はＣ−グリコシドである他の種類のポリヌクレオチドと、例えば、ポリアミド（例えば、ペプチド核酸（ＰＮＡｓ））及びポリモルフォリノ（ポリマー及び、ポリマーがＤＮＡ及びＲＮＡで見出されるような、塩基対及び塩基スタッキングを可能にする構成のヌクレオ塩基を含有する場合の他の合成による配列特異的核酸ポリマー）といったヌクレオチドでない主鎖を含有する他のポリマーとを含む。用語「ポリヌクレオチド」、「オリゴヌクレオチド」、「核酸」、及び「核酸分子」の間には、その長さに意図された違いはなく、これら用語は、同じ意味で使用されるであろう。これら用語は、分子の一次構造のみを指す。そのため、これら用語は、例えば、３’デオキシ−２’、５’−ＤＮＡ、オリゴデオキシリボヌクレオチドＮ３’Ｐ５’ホスホロアミド酸、２’−Ｏ−アルキル置換ＲＮＡ、二本鎖及び一本鎖ＲＮＡはもちろん、二本鎖及び一本鎖ＤＮＡ、ＤＮＡ：ＲＮＡハイブリッド、及びＰＮＡと、ＤＮＡ又はＲＮＡとのハイブリッドを含み、例えば、当技術分野で既知の標識、メチル化、「キャップ」、類似体での１つ以上の天然由来ヌクレオチドの置換、ヌクレオチド間修飾（例えば、非荷電結合を有するもの（例えば、メチルホスホン酸類、リン酸トリエステル類、ホスホロアミド酸類、カルバメート類など）、負荷電結合を有するもの（例えば、ホスホロチオエート類、ホスホロジチオエート類など）、及び正荷電結合を有するもの（例えば、アミノアルキルホスホロアミド酸類、アミノアルキルリン酸トリエステル類など）、例えばタンパク質（例えば、ヌクレアーゼ、毒素、抗体、シグナルペプチド、ポリ−Ｌ−リシンなどを含む）などのペンダント部位を含有するもの、インターカレーター（例えば、アクリジン、ソラレンなど）を有するもの、キレート剤（例えば、金属、放射性金属、ボロン、酸化性金属など）を含有するもの、アルキル化剤を含有するもの、修飾結合を有するもの（例えば、αアノマー核酸など））、並びにポリヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドの非修飾形態といった既知の種類の修飾を含む。特に、ＤＮＡは、デオキシリボ核酸である。
−「ポリペプチド」及び「タンパク質」は、ペプチド結合を通して繋げられたアミノ酸の分子鎖を指す。用語は、生成物の特異的な長さについては言及しない。そのため、「ペプチド」、「オリゴペプチド」、及び「タンパク質」は、ポリペプチドの定義内に含まれる。用語は、例えば、グリコシル化、アセチル化、及びリン酸化などによるポリペプチド翻訳後の修飾体を含む。また、タンパク質断片、類似体、変異型又は変異タンパク質、及び融合タンパク質などは、ポリペプチドの意味の内に含まれる。
−「シェル」は、各面（すなわち、基板で成長プロセスが行われる場合、当該基板と接触する表面を除く全表面）で初期ナノプレートレットを被覆する少なくとも１つの原子の厚さの膜又は層を指す。
−「特異結合分子」及び「親和性分子」は、本明細書において同じ意味で使用され、サンプル中に存在する検出可能な基質と化学的又は物理的手段を通して選択的に結合するであろう分子を指す。「選択的に結合」とは、分子が、対象とするターゲットに優先的に結合する、又は他の分子よりも高い親和性を有してターゲットに結合することを意味する。例えば、抗体は、抗体を産生することとなった抗原に選択的に結合するであろう。ＤＮＡ分子は、実質的に相補的な配列と結合し、関連しない配列とは結合しないであろう。親和性分子は、発明の蛍光色素分子に繋がることができ、このように繋げられたとき、検出可能な基質を明確に認識することができる分子又は分子の一部を含むことができる。このような親和性分子は、例として、以下に定めるような抗体などの分類の基質、モノマー又はポリマー核酸、アプタマー、タンパク質、多糖類、及び糖類などを含む。
【００２０】
詳細な説明
本発明は、初期ナノプレートレットコアとシェルとを含むナノプレートレットに関する。
【００２１】
第１実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、無機、コロイド状、半導体、及び／又は結晶体のナノプレートレットである。
【００２２】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、厚さが、０．３ｎｍから５００ｎｍ未満、５ｎｍから２５０ｎｍ未満、０．３ｎｍから１００ｎｍ未満、０．３ｎｍから５０ｎｍ未満、０．３ｎｍから２５ｎｍ未満、０．３ｎｍから２０ｎｍ未満、０．３ｎｍから１５ｎｍ未満、０．３ｎｍから１０ｎｍ未満、又は０．３ｎｍから５ｎｍ未満の範囲である。
【００２３】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットの横寸法の少なくとも１つは、２ｎｍ〜１ｍ、２ｎｍ〜１００ｍｍ、２ｎｍ〜１０ｍｍ、２ｎｍ〜１ｍｍ、２ｎｍ〜１００μｍ、２ｎｍ〜１０μｍ、２ｎｍ〜１μｍ、２ｎｍ〜１００ｎｍ、又は２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。
【００２４】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００２５】
実施形態によれば、材料ＭｘＥｙは、陽イオン元素Ｍと、陰イオン元素Ｅとをストイキ比で含み、当該ストイキ比は、元素Ｅ及びＭそれぞれの平均酸化数の絶対値に対応するｘ及びｙの値であることを特徴とする。
【００２６】
一実施形態によれば、初期ナノプレートの最小寸法の軸に実質的に垂直な面は、Ｍ又はＥのいずれかからなる。
【００２７】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットの最小寸法は、Ｍ及びＥの原子層を交互に含む。
【００２８】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットにおけるＭの原子層の数は、Ｅの原子層の数よりも１つ多い数に等しい。
【００２９】
実施形態によれば、初期ナノプレートレットを構成する材料は、材料ＭｘＮｙＥｚ（式中、
−Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
−Ｎは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
−Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物から選択され、
ｘ、ｙ、及びｚは、ｘが０であるとき、ｙ及びＺは０でなく、ｙが０であるとき、ｘ及びｚは０でなく、ｚが０であるとき、ｘ及びｙは０でない条件で、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００３０】
好ましい実施形態によれば、初期ナノプレートレットを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、第Ｉｂ族、第ＩＩａ族、第ＩＩｂ族、第ＩＩＩａ族、第ＩＩＩｂ族、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族、第Ｖａ族、第Ｖｂ族、第ＶＩｂ族、第ＶＩＩｂ族、第ＶＩＩＩ族、又はその混合物から選択され、
Ｅは、第Ｖａ族、第ＶＩａ族、第ＶＩＩａ族、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００３１】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットを構成する材料は、第ＩＩｂ族−第Ｖｉａ族第ＩＶａ族−第Ｖｉａ族、第Ｉｂ族−第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第ＩＶａ族−第Ｖａ族、第Ｉｂ族−第Ｖｉａ族、第ＶＩＩＩ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＶｂ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＶＩｂ族−第Ｖｉａ族、又は第Ｖａ族−第Ｖｉａ族由来の半導体を含む。
【００３２】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットを構成する材料は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＯ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＯ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳ２、ＳｎＳｅ２、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＧｅＳ２、ＧｅＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ  ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３，ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＶＯ２、又はその混合物のうちから選出される半導体を少なくとも１つ含む。
【００３３】
好ましい実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＰｄＳ、Ｐｄ４Ｓ、ＷＳ２、又はその混合物からなる群より選択される。
【００３４】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、前述の材料の合金を含む。
【００３５】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、追加の元素を少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【００３６】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、遷移金属又はランタニドを少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【００３７】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、単独のナノプレートレットと比較して、電子過剰又は電子欠陥を誘発する元素を少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【００３８】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、単独のナノプレートレットと比較して、光特性の変更を誘発する元素を少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【００３９】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、当業者に既知のコア／シェルナノプレートレットなどのコア／シェルナノプレートレット又は発明に係るコア／シェルナノプレートレットからなる。一実施形態によれば、「コア」ナノプレートレットは、そのコア表面に、オーバーコート又はシェルを有することができる。
【００４０】
第１実施形態によれば、最終ナノプレートレット（初期ナノプレートレット＋シェル）は、無機、コロイド状、半導体、及び／又は結晶体のナノプレートレットである。
【００４１】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットは、厚さが、０．５ｎｍ〜１０ｍｍ、０．５ｎｍ〜１ｍｍ、０．５ｎｍ〜１００μｍ、０．５ｎｍ〜１０μｍ、０．５ｎｍ〜１μｍ、０．５ｎｍ〜５００ｎｍ、０．５ｎｍ〜２５０ｎｍ、０．５ｎｍ〜１００ｎｍ、０．５ｎｍ〜５０ｎｍ、０．５ｎｍ〜２５ｎｍ、０．５ｎｍ〜２０ｎｍ、０．５ｎｍ〜１５ｎｍ、０．５ｎｍ〜１０ｎｍ、又は０．５ｎｍ〜５ｎｍの範囲である。
【００４２】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットの横寸法の少なくとも１つは、２ｎｍ〜１ｍ、２ｎｍ〜１００ｍｍ、２ｎｍ〜１０ｍｍ、２ｎｍ〜１ｍｍ、２ｎｍ〜１００μｍ、２ｎｍ〜１０μｍ、２ｎｍ〜１μｍ、２ｎｍ〜１００ｎｍ、又は２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。
【００４３】
一実施形態によれば、シェルの厚さは、０．２ｎｍ〜１０ｍｍ、０．２ｎｍ〜１ｍｍ、０．２ｎｍ〜１００μｍ、０．２ｎｍ〜１０μ、０．２ｎｍ〜１μｍ、０．２ｎｍ〜５００ｎｍ、０．２ｎｍ〜２５０ｎｍ、、０．２ｎｍ〜１００ｎｍ、０．２ｎｍ〜５０ｎｍ、０．２ｎｍ〜２５ｎｍ、０．２ｎｍ〜２０ｎｍ、０．２ｎｍ〜１５ｎｍ、０．２ｎｍ〜１０ｎｍ、又は０．２ｎｍ〜５ｎｍの範囲である（図２、図３、図４、図１１、図１３、図１４、及び図１６）。
【００４４】
一実施形態によれば、シェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００４５】
実施形態によれば、材料ＭｘＥｙは、陽イオン元素Ｍと、陰イオン元素Ｅとをストイキ比で含み、当該ストイキ比は、元素Ｅ及びＭそれぞれの平均酸化数の絶対値に対応するｘ及びｙの値であることを特徴とする。
【００４６】
一実施形態によれば、シェルの最小寸法の軸に実質的に垂直な面は、Ｍ又はＥのいずれかからなる。
【００４７】
一実施形態によれば、シェルの最小寸法は、Ｍ及びＥの原子層を交互に含む。
【００４８】
一実施形態によれば、シェルにおけるＭの原子層の数は、Ｅの原子層の数よりも１つ多い数に等しい。
【００４９】
実施形態によれば、シェルを構成する材料は、材料ＭｘＮｙＥｚ（式中、
−Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
−Ｎは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物から選択され、
−Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物から選択され、
ｘ、ｙ、及びｚは、ｘが０であるとき、ｙ及びＺは０でなく、ｙが０であるとき、ｘ及びｚは０でなく、ｚが０であるとき、ｘ及びｙは０でない条件で、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００５０】
好ましい実施形態によれば、シェルを構成する材料は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、第Ｉｂ族、第ＩＩａ族、第ＩＩｂ族、第ＩＩＩａ族、第ＩＩＩｂ族、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族、第Ｖｂ族、第ＶＩｂ族、第ＶＩＩｂ族、第ＶＩＩＩ族、又はその混合物から選択され、
Ｅは、第Ｖａ族、第ＶＩａ族、第ＶＩＩａ族、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）を含む。
【００５１】
一実施形態によれば、シェルを構成する材料は、第第ＩＩｂ族−第Ｖｉａ族、第Ｉｖａ族−第Ｖｉａ族、第Ｉｂ族−第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第Ｉｖａ族−第Ｖａ族、第Ｉｂ族−第Ｖｉａ族、第ＶＩＩＩ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＶｂ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＶＩｂ族−第Ｖｉａ族、又は第Ｖａ族−第Ｖｉａ族由来の半導体を含む。
【００５２】
一実施形態によれば、シェルを構成する材料は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＯ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＯ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳ２、ＳｎＳｅ２、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＧｅＳ２、ＧｅＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ  ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３，ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＶＯ２、又はその混合物のうちから選出される半導体を少なくとも１つ含む。
【００５３】
一実施形態によれば、シェルは、前述の材料の合金又はグラジエントを含む。
【００５４】
好ましい実施形態によれば、シェルは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＳ  ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＰｄＳ、Ｐｄ４Ｓ、ＷＳ２、又はその混合物からなる群由来の合金又はグラジエントである。
【００５５】
好ましい実施形態によれば、最終コア／シェルナノプレートレットは、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ（図１）、ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳ（図５、図６、図７、及び図８）、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＣｄＺｎＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ／ＣｄＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ／ＺｎＳからなる群より選択される。
【００５６】
好ましい実施形態によれば、最終コア／シェルナノプレートレットは、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＣｄＺｎＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅＴｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ／ＣｄＺｎＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳＳｅ／ＺｎＳからなる群より選択される。
【００５７】
一実施形態によれば、シェルは、ｘが０〜１の範囲のＣｄＸＺｎ１−ＸＳの合金である。一実施形態によれば、シェルは、ＣｄＺｎＳのグラジエントである。
【００５８】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットは、ホモ構造をとる、すなわち、初期ナノプレートレット及びシェルは、同一材料で構成される。
【００５９】
一実施形態において、最終ナノプレートレットは、ヘテロ構造をとり、初期ナノプレートレット及びシェルは、少なくとも２つの異なる材料で構成される。
【００６０】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットは、初期ナノプレートレットと、初期ナノプレートレットの全てを被覆する層を少なくとも１つ含むシートとを含む。当該層は、初期ナノプレートレットと同一材料又は初期ナノプレートレットとは異なる材料で構成される。
【００６１】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットは、初期ナノプレートレットと、初期ナノプレートレットの全てを被覆する１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０つ、１５つ、２０つ、２５つ、５０つ、又はそれ以上の単分子層とを含む。当該層は、初期ナノプレートレットと同一組成若しくは初期ナノプレートレットとは異なる組成、又は互いに異なる組成である。
【００６２】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットは、初期ナノプレートレットと、初期ナノプレートレットの全てを被覆する少なくとも５つ、６つ、７つ、８つ、９つ、１０つ、１５つ、２０つ、２５つ、５０つ、又はそれ以上の単分子層とを含む。当該層は、初期ナノプレートレットと同一組成若しくは初期ナノプレートレットとは異なる組成、又は互いに異なる組成である。
【００６３】
一実施形態によれば、最終ナノプレートの最小寸法の軸に実質的に垂直な面は、Ｍ又はＥのいずれかからなる。
【００６４】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットの最小寸法は、Ｍ及びＥの原子層を交互に含む
【００６５】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットにおけるＭの原子層の数は、Ｅの原子層の数よりも１つ多い数に等しい。
【００６６】
一実施形態によれば、シェルは、均質であり、それにより、最終ナノプレートレットが得られる。
【００６７】
一実施形態によれば、シェルは、初期ナノプレートレットにある各面において、実質的に同じ厚さを含む。
【００６８】
発明の別の実施形態において、発明のナノ粒子は、有機キャッピング剤の「コート」によりさらに覆われ得る。有機キャッピング剤は、半導体表面への親和性を有していれば、様々な材料であり得る。概して、キャッピング剤は、単離された有機分子、ポリマー（又は、ポリマー化反応用モノマー）、無機錯体、及び拡張結晶構造とすることができる。
【００６９】
発明の一実施形態において、発明のナノ粒子の例としては、ＣｄＳ又はＺｎＳのシェルを有するＣｄＳｅのナノシート（８０％を上回る量子収率及び狭いＦＨＷＭ（２０ｎｍ未満）を有する）、ＺｎＳで被覆されたＣｄＳのナノシート（ＣｄＳ／Ｚｎｓ）、ＣｄｙＺｎ１−ｙＳ（ｙは、０〜１の１０進数である）で被覆されたＣｄＳｅｘＳ１−ｘ（ｘは、０〜１の１０進数である）のナノシート（ＣｄＳｅＳ／ＣｄＺｎＳ）、ＺｎＳで被覆されたＣｄＳｅｘＳｅ１−ｘ（ｘは、０〜１の１０進数である）のナノシート（ＣｄＳｅＳ／ＺｎＳ）、ＣｄｙＺｎ１−ｙＳｅｘＳ１−ｘで被覆されたＣｄＴｅのナノシート（ｘ及びｙは、独立して０〜１の１０進数である）ＣｄＴｅ／ＣｄＺｎＳｅＳ）、マンガンＩＩ又は銅ＩＩをドープしたＺｎＳで被覆されたＣｄＳのナノシート（ＣｄＳ／ＺｎＳ：Ｍｎ又はＣｄＳ／ＺｎＳ：Ｃｕ）を含むがこれらに限定されない。
【００７０】
好ましくは、蛍光色素分子、蛍光剤、又はマーカーとして用いるための発明のナノ粒子は、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳ／ＺｎＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ／ＣｄＺｎＳ、ＣｄＳ／ＺｎＳを含む群において選択される。
【００７１】
本発明は、初期のコロイド状ナノプレートレットにおけるシェル成長プロセスに関する。
【００７２】
一実施形態によれば、初期ナノプレートレットは、当業者に既知の方法により得られる。
【００７３】
一実施形態によれば、シェル成長プロセスは、初期のコロイド状ナノプレートレットの各面における均質なシェルの成長を含む。
【００７４】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレット成長プロセスは、２００℃〜４６０℃の範囲の温度で溶媒に初期のコロイド状ナノプレートレット、続いて、Ｅ又はＭの前駆物質を注入する工程を含み、ここで、当該Ｅ又はＭの前駆物質を、シェル成長速度を制御するために、ゆっくりと注入し、Ｍ又はＥそれぞれの前駆物質を、初期のコロイド状ナノプレートレットの注入前に溶媒へ、又はＥ又はＭそれぞれの前駆物質と同時に混合物へのいずれかに、注入する。
【００７５】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットを、溶媒への注入前に、前駆物質の混合物の分画と混合する。
【００７６】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットでのＭｘＥｙシェルの成長プロセスは、２００℃〜４６０℃の範囲の温度で溶媒に初期のコロイド状ナノプレートレット、続いて、Ｅ又はＭの前駆物質を注入する工程を含み、ここで、当該Ｅ又はＭの前駆物質を、シェル成長速度を制御するために、ゆっくりと注入し、Ｍ又はＥそれぞれの前駆物質を、初期のコロイド状ナノプレートレットの注入前に溶媒へ、又はＥ又はＭそれぞれの前駆物質と同時に混合物へ注入する。式中、ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である。
【００７７】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒を２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−初期のコロイド状ナノプレートレットを溶媒に注入する工程と、
−Ｅの前駆物質と、Ｍの前駆物質とを、混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００７８】
別の実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒を２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−Ｍの前駆物質を溶媒に注入する工程と、
−初期のコロイド状ナノプレートレットを混合物に注入する工程と、
−Ｅの前駆物質を混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００７９】
別の実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒を２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−Ｅの前駆物質を溶媒に注入する工程と、
−初期のコロイド状ナノプレートレットを混合物に注入する工程と、
−Ｍの前駆物質を混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００８０】
別の実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒を２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−前駆物質混合物の分画と任意に混合した初期のコロイド状ナノプレートレットを溶媒に注入する工程と、
−Ｅの前駆物質と、Ｍの前駆物質とを、混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００８１】
本明細書において、用語「前駆物質の混合物の分画」とは、反応で使用する前駆物質の総量の一部、すなわち、注入する前駆物質の混合物の総量の、０．００１％〜５０％、好ましくは０．００１％〜２５％、より好ましくは０．０１％〜１０％を指す。
【００８２】
別の実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒と、Ｍの前駆物質とを提供する工程と、
−溶媒とＭの前駆物質の混合物を、２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−初期のコロイド状ナノプレートレットを混合物に注入する工程と、
−Ｅの前駆物質を混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００８３】
別の実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、
−溶媒と、Ｅの前駆物質とを提供する工程と、
−溶媒とＥの前駆物質の混合物を、２００℃〜４６０℃の範囲の温度に加熱する工程と、
−初期のコロイド状ナノプレートレットを混合物に注入する工程と、
−Ｍの前駆物質を混合物にゆっくりと注入する工程と、
−ナノプレートレットの形態のコア／シェル構造を回収する工程と、
を含む。
【００８４】
一実施形態によれば、、初期のコロイド状ナノプレートレットは、コア／シェル構造を有する。
【００８５】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレット上にＭＥシェルを含むコア／シェルナノプレートレットの成長プロセスは、第２の前駆物質の注入終了後、１〜１８０分の範囲の所定時間の間、２００℃〜４６０℃の範囲の温度に混合物を維持する工程をさらに含む。
【００８６】
一実施形態によれば、アニール温度は、２００℃〜４６０℃、２７５℃〜３６５℃、３００℃〜３５０℃、又は約３００℃の範囲である。
【００８７】
一実施形態によれば、アニール時間は、１〜１８０分、３０〜１２０分、６０〜１２０分、又は約９０分の範囲である。
【００８８】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットを、１０分未満、５分未満、１分未満、３０秒未満、１０秒未満、５秒未満、又は１秒未満の期間にわたり注入する。一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットを、一度で注入する。
【００８９】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットを、１ｍＬ／ｓ〜１Ｌ／ｓ、１ｍＬ／ｓ〜１００ｍＬ／ｓ、１ｍＬ／ｓ〜１０ｍＬ／ｓ、２〜８ｍＬ／ｓ、又は約５ｍＬ／ｓの範囲の速度で注入する。
【００９０】
一実施形態によれば、シェルの、Ｅの前駆物質又はＭの前駆物質の注入を、初期ナノプレートレットに存在するＭの０．１〜３０モル／ｈ／モル、好ましくは初期ナノプレートレットに存在するＭの０．２〜２０モル／ｈ／モル、より好ましくは１〜２１モル／ｈ／モルの範囲の速度で行う。
【００９１】
一実施形態によれば、Ｅの前駆物質又はＭの前駆物質を、ゆっくりと、すなわち、単分子層毎に、１分〜２時間、１分〜１時間、５〜３０分、又は１０分から２０分の範囲の期間にわたり、注入する。
【００９２】
一実施形態によれば、Ｅの前駆物質を、ゆっくりと、すなわち、０．１ｍＬ／ｈ〜１０Ｌ／ｈ、０．５ｍＬ／ｈ〜５Ｌ／ｈ、又は１ｍＬ／ｈ〜１Ｌ／ｈの範囲の速度で注入する。
【００９３】
一実施形態によれば、Ｍの前駆物質を、ゆっくりと、すなわち、０．１ｍＬ／ｈ〜１０Ｌ／ｈ、０．５ｍＬ／ｈ〜５Ｌ／ｈ、又は１ｍＬ／ｈ〜１Ｌ／ｈの範囲の速度で注入する。
【００９４】
一実施形態によれば、Ｅの前駆物質及びＭの前駆物質を、シェル成長速度を制御するために、ゆっくりと注入する。
【００９５】
一実施形態によれば、Ｍの前駆物質又はＥの前駆物質を、初期のコロイド状ナノプレートレットよりも前に注入し、当該Ｍの前駆物質又はＥの前駆物質を、３０秒未満、１０秒未満、５秒未満、１秒未満の期間にわたり注入する。別の実施形態によれば、Ｍの前駆物質又はＥの前駆物質を、初期のコロイド状ナノプレートレットよりも前に注入し、当該Ｍの前駆物質又はＥの前駆物質を、ゆっくりと、すなわち、０．１ｍＬ／ｈ〜１０Ｌ／ｈ、０．５ｍＬ／ｈ〜５Ｌ／ｈ、又は１ｍＬ／ｈ〜１Ｌ／ｈの範囲の速度で注入する。
【００９６】
一実施形態によれば、初期のコロイド状ナノプレートレットよりも前に注入するＭの前駆物質又はＥの前駆物質を、初期のコロイド状ナノプレートレットよりも後に注入するＭの前駆物質又はＥの前駆物質よりも速く注入する。
【００９７】
一実施形態によれば、Ｅの前駆物質及び／又はＭの前駆物質のうち少なくとも１つの注入速度は、シェルの成長速度が、毎秒１ｎｍから毎時０．１ｎｍの範囲になるように選出される。
【００９８】
一実施形態によれば、成長プロセスを、２００℃〜４６０℃、２７５℃〜３６５℃、３００℃〜３５０℃、又は約３００℃の範囲の温度で行う。
【００９９】
一実施形態によれば、反応を、不活性雰囲気、好ましくは窒素又はアルゴン雰囲気下で行う。
【０１００】
一実施形態によれば、Ｅの前駆物質は、Ｍの前駆物質と反応することができ、一般式ＭＥを有する材料を形成する。
【０１０１】
一実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質は、材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｄ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、又はその混合物であり、
Ｅは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、又はその混合物であり、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）の前駆物質である。
【０１０２】
実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質は、陽イオン元素Ｍと、陰イオン元素Ｅとをストイキ比で含み、当該ストイキ比は、ｘ及びｙの値が元素Ｅ及びＭそれぞれの平均酸化数の絶対値に対応することを特徴とする、材料ＭｘＥｙである。
【０１０３】
好ましい実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質材料ＭｘＥｙ（式中、
Ｍは、第Ｉｂ族、第ＩＩａ族、第ＩＩｂ族、第ＩＩＩａ族、第ＩＩＩｂ族、第ＩＶａ族、第ＩＶｂ族、第Ｖｂ族、第ＶＩｂ族、第ＶＩＩｂ族、第ＶＩＩＩ族、又はその混合物から選択され、
Ｅは、第Ｖａ族、第ＶＩａ族、第ＶＩＩａ族、又はその混合物から選択され、
ｘ及びｙは、独立して、０〜５の１０進数である）の前駆物質である。
【０１０４】
一実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質は第ＩＩｂ族−第Ｖｉａ族、第ＩＶａ族−第Ｖｉａ族、第Ｉｂ族−第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第ＩＶａ族−第Ｖａ族、第Ｉｂ族−第Ｖｉａ族、ＶＩＩＩ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩｂ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＶｂ族−第Ｖｉａ族第ＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖａ族、第ＩＩＩａ族−第Ｖｉａ族、第ＶＩｂ族−第Ｖｉａ族、又は第Ｖａ族−第Ｖｉａ族の化合物の前駆物質である。
【０１０５】
一実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＯ、Ｃｄ３Ｐ２、Ｃｄ３Ａｓ２、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、ＺｎＴｅ、Ｚｎ３Ｐ２、Ｚｎ３Ａｓ２、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＨｇＯ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳ２、ＳｎＳｅ２、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＧｅＳ２、ＧｅＳｅ２、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ  ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＭｇＯ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、Ｉｎ２Ｓ３，ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、Ｂｉ２Ｓ３、Ｂｉ２Ｓｅ３、Ｂｉ２Ｔｅ３、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＶＯ２、又はその混合物のうちから選出される材料の前駆物質である。
【０１０６】
好ましい実施形態によれば、付着させるシェルの前駆物質は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＩｎＳ２、ＣｕＩｎＳｅ２、ＡｇＩｎＳ２、ＡｇＩｎＳｅ２、ＣｕＳ、Ｃｕ２Ｓ、Ａｇ２Ｓ、Ａｇ２Ｓｅ、Ａｇ２Ｔｅ、ＦｅＳ、ＦｅＳ２、ＰｄＳ、Ｐｄ４Ｓ、ＷＳ２、又はその混合物からなる群より選択される材料の前駆物質である。
【０１０７】
一実施形態によれば、Ｅがカルコゲニドである場合、Ｅの前駆物質は、酸化状態が−２のカルコゲニドを含有する化合物である。一実施形態によれば、Ｅがカルコゲニドである場合、Ｅの前駆物質は、酸化状態がＯ又は酸化状態が厳密に正であるＥを含有する化合物との還元剤の反応によりｉｎ  ｓｉｔｕで形成される。
【０１０８】
一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、チオールである。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、プロパンチオール、ブタンチオール、ペンタンチオール、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、テトラデカンチオール、又はヘキサデカンチオールである。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、Ｓ２−硫化物イオンを含有する塩である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、ビス（トリメチルシリル）スルフィド（ＴＭＳ２Ｓ）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化水素ナトリウム（ＮａＳＨ）、硫化ナトリウム（Ｎａ２Ｓ）、硫化アンモニウム（Ｓ（ＮＨ４）２）、チオ尿素、又はチオアセトアミドを含む。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、適した溶媒に溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、１−オクタデセンに溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、ホスフィンに溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、トリオクチルホスフィン又はトリブチルホスフィンに溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、アミンに溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合Ｅの前駆物質は、オレイルアミンに溶解した硫黄である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、溶媒中に分散した硫黄粉末である。一実施形態によれば、Ｅが硫黄である場合、Ｅの前駆物質は、１−オクタデセン中に分散した硫黄粉末である。
【０１０９】
一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、Ｓｅ２−セレニドイオンを含有する塩を含む。一実施形態によれば、Ｅの前駆物質は、ビス（トリメチルシリル）セレニド（ＴＭＳ２Ｓｅ）、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）、セレン化ナトリウム（Ｎａ２Ｓｅ）、セレン化水素ナトリウム（ＮａＳｅＨ）、セレノ硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｅＳＯ３）、又はセレノ尿素を含む。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、セレノールである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、ジフェニルジセレニドなどのジセレニドである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、適した溶媒に溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、１−オクタデセンに溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、ホスフィンに溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、トリオクチルホスフィン又はトリブチルホスフィンに溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、アミンに溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、アミンとチオールの混合物に溶解したセレンである。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、溶媒中に分散したセレン粉末である。一実施形態によれば、Ｅがセレンである場合、Ｅの前駆物質は、１−オクタデセン中に分散したセレン粉末である。
【０１１０】
一実施形態によれば、Ｅがテルルである場合、Ｅの前駆物質は、Ｔｅ２−テルリドイオンを含有する塩である。一実施形態によれば、Ｅがテルルである場合、Ｅの前駆物質は、ビス（トリメチルシリル）テルリド（ＴＭＳ２Ｔｅ）、テルル化水素（Ｈ２Ｔｅ）、テルル化ナトリウム（Ｎａ２Ｔｅ）、テルル化水素ナトリウム（ＮａＴｅＨ）、テルロ硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＴｅＳＯ３）、又はテルロ尿素を含む。一実施形態によれば、Ｅがテルルである場合、Ｅの前駆物質は、適した溶媒に溶解したテルルである。一実施形態によれば、Ｅがテルルである場合、Ｅの前駆物質は、ホスフィンに溶解したテルルである。一実施形態によれば、Ｅがテルルである場合、Ｅの前駆物質は、トリオクチルホスフィン又はトリブチルホスフィンに溶解したテルルである。
【０１１１】
一実施形態によれば、Ｅが酸素である場合、Ｅの前駆物質は、水酸化物イオン（ＨＯ−）である。一実施形態によれば、Ｅが酸素である場合、Ｅの前駆物質は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の溶液、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＯＨ）の溶液である。一実施形態によれば、Ｅが酸素である場合、Ｅの前駆物質は、アミンとカルボン酸との間の縮合により、ｉｎ−ｓｉｔｕで生成される。一実施形態によれば、Ｅが酸素である場合、Ｅの前駆物質は、２つのカルボン酸の縮合により、ｉｎ−ｓｉｔｕで生成される。
【０１１２】
一実施形態によれば、Ｅがリンである場合、Ｅの前駆物質は、酸化状態が−３のリンを含む。一実施形態によれば、Ｅの前駆物質はトリス（トリメチルシリル）ホスフィン（ＴＭＳ３Ｐ）、ホスフィン（ＰＨ３）、白リン（Ｐ４）、又は三塩化リン（ＰＣｌ３）を含む。一実施形態によれば、Ｅの前駆物質は、例えばトリス（ジメチルアミノ）ホスフィン（（Ｍｅ２Ｎ）３Ｐ）又はトリス（ジエチルアミノ）ホスフィン（（Ｅｔ２Ｎ）３Ｐ）といったトリス（ジアルキルアミノ）ホスフィンを含む。一実施形態によれば、Ｅの前駆物質は、例えばトリオクチルホスフィン、トリブチルホスフィン、又はトリフェニルホスフィンといったトリアルキルホスフィンを含む。
【０１１３】
一実施形態によれば、Ｍが金属である場合、Ｍの前駆物質は、酸化状態が正又は０の金属を含有する化合物である。一実施形態によれば、Ｍが金属である場合、Ｍの前駆物質は、金属塩を含む。一実施形態において、金属塩は、Ｍのカルボン酸塩、Ｍの塩化物、Ｍの臭化物、Ｍのヨウ化物、Ｍの硝酸塩、Ｍの硫酸塩、又はＭのチオール酸塩である。一実施形態によれば、シェルは、金属を含む。
【０１１４】
一実施形態によれば、付着させるシェルは、カルコゲニド、リン化物、窒化物、ヒ化物、又は酸化物を含む。
【０１１５】
一実施形態によれば、初期のナノシートは、溶媒中に分散する。一実施形態によれば、溶媒は、有機性であり、好ましくは、無極性又は極性が弱い。一実施形態によれば、溶媒は、超臨界流体又はイオン性流体である。一実施形態によれば、溶媒は、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、石油エーテル、トルエン、ベンゼン、キシレン、シクロベンゼン、四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）、アセトニトリル、アセトン、エタノール、メタノール、酢酸エチル、エチレングリコール、ジグライム（ジエチレングリコールジメチルエーテル）、ジエチルエーテル、ＤＭＥ（１，２−ジメトキシ−エタン、グライム）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＮＭＦ（Ｎ−メチルホルムアミド）、ＦＡ（ホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、１，４−ジオキサン、トリエチルアミン、又はその混合物から選択される。
【０１１６】
一実施形態によれば、シェルは、追加の元素を少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【０１１７】
一実施形態によれば、シェルは、遷移金属又はランタニドを少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【０１１８】
一実施形態によれば、シェルは、単独の膜と比較して、電子過剰又は電子欠陥を誘発する元素を少量含む。用語「少量」は、本明細書において、０．０００１％〜１０％モル、好ましくは０．００１％〜１０％モルの範囲の量を指す。
【０１１９】
一実施形態によれば、還元剤を、Ｍ及び／又はＥの前駆物質のうち少なくとも１つと同時に入れる。一実施形態において、還元剤は、水素化物を含む。当該水素化物は、テトラヒドロホウ酸ナトリウム（ＮａＢＨ４）、水素化ナトリウム（ＮａＨ）、水素化リチウムアルミニウム（ＬｉＡｌＨ４）、水素化ジイソブチルアルミニウム（ＤＩＢＡＬＨ）から選択され得る。一実施形態において、還元剤は、二水素を含む。
【０１２０】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットを安定化することができる安定化化合物を、溶媒に入れる。
【０１２１】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットを安定化することができる安定化化合物を、前駆物質溶液のうちいずれか１つに入れる。
【０１２２】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットの安定化化合物は、有機リガンドを含む。当該有機リガンドは、カルボン酸、チオール、アミン、ホスフィン、アミド、ホスフィンオキシド、ホスホン酸、ホスフィン酸、エステル、ピラジン、イミダゾール、及び／又はアルコールを含み得る。
【０１２３】
一実施形態によれば、最終ナノプレートレットの安定化化合物は、イオンである。当該イオンは、第四級アンモニウムを含む。
【０１２４】
一実施形態によれば、初期のナノシートを、少なくとも１つの基板に固定する。
【０１２５】
一実施形態によれば、当該基板への初期のナノシートの固定を、吸着又は化学的カップリングにより行う。
【０１２６】
一実施形態によれば、当該基板は、シリカＳｉＯ２、酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、酸化インジウムスズＩＴＯ、フッ素ドープ酸化スズＦＴＯ、酸化チタンＴｉＯ２、金、銀、ニッケル、モリブデン、アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、炭化ケイ素ＳｉＣ、グラフェン、及びセルロースのうちから選出される。
【０１２７】
一実施形態によれば、当該基板は、ポリマーを含む。
【０１２８】
一実施形態によれば、前駆物質の過剰分は、反応後に捨てられる。
【０１２９】
一実施形態によれば、初期のナノシートでの前駆物質の反応後に得られた最終ナノプレートレットを精製する。当該精製は、例えば、エタノール中での逐次沈殿など、凝結及び／又は沈殿及び／又はろ過により行う。
【０１３０】
本発明は、その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材料を含む少なくとも１つのシェルとを備える、半導体ナノプレートレットの集合体であって、リガンド交換反応後、量子収率が５０％未満の減少を呈する集合体にも関する。
【０１３１】
一実施形態によれば、本発明の半導体ナノプレートレットの集合体は、リガンド交換後、量子収率が５０％未満、４０％未満、３０％未満、２５％未満、２０％未満、１５％未満、又は１０％未満の減少を呈する。
【０１３２】
殊に、一実施形態によれば、リガンド交換反応によって水溶液へ移した後、本発明に係るナノプレートレットの集合体の量子収率は、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２５％未満、２０％未満、１５％未満、又は１０％未満減少する。
【０１３３】
一実施形態によれば、リガンドは、１〜３０個の炭素の炭酸鎖長を有する有機リガンドである。
【０１３４】
一実施形態によれば、リガンドは、ポリマーである。
【０１３５】
一実施形態によれば、リガンドは、水溶性ポリマーである。
【０１３６】
一実施形態によれば、選択されるリガンドは、カルボン酸、チオール、アミン、ホスフィン、ホスフィンオキシド、ホスホン酸、ホスフィン酸、アミド、エステル、ピラジン、イミダゾール、及び／又はアルコールを含み得る。
【０１３７】
一実施形態によれば、リガンドは、ミリスチン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸、ベヘン酸、ドデカンチオール、オレイルアミン、３−メルカプトプロピオン酸から選択される。
【０１３８】
一実施形態によれば、選択されるリガンドは、半導体表面への親和性を有していれば、様々な材料であり得る。概して、キャッピング剤は、単離された有機分子、ポリマー（又は、ポリマー化反応用モノマー）、無機錯体、及び拡張結晶構造とすることができる。
【０１３９】
一実施形態によれば、リガンド交換手順は、発明に係るナノプレートレットの溶液をリガンドで処理する工程を含む。
【０１４０】
本発明は、長期にわたり安定した蛍光量子効率を呈する、半導体ナノプレートレットの集合体にも関する。一実施形態によれば、その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材料を含むシェルとを備える、ナノプレートレットの集合体は、蛍光量子効率が、少なくとも１Ｗ．ｃｍ−２、５Ｗ．ｃｍ−２、１０Ｗ．ｃｍ−２、１２Ｗ．ｃｍ−２、１５Ｗ．ｃｍ−２の光子束の光照明下で１時間後、５０％未満、４０％未満、３０％未満の減少を呈する。
【０１４１】
一実施形態によれば、光照明は、レーザー、ダイオード、又はキセノンアークランプなどの、青色又はＵＶ光源によりもたらされる。
【０１４２】
一実施形態によれば、照明の光子束は、１ｍＷ．ｃｍ−２〜１００Ｗ．ｃｍ−２の間、１０ｍＷ．ｃｍ−２〜５０Ｗ．ｃｍ−２の間、１Ｗ．ｃｍ−２〜１５Ｗ．ｃｍ−２の間、又は１０ｍＷ．ｃｍ−２〜１０Ｗ．ｃｍ−２の間に含まれる。
【０１４３】
一実施形態によれば、その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材料を含むシェルとを備える、ナノプレートレットの集合体は、蛍光量子効率が、リガンド交換の２時間後、８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、又は１５％未満の減少を呈する。
【０１４４】
一実施形態によれば、発明の半導体ナノプレートレットは、従来技術の量子ドット及びナノプレートレットと比較して、経時的安定性が向上している。
【０１４５】
一実施形態によれば、発明の半導体ナノプレートレットは、従来技術の量子ドット及びナノプレートレットと比較して、温度への安定性が向上している。
【０１４６】
一実施形態によれば、本発明に係るコア／シェルナノプレートレットは、温度に対し安定した蛍光量子効率を呈する。殊に、一実施形態によれば、発明に係る半導体ナノプレートレットの集合体は、１００℃以上で呈する蛍光量子効率が、２０℃での集合体の蛍光量子効率の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、又は少なくとも９０％である。一実施形態によれば、温度は、１００℃〜２５０℃、１００℃〜２００℃、１１０℃〜１６０℃、又は約１４０℃の範囲にある。一実施形態によれば、発明に係る半導体ナノプレートレットの集合体は、２００℃で呈する蛍光量子効率が、２０℃での集合体の蛍光量子効率の少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、又は少なくとも９０％である。
【０１４７】
一実施形態によれば、本発明に係るナノプレートレットの集合体は、５０、４０、３０、２５ｎｍ、又は２０ｎｍよりも小さな半値全幅を有する発光スペクトルを呈する。
【０１４８】
本発明は、その構成要素のそれぞれが、第１半導体材料を含むナノプレートレットコアと、ナノプレートレットコアの表面に第２半導体材料を含むシェルとを備える、ナノプレートレットの集合体であって、集合体のナノプレートレットの少なくとも４０％が、少なくとも１分の間連続発光する集合体に関する。
【０１４９】
一実施形態によれば、集合体のナノプレートレットの少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７０％、少なくとも８０％、又は少なくとも９０％は、少なくとも１分の間、連続発光する。
【０１５０】
一実施形態によれば、集合体のナノプレートレットのシェルは、厚さが、少なくとも３ｎｍ、少なくとも５ｎｍ、少なくとも５．５ｎｍ、少なくとも６ｎｍ、少なくとも７ｎｍ、少なくとも８ｎｍ、少なくとも８．５ｎｍ、少なくとも９ｎｍ、少なくとも１０ｎｍである。
【０１５１】
一実施形態によれば、図１０に描かれるように、少なくとも３ｎｍの厚さのシェルを有するコア／シェルナノプレートレットの集合体の少なくとも４０％は、少なくとも１分の間、連続発光する。一実施形態によれば、図１２に描かれるように、少なくとも５．５ｎｍの厚さのシェルを有するコア／シェルナノプレートレットの集合体の少なくとも８５％は、少なくとも１分の間、連続発光する。一実施形態によれば、図１５に描かれるように、少なくとも８ｎｍの厚さのシェルを有するコア／シェルナノプレートレットの集合体の少なくとも９０％は、少なくとも１分の間、連続発光する。
【０１５２】
発明の別の対象は、蛍光色素分子、蛍光剤、又はマーカーとして用いるための発明に係るコア／シェルナノプレートレットの使用である。
【０１５３】
一実施形態において、発明のコア／シェルナノプレートレットの表面は、当技術分野で周知の技術により、様々な生物学的分子又は基質とカップリングすることができる蛍光色素分子を産するよう改質することができる。
【０１５４】
別の態様において、本発明は、検出可能なルミネセンス標識として発明のナノプレートレット蛍光色素分子を使用して、生物学的相互作用、生物学的プロセス、生物学的プロセスにおける変化、化学又は生物学的化合物の構造の変化を検出することはもちろん、１つ以上の分子、生体分子、又は検体があること、又はその量を検出する化学及び生物学的アッセイに関する。
【０１５５】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、単一ターゲットを検出又は追跡するために使用することができる。加えて、発明の蛍光色素分子の集合体は、複数のターゲットを同時に検出する、又は例えば化合物ライブラリーにおいて、対象とする特定の化合物及び／又は物品を検出するために使用され得る。例えば、特徴的なスペクトルで発光する、１つ以上の粒子サイズ分布を含む発明のナノプレートレット蛍光色素分子の組成は、対象とする特定の物品の位置又は源を追跡するか、対象とする特定の物品を同定するために、アッセイで「バーコード」として使用され得る。そのような「バーコード化」スキームで使用される発明の蛍光色素分子は、それらの組成およびサイズ、又はサイズ分布を変えることにより特徴的なスペクトルでの発光を産するよう、所望の波長にチューニングすることができる。加えて、特定の特徴的波長での発光の蛍光量子効率は、変えることもでき、そのため、バイナリ又は高次エンコードスキームの使用が可能になる。
【０１５６】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子にコードされる情報は、分光法により解読することができ、そのため、対象とする特定の物品又は成分の位置決め及び／又は同定ができる。別の実施例において、特徴的な蛍光寿命を有する発明のナノプレートレット蛍光色素分子の構成要素は、対象とする特定の物品の位置又は源を追跡するか、対象とする特定の物品を同定するかいずれかのために、アッセイで「バーコード」として使用され得る。そのような「バーコード化」スキームで使用される発明の蛍光色素分子は、それらの構成要素およびサイズ、又はサイズ分布を変えることにより特徴的な蛍光寿命を産するよう、所望の蛍光寿命にチューニングすることができる。
【０１５７】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、生物学的部分、例えば生物学的ターゲット検体があること及び／又はその量、生物学的分子の構造、組成、及び立体構造、生物学的部分（例えばある環境にある生物学的ターゲット検体）の位置特定、生物学的分子の相互作用、生物学的化合物の構造の変化、及び／又は生物学的プロセスの変化を検出するために使用することができる。
【０１５８】
そのため、蛍光顕微鏡検査、組織診断、細胞診断、病理、フローサイトメトリー、ウェスタンブロット法、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）、免疫細胞化学、蛍光  ｉｎ  ｓｉｔｕハイブリダイゼーション（ＦＩＳＨ）、及び他の核酸ハイブリダイゼーションアッセイ、シグナル増幅アッセイ、ＤＮＡ及びタンパク質シークエンシング、競合結合アッセイ及びＥＬＩＳＡなどのイムノアッセイ、免疫組織学的分析、タンパク質及び核酸分離、ホモジニアスアッセイ、多重化、ハイスループットスクリーニング、並びに染色体核型分析などを含むがこれらに限定されない、通常、他の信頼性の低いラベリング法が使用されていた様々なアッセイでの、発明のナノプレートレット蛍光色素分子の利用が見いだされることは、容易に明らかなことである。
【０１５９】
発明の別の対象は、組成物であって、該組成物が、生物学及び化学的化合物があること及び／又はその量を検出することができる、生物学的システムにおける相互作用を検出することができる、生物学的プロセスを検出することができる、生物学的プロセスの変化を検出することができる、又は生物学的化合物の構造の変化を検出することができるように、特異結合成分に結合した発明のナノプレートレット蛍光色素分子を含む組成物である。限定されないが、蛍光色素分子複合体は、本発明のナノプレートレット蛍光色素分子に結合した任意の成分を有しており、該成分は生物学的標的と相互作用し、生体プロセスまたは反応を検出し、さらに生体分子またはプロセスを変更することができる。
【０１６０】
発明の別の対象は、以降で定義されるとおり、発明のナノプレートレット蛍光色素分子および成分の付着により得られる蛍光色素分子複合体である。
【０１６１】
一実施形態において、当該成分は、抗原、ステロイド、ビタミン、薬品、ハプテン、代謝物質、毒素、環境汚染物質、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸、核酸ポリマー、炭水化物、脂質、及びポリマーのうちから選出され得る。別の実施形態において、当該成分は、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、抗体、多糖類、ヌクレオチド、ヌクレオシド、オリゴヌクレオチド、核酸、ハプテン、ソラレン、薬品、ホルモン、脂質、リン脂質、リポタンパク質、リポ多糖類、リポソーム、親油性ポリマー、合成ポリマー、ポリマー微粒子、生体細胞、ウイルス、及びその組み合わせのうちから選出され得る。
【０１６２】
発明の一実施形態において、当該成分は、同一であっても異なっていてもよい、複数の、発明の蛍光色素分子でラベリングされる。
【０１６３】
一実施形態において、当該成分は、アミノ酸（保護されたもの、又はリン酸塩、炭水化物、又はＣ１〜Ｃ２２のカルボン酸で置換されたものを含む）、又はペプチド又はタンパク質などのアミノ酸のポリマーを含む。ペプチドの好ましい複合体は、少なくとも５個のアミノ酸、より好ましくは、５〜３６個のアミノ酸を含有する。好ましいぺプチドは、ニューロペプチド、サイトカイン、毒素、プロテアーゼ基質、及びタンパク質キナーゼ基質を含むが、これらに限定されない。また、オルガネラ局在ペプチドとなるペプチド、すなわち、細胞輸送機構により特定の細胞基礎構造内での位置特定のために複合化合物をターゲットとするよう作用するペプチドが好ましい。好ましいタンパク質複合体は、酵素、抗体、レクチン、糖タンパク質、ヒストン、アルブミン、リポタンパク質、アビジン、ストレプトアビジン、タンパク質Ａ、タンパク質Ｇ、フィコビリタンパク質、及び他の蛍光タンパク質、ホルモン、毒素、並びに成長因子を含む。通常、複合タンパク質は、抗体、抗体断片、アビジン、ストレプトアビジン、毒素、レクチン、又は成長因子である。
【０１６４】
別の実施形態において、当該成分は、核酸塩基、ヌクレオシド、ヌクレオチド、又は核酸ポリマーを含む。好ましい拡散ポリマー複合体は、一本鎖又は複本鎖、天然又は合成ＤＮＡ又はＲＮＡオリゴヌクレオチド、又はＤＮＡ／ＲＮＡハイブリッド、又はモルホリン誘導体化リン酸塩など特異なリンカーを組み込むもの、又はＮ−（２−アミノエチル）グリシン単位などペプチド核酸（ここで、核酸は、５０個未満のヌクレオチド、より通常は２５個未満のヌクレオチドを含有する）である。
【０１６５】
別の実施形態において、当該成分は、デキストラン、ＦＩＣＯＬＬ、ヘパリン、グリコーゲン、アミロペクチン、マンナン、イヌリン、デンプン、アガロース及びセルロースなどの通常多糖類である炭水化物又はポリオールを含むか、又はポリ（エチレングリコール）などのポリマーである。
【０１６６】
別の実施形態において、当該成分は、糖脂質、リン脂質、及びスフィンゴ脂質を含む脂質（通常、６〜２５個の炭素を有する）を含む。あるいは、前記分子又は分子複合体は、リポソームなどの脂質小胞を含むか、又はリポタンパク質を含む。いくつかの親油性置換基は、細胞又は細胞オルガネラへの発明の蛍光色素分子の輸送を容易にするために有用である。
【０１６７】
別の実施形態において、当該成分は、ポリマー、ポリマー粒子、磁性又は非磁性微小球体を含むポリマー微粒子、ポリマー膜、導電性及び非導電性金属、並びにガラス及びプラスティック表面及び粒子を含む。複合体は、通常、適した化学反応性を有する官能基を含有するポリマーの化学修飾により調製される。複合ポリマーは、有機又は無機、天然又は合成であり得る。好ましい実施形態において、本化合物は、核酸又はタンパク質用のブロットアッセイに適した膜を含む、ポリマー粒子又は膜などポリマーマトリックスに複合体形成される。別の実施形態において、当該分子又は分子錯体は、光ファイバー又は他の構造に形成され得るガラス又はシリカを含む。別の実施形態において、当該分子又は分子錯体は、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（アクリレート）、又はポリ（アクリルアミド）を含む。
【０１６８】
あるいは、本発明の複合体は、細胞、細胞系、細胞断片、又は細胞内粒子の複合体である。この種の複合材料の例としては、ウイルス粒子、バクテリア粒子、ウイルス成分、生体細胞（動物細胞、植物細胞、バクテリア、又は酵母）、又は細胞成分を含む。ラベリングすることができるか、又は構成分子をラベリングすることができる細胞成分の例としては、リソソーム、エンドソーム、細胞質、核、ヒストン、ミトコンドリア、ゴルジ装置、小胞体、及び液胞を含むがこれらに限定されない。
【０１６９】
蛍光色素分子複合体は、当技術分野で既知の技術を使用して作ることができる。例えば、トリオクチルホスフィンホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）及びトリオクチルホスフィンホスフィン（ＴＯＰ）などの部位は、いくつか挙げるならば、カルボン酸、アミン、アルデヒド、及びスチレンを含むがこれらに限定されない他の官能部位と容易に置換及び交換され得る。当業者であれば、特定の置換反応の成果に関連する因子が交換成分の濃度、温度、及び反応性を含むことを理解するであろう。
【０１７０】
発明の蛍光色素分子の表面官能性を選択的に変更するための一般的な置換反応を利用する可能性により、特定の使用法のための機能化が可能になる。例えば、生物学的化合物の検出が水性媒体で行われることが最も好ましいため、本発明の好ましい実施形態は、水に可溶化する発明のナノプレートレット蛍光色素分子を利用する。水溶性蛍光色素分子の場合、外層は、ナノプレートレットの表面に付着し、少なくとも１つの親水性部位を末端とする、少なくとも１つの結合部位を有する化合物を含む。結合親水性部位には、疎水性領域が該領域にわたる電荷移動を防止するのに十分にまたがる。疎水性領域は、蛍光色素分子のための「疑似疎水性」環境をも提供し、それにより、水性環境から保護する。親水性部位は、極性又は荷電（正又は負）基であり得る。基の極性又は荷電は、必要な、水との親水性相互作用を提供し、発明のナノプレートレットの安定した溶液又は懸濁液を提供する。例示的な親水性基は、カルボン酸塩（−ＣＯ２−）、スルホン酸塩（−ＳＯ３−）、ホスホン酸塩（−ＰＯ４２−）、硝酸塩、及びアンモニウム塩（ＮＨ４＋）などの荷電基はもちろん、水酸化物（−ＯＨ）、アミン、及びポリエチレングリコールなどのポリエーテルなどの極性基を含む。水可溶化層は、オーバーコート層の外表面で見られる。発明の蛍光色素分子を水溶性するための方法は、当技術分野において既知である。
【０１７１】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子をほぼすべての固体支持体に結合させることができるように、別の変更体を作ることもできる。本発明の目的のための、固体支持体は、合成シーケンス、スクリーニング、免疫アッセイなどの間、化合物を取り付けることができる不溶材料である。固体支持体の使用は、特に、支持体結合反応生成物の単離を、単に、支持体結合材料から試薬を洗い流すことにより、達成することができ、それにより、反応が、過剰試薬の使用により完了するまで進むことができるため、ライブラリーの合成に有益である。固体支持体は、不溶マトリックスである材料とすることができ、硬質又は半硬質表面を有することができる。例示的な固体支持体は、ペレット、ディスク、毛細管、中空繊維、針、ピン、固体ファイバー、セルロースビーズ、孔ガラスビーズ、シリカゲル、任意にジビニルベンゼンで架橋されたポリスチレンビーズ、グラフトコポリビーズ、ポリアクリルアミドビーズ、ラテックスビーズ、Ｎ−Ｎ’−ビスアクリロイルエチレンジアミンで任意に架橋されたジメチルアクリルアミドビーズ、’及び疎水性ポリマーで被覆されたガラス粒子を含むがこれらに限定されない。
【０１７２】
例えば、発明の蛍光色素分子は、スチレン又はアクリレート部位を生じ、それにより、ポリスチレン、ポリアクリレート、又は、ポリイミド、ポリアクリルイミド、ポリエチレン、ポリビニル、ポリジアセチレン、ポリフェニレン−ビニレン、ポリペプチド、多糖類、ポリスルホン、ポリピロール、ポリイミダゾール、ポリチオフェン、ポリエーテル、エポキシ、シリカガラス、シリカゲル、シロキサン、ポリホスフェート、ヒドロゲル、アガロース、及びセルロースなどの他のポリマーへの組み込みを可能にするため、容易に機能化することができる。
【０１７３】
蛍光色素分子複合体の例としては、蛍光色素分子ストレプトアビジン複合体、マウスＩｇＧ２ａ蛍光色素分子複合体、蛍光色素分子抗フルオレセイン複合体、ＣＤ２  ｍＡｂ（モノクローナル抗体）蛍光色素分子複合体、ＣＤ３  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ４  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ８  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ１４  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ１９  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ２０  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ２５  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体，  ＣＤ２７  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ４５  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ４５Ｒ  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、ＣＤ４５ＲＡ  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、  ＣＤ５６  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体，  ＨＬＡ  ＤＲ  ｍＡｂ蛍光色素分子複合体、蛍光色素分子ロバ抗ヤギＩｇＧ複合体、蛍光色素分子ロバ抗マウスＩｇＧ複合体、蛍光色素分子ロバ抗ウサギＩｇＧ複合体、蛍光色素分子ヤギＦ（ａｂ’）２抗マウスＩｇＧ、蛍光色素分子ヤギＦ（ａｂ’）２抗ウサギＩｇＧ、蛍光色素分子コムギ胚芽凝集素（ＷＧＡ）複合体を含むがこれらに限定されない。
【０１７４】
複合体形成用に使用されるよう備え機能化されたナノプレートレット蛍光色素分子は、カルボン酸塩機能化蛍光色素分子及びアミノ（ＰＥＧ）蛍光色素分子を含むがこれらに限定されない。
【０１７５】
発明の別の対象は、親和性アッセイ、蛍光染色、フローサイトメトリー、核酸シークエンシング、核酸ハイブリダイゼーション、核酸合成又は増幅、又は分子分類を含むがこれらに限定されない検出システムにおける、発明のナノプレートレット蛍光色素分子又は蛍光色素分子複合体の使用である。
【０１７６】
発明の別の対象は、サンプル、好ましくは生物学的サンプル中の検体を検出するための方法であって、
（ａ）当該サンプルを先に定義したような複合体と接触させることであって、成分は、当該検体のための結合相手であることと、
（ｂ）当該複合体を当該サンプルと共に、当該検体及び当該成分が相互作用し、それにより蛍光検体を形成するのに十分な時間培養することと、
（ｃ）当該蛍光検体を、適切な波長で照明することにより、当該サンプル中に当該検体があることを判断することと、
を含む方法である。
【０１７７】
アッセイ又は染色手順の後又は最中はいつでも、サンプルは、検出可能な光応答をもたらす光の波長で照明され、光応答を検出するための手段で観察される。発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、紫外線若しくは可視波長発光ランプ、アークランプ、又はレーザーによるなど照明で検出される。発明の蛍光色素分子複合体を照明するのに有用な選択された機器は、手持ち式紫外線ランプ、水銀アークランプ、キセノンランプ、アルゴンレーザー、レーザーダイオード、及びＹＡＧレーザーを含むがこれらに限定されない。これら照明源は、場合によっては、レーザースキャナー、蛍光マイクロプレートリーダ、標準またはミニフルオロメータ、又はクロマトグラフィ検出器に一体化される。この蛍光発光は、場合によっては、目視検査により、又はＣＣＤカメラ、ビデオカメラ、写真フィルム、レーザースキャナー装置、蛍光光度計、フォトダイオード、量子カウンター、エピフロレッセンス顕微鏡、スキャン顕微鏡、フローサイトメーター、蛍光マイクロプレートリーダの装置のうちいずれかを使用して、又は光電子増倍管など信号を増幅するための手段により検出される。フローサイトメーター、蛍光顕微鏡、又は蛍光光度計など器具を使用してサンプルを試験する場合、場合によっては、器具は、通常ある蛍光色素分子複合体の蛍光応答を別のものを区別することにより、異なる光学特性を有する違った蛍光色素分子間を区別し、識別するために使用される。フローサイトメーターを使用してサンプルを試験する場合、サンプルの試験は、場合によっては、分類装置を使用することにより、蛍光色素分子の蛍光応答に基づくサンプル内の粒子の単離を含む。
【０１７８】
検出可能な光学応答は、直接観察又は器具のいずれかにより、認識することができる、検査システムのパラメーターの変化又は発生を意味する。そのような検出可能な応答は、色、蛍光、反射率、化学発光、偏光、散乱光、又はＸ線散乱の変化又は発生を含む。通常、検出可能な応答は、量子効率、蛍光の励起又は発光波長分布、蛍光寿命、蛍光偏光、又はその組み合わせの変化など蛍光の変化である。検出可能な光学応答は、サンプル全体にわたって、又はサンプルの局所に生じ得る。経過時間後の光学応答の有無は、サンプルの１つ以上の指標である。標準応答又は期待される応答との染色の度合いの比較は、サンプルが所与の特徴を所有するかどうか及びその度合いを判断するために使用することができる。
【０１７９】
別の実施形態において、発明のナノプレートレット蛍光色素分子又は蛍光色素分子複合体は、混合物中１つ以上の種類を検出するため多重アッセイで使用され得る。
【０１８０】
本明細書で使用される場合、用語「多重アッセイ」は、２つ以上の蛍光色素分子からの蛍光を検出する、又は蛍光エネルギーが２つ以上の蛍光色素分子間を移動し、１つ以上のクエンチャを検出するアッセイを指す。
【０１８１】
発明の別の対象は、サンプル、好ましくは生物学的サンプルにおける多重検体を検出するための方法であって、
（ａ）当該サンプルを先に定義したような多重複合体と接触させることであって、各成分は、ある検体のための結合相手であり、各蛍光色素分子は、異なる蛍光発光を呈することと、
（ｂ）当該複合体を当該サンプルと共に、当該検体及び当該成分が相互作用し、それにより多重蛍光検体を形成するのに十分な時間培養することと、
（ｃ）当該蛍光検体を、適切な波長で照明することにより、当該サンプル中に当該検体があることを判断することと、
を含む方法である。
【０１８２】
発明の別の対象は、サンプルにおいて少なくとも１つの検体を検出するキットであって、先に定義したような少なくとも１つのナノプレートレット蛍光色素分子、又は先に定義したような少なくとも１つの蛍光色素分子複合体を含むキットである。
【０１８３】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、ＦＡＣＳ、細胞の多色光学コーディング、マイクロアレイ、免疫化学、多重ＦＩＳＨ、固定細胞、又は組織イメージングといった蛍光検出法で使用することができる。
【０１８４】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子は、タグ付け抗体、ＦＲＥＴセンサー、コードされた多重マイクロビーズといったバイオセンサーとしても使用することができる。
【０１８５】
発明のナノプレートレット蛍光色素分子の別の使用法は、例えば、光誘起療法、光学手術支援、又は、治療薬の薬物動態学的決定に関するｉｎ  ｖｉｖｏアニマルイメージング（細胞、組織、臓器、腫瘍）である。
【０１８６】
発明の蛍光色素分子は、ｅｘ  ｖｉｖｏライブセルイメージングのためにも使用することができる。
【０１８７】
発明に係るナノプレートレットの他の特徴及び利点は、純粋に例証する手段として与えられた実施例を読めば明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明に係るＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットのａ）吸収スペクトル及びｂ）発光スペクトルを示す。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが１．５ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが３ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが５．５ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図５】本発明に係るＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳコア／シェルナノプレートレットのａ）吸収スペクトル及びｂ）発光スペクトルを示す。
【図６】本発明に係るＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図７】本発明に係るＣｄＳｅ／ＺｎＳコア／シェルナノプレートレットのａ）吸収スペクトル及びｂ）発光スペクトルを示す。
【図８】本発明に係るＣｄＳｅ／ＺｎＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図９】水溶性ポリマーでのリガンド交換後の、本発明に係るＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳコア／シェルナノプレートレットの吸収スペクトル（黒色）及び発光スペクトル（灰色）の展開を示す。
【図１０】本発明に係る、シェルの厚さが３ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの非点滅分画（すなわち、連続発光ナノプレートレットの分画）を示す。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが３ｎｍの単一ＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの発光時間トレース及び対応する正規化蛍光強度分布（トレースは、黒色、バックグラウンドノイズは、灰色）を示す。
【図１２】本発明に係る、シェルの厚さが５．５ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの非点滅分画（すなわち、連続発光ナノプレートレットの分画）を示す。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが５．５ｎｍの単一ＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの発光時間トレース及び対応する正規化蛍光強度分布（トレースは、黒色、バックグラウンドノイズは、灰色）を示す。
【図１４】本発明に係る、シェルの厚さが８．５ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットのＴＥＭ画像を示す。
【図１５】本発明に係る、シェルの厚さが８．５ｎｍのＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの非点滅分画（すなわち、連続発光ナノプレートレットの分画）を示す。
【図１６】図１６Ａ及び図１６Ｂ。本発明に係る、シェルの厚さが８．５ｎｍの単一ＣｄＳｅ／ＣｄＳコア／シェルナノプレートレットの発光時間トレース及び対応する正規化蛍光強度分布（トレースは、黒色、バックグラウンドノイズは、灰色）を示す。
【図１７】顕微鏡ガラススライドにドープした、本発明に係るＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳナノプレートレット、従来技術の量子ドット又は従来技術のＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳナノプレートレットの膜由来の正規化された蛍光量子効率の測定値を示す。膜は、Ｈｇランプを使用して励起され、発した光は、オイル対物（１００×、ＮＡ＝１．４）及び適合したフィルタ（励起用５５０ｎｍショートパスフィルタ及び発光用５９０ｎｍロングパスフィルタ）を用いて収集される。
【図１８】温度の関数で、ガラススライドにドープされた、発明に係るＣｄＳｅ／ＺｎＳナノプレートレット、従来技術に係るＣｄＳｅ／ＣｄＳ／ＺｎＳ量子ドット、従来技術に係るＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳナノプレートレット由来の正規化された蛍光量子効率の測定値を示す。膜は、レーザーを用いて４０４ｎｍで励起される。
【発明を実施するための形態】
【０１８９】
実施例
ナノプレートレットコア調製
ＣｄＳｅ  ４６０  ナノプレートレット（ＮＰＬ）の合成
２４０ｍｇの酢酸カドミニウム（Ｃｄ（ＯＡｃ）２）（０，９ｍｍｏｌ）、３１ｍｇのＳｅ  １００  ｍｅｓｈ、１５０μＬのオレイン酸（ＯＡ）、及び１５ｍＬの１−オクタデセン（ＯＤＥ）を三つ口フラスコに入れ、真空下でガス抜きする。混合物をアルゴン流下で、１８０℃で３０分加熱する。
【０１９０】
ＣｄＳｅ  ５１０  ＮＰＬの合成
１７０ｍｇのミリスチン酸カドミニウム（Ｃｄ（ｍｙｒ）２）（０，３ｍｍｏｌ）、１２ｍｇのＳｅ  １００  ｍｅｓｈ、及び１５ｍＬのＯＤＥを三つ口フラスコに入れ、真空下でガス抜きする。混合物をアルゴン流下で、２４０℃で加熱し、温度が１９５℃に達したとき、４０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０，１５ｍｍｏｌ）を入れる。混合物を２４０℃で１０分加熱する。
【０１９１】
ＣｄＳｅ  ５５０  ＮＰＬの合成
１７０ｍｇのＣｄ（ｍｙｒ）２（０，３ｍｍｏｌ）及び１５ｍＬのＯＤＥを三つ口フラスコに入れ、真空下でガス抜きする。混合物をアルゴン流下で、２５０℃で加熱し、ＯＤＥ（０，１Ｍ）で超音波処理したＳｅ  １００  ｍｅｓｈの分散液１ｍＬを素早く注入する。３０秒後、８０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０，３ｍｍｏｌ）を入れる。混合物を２５０℃で１０分加熱する。
【０１９２】
ＣｄＴｅ  ４２８  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコを１３０ｍｇのプロピオン酸カドミニウム（Ｃｄ（ｐｒｏｐ）２）（０．５ｍｍｏｌ）、８０μＬのＯＡ（０．２５ｍｍｏｌ）、及び１０ｍＬのＯＤＥで充填し、混合物を攪拌し、真空下、９５℃で２時間ガス抜きする。アルゴン下の混合物を１８０℃に加熱し、０．５ｍＬのＯＤＥで希釈したトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ−Ｔｅ）に溶解した１Ｍ  Ｔｅ  １００μＬを迅速に添加する。反応物を同一温度で２０分加熱する。
【０１９３】
４２８ＮＰＬをＣｄ（ＯＡｃ）２を使用して調製するとき、ＴＯＰ−Ｔｅ  １Ｍを１２０〜１４０℃の間で注入する。
【０１９４】
ＣｄＴｅ  ５００  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコを、１３０ｍｇのＣｄ（ｐｒｏｐ）２（０．５ｍｍｏｌ）、８０μＬのＯＡ（０．２５ｍｍｏｌ）、１０ｍＬのＯＤＥで充填し、混合物を攪拌し、真空下、９５℃で２時間ガス抜きする。アルゴン下の混合物を２１０℃で加熱し、０．５ｍＬのＯＤＥで希釈した１Ｍ  ＴＯＰ−Ｔｅの溶液１００μＬを迅速に添加する。反応物を同一温度で３０分加熱する。
【０１９５】
Ｃｄ（ＯＡｃ）２をカドミニウム前駆物質として使用したとき、ＴＯＰ−Ｔｅを１７０〜１９０℃の間で注入する。
【０１９６】
ＣｄＴｅ  ５５６  ＮＰＬの合成
１３３ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０．５ｍｍｏｌ）、２５５μＬのＯＡ（０．８ｍｍｏｌ）、及び２５ｍＬのＯＤＥを三つ口フラスコに充填し、混合物を攪拌し、真空下、９５℃で、２時間ガス抜きする。フラスコをアルゴンで満たし、温度を２１５℃まで上昇させる。その後、２．５ｍＬ  ＯＤＥで希釈した０．０５ｍｍｏｌのストイキＴＯＰ−Ｔｅ（２．２４Ｍ）を１５分にわたり一定の速度でシリンジポンプを用いて注入する。添加が完了すると、反応物を１５分間加熱する。
【０１９７】
ＣｄＳ  ３７５  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコに、１６０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０．６ｍｍｏｌ）、１９０μＬ（０．６ｍｍｏｌ）のＯＡ、１−オクタデセン（Ｓ−ＯＤＥ）０．１Ｍに溶解した１．５ｍＬの硫黄、及び１３．５ｍＬのＯＤＥを入れ、真空下、３０分間ガス抜きする。その後、混合物を１８０℃で、アルゴン流下、３０分間加熱する。
【０１９８】
ＣｄＳ  ４０７  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコに、１６０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０．６ｍｍｏｌ）、１９０μＬ（０．６ｍｍｏｌ）のＯＡ、１．５ｍＬのＳ−ＯＤＥ  ０．１Ｍ、及び１３．５ｍＬのオクタデセンを入れ、真空下、３０分間ガス抜きする。その後、混合物を２６０℃でで、アルゴン流下、１分間加熱する。
【０１９９】
コア／シェル（Ｃｒｏｗｎ）ＣｄＳｅ／ＣｄＳ  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコで、３２０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（１．２ｍｍｏｌ）、３８０μＬのＯＡ（１．５１ｍｍｏｌ）、及び８ｍＬのオクタデセンを、真空下、６５℃で、３０分間ガス抜きする。その後、４ｍＬのＯＤＥ中のＣｄＳｅナノプレートレットコアをアルゴン下で入れる。反応物を２１０℃で加熱し、０．３ｍｍｏｌのＳ−ＯＤＥ  ０．０５Ｍを滴下する。注入後、反応物を、２１０℃で１０分間加熱する。
【０２００】
コア／シェル（Ｃｒｏｗｎ）  ＣｄＳｅ／ＣｄＴｅ  ＮＰＬの合成
三つ口フラスコに、６ｍＬのＯＤＥ中のＣｄＳｅナノプレートレットコアを、２３８μＬのＯＡ（０．７５ｍｍｏｌ）及び１３０ｍｇのＣｄ（ｐｒｏｐ）２と共に入れる。混合物を、真空下、３０分間ガス抜きし、その後、アルゴン下で、反応物を２３５℃に加熱し、１ｍＬのＯＤＥ中の５０μＬのＴＯＰ−Ｔｅ  １Ｍを滴下する。添加後、反応物を２３５℃で１５分間加熱する。
【０２０１】
ＣｄＳｅＳ合金ＮＰＬの合成
１７０ｍｇのＣｄ（ｍｙｒ）２（０，３ｍｍｏｌ）及び１５ｍＬのＯＤＥを三つ口フラスコに入れ、真空下でガス抜きする、混合物をアルゴン流下、２５０℃で加熱し、Ｓ−ＯＤＥ及びＯＤＥ中で超音波処理したＳｅ  １００  ｍｅｓｈの分散液１ｍＬ（セレン及び硫黄の総濃度０，１Ｍ）を素早く注入する。３０秒後、１２０ｍｇのＣｄ（ＯＡｃ）２（０，４５ｍｍｏｌ）を入れる。混合物を１０分間２５０℃で加熱する。
【０２０２】
シェル成長
オクタンチオールを用いたＣｄＳシェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミン（ＴＯＡ）を入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、ＯＤＥ中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、ＯＤＥ中の７ｍＬの０．１Ｍ  オクタンチオール溶液、及びＯＤＥ中の７ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２を、シリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０３】
ブタンチオールを用いたＣｄＳシェ成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミン（ＴＯＡ）を入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、ＯＤＥ中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、ＯＤＥ中の７ｍＬの０．１Ｍ  ブタンチオール溶液、及びＯＤＥ中の７ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２を、シリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０４】
オクタンチオールを用いたＺｎＳシェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  オクタンチオール溶液、及びオクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  オレイン酸亜鉛（Ｚｎ（ＯＡ）２）を、シリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０５】
ブタンチオールを用いたＺｎＳシェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  ブタンチオール溶液、及びオクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  オレイン酸亜鉛（Ｚｎ（ＯＡ）２）を、シリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０６】
オクタンチオールを用いたＣｄＺｎＳグラジエントシェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  オクタンチオール溶液をシリンジポンプを用いて一定速度で、そしてオクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２及びオクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｚｎ（ＯＡ）２をシリンジポンプを用いて９０分にわたり様々な速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０７】
ブタンチオールを用いたＣｄＺｎＳグラジエントシェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  ブタンチオール溶液をシリンジポンプを用いて一定の速度で、そしてオクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２及びオクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｚｎ（ＯＡ）２をシリンジポンプを用いて９０分にわたり様々な速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０８】
オクタンチオールを用いたＣｄｘＺｎ１−ｘＳ合金シェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  オクタンチオール溶液、オクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２及びオクタデセン中の３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｚｎ（ＯＡ）２をシリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２０９】
ブタンチオールを用いたＣｄｘＺｎ１−ｘＳ合金シェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を３００℃、アルゴン下で加熱し、オクタデセン中の５ｍＬのコアナノプレートレットを、迅速に注入し、続いて、オクタデセン中の７ｍＬの０．１Ｍ  ブタンチオール溶液、オクタデセン中の（ｘ）＊３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｃｄ（ＯＡ）２及びオクタデセン中の（１−ｘ）＊３．５ｍＬの０．１Ｍ  Ｚｎ（ＯＡ）２をシリンジポンプを用いて、９０分にわたり一定の速度で注入する。添加後、反応物を３００℃で９０分間加熱する。
【０２１０】
ＣｄＺｎＳシェル成長（従来技術に従い製造：周囲温度、Ｍａｈｌｅｒら、ＪＡＣＳ．２０１２，１３４（４５），１８５９１−１８５９８）
ヘキサン中の１ｍＬのＣｄＳｅ  ５１０  ＮＰＬを４ｍＬのクロロホルムで希釈し、その後、１００ｍｇのチオアセトアミド（ＴＡＡ）及び１ｍＬのオクチルアミンをフラスコに添加し、混合物を、ＴＡＡの溶解が完了するまで（約５分）超音波処理する。溶液の色が、この間、黄色からオレンジ色に変わった。エタノール中のＣｄ（ＮＯ３）２の溶液３５０μＬ及びエタノール中のＺｎ（ＮＯ３）２  ０．２Ｍの溶液１５０μＬを、その後、フラスコに添加する。２時間６５℃で反応を進めさせた。合成後、コア／シェルプレートレットを数滴のエタノールで沈殿させることにより、二次核形成物から単離し、５ｍＬのクロロホルムで懸濁した。その後、エタノール中のＺｎ（ＮＯ３）２  ０．２Ｍ  １００μＬを、ナノプレートレット溶液に添加する。それらを、着実に凝集し、２００μＬオレイン酸を添加することにより、再懸濁する。
【０２１１】
ＺｎＳ代替シェル成長
三つ口フラスコに、１５ｍＬのトリオクチルアミンを入れ、真空下、１００℃でガス抜きする。その後、反応混合物を、３１０℃、アルゴン下で加熱し、前駆物質混合物５０μＬと混合したオクタデセン中のコアナノプレートレット  ５ｍＬを迅速に注入し、２ｍＬのオクタデセン中の０．１Ｍ  オレイン酸亜鉛（Ｚｎ（ＯＡ）２）及びオクタンチオール溶液を、シリンジポンプを用いて、一定の速度で、８０分にわたり注入する。
【０２１２】
量子収率におけるリガンド交換の効果
リガンド交換手順（１−ドデカンチオール）
１−ドデカンチオールを用いたリガンド交換を、１ｍＬのコア／シェルナノプレートレット溶液を、２００μＬの１−ドデカンチオールで処理することにより、行った。その後、溶液を攪拌することなく、６５℃で一晩置いた。その後、交換したナノプレートレットを、ＥｔＯＨによる２度の逐次沈殿及びヘキサンでの再懸濁により洗浄する（表１）。
【表１】
2018515678.tif 000003
【０２１３】
リガンド交換手順（ポリマー化リガンド）
ヘキサン中の１ｍｇのコア／シェルナノプレートレットをエタノールで沈殿させ、遠心分離する。上清を除去し、ナノプレートレットを、２００μＬの３−メルカプトプロピオン酸（ＭＰＡ）中に分散させる。混合物を超音波処理し、均質な分散液を得る。ナノプレートレット分散液を、６０℃で２時間保存する。その後、ナノプレートレットを遠心分離し、ＭＰＡ相を捨てる。ナノプレートレットを、超音波下で、ＤＭＦ中に分散させ、２ｍｇのカリウムｔｅｒｔ−ブトキシドを添加し、ナノプレートレット分散液を超音波処理する。混合物を遠心分離し、ＤＭＦ相を捨てる。沈殿したナノプレートレットをエタノールで洗浄し、ナノプレートレットを、四ホウ酸ナトリウムバッファ中に分散させる。事前にＮａＢＨ４で３０分還元したポリマー化リガンドの水溶液２００μＬをナノプレートレット分散液に添加する。溶液を６０℃で一晩保存する。過剰な遊離リガンド及び試薬をＶｉｖａｓｐｉｎにより除去する。水溶性ポリマーを用いたリガンド交換後のＣｄＳｅ／ＣｄＺｎＳコア／シェルナノプレートレットの吸収スペクトル及び発光スペクトルの展開を例えば図９に示す。加えて、表２は、翌日及び２か月後のポリマー化リガンドで交換されたＮＰＬでの量子収率の割合（％）を表す。
【表２】
2018515678.tif 000004
【０２１４】
層状材料の調製
まず、ＣｄＳｅ−ＺｎＳナノプレートレット溶液を空気排除グローブボックスで、エタノールの添加により沈殿させる。遠心分離後、形成したペレットをクロロホルム溶液中に再度分散させる。その間、クロロホルム中のポリ（無水マレイン酸−アルト−オクタデセン）（ＭＷ＝４０ｋｇ．ｍｏｌ−１）の３０重量％の溶液を調製する。その後、ナノプレートレット溶液をポリマー溶液と、１：１の体積比で混合し、溶液をさらに攪拌する。Ｏ２絶縁基板（ガラス又はＰＥＴ）に、溶液ナノプレートレット−ポリマー混合物を塗り、３０分間乾燥させる。その後、ラウリルメタクリレート９９％及びベンゾフェノン１％製のＵＶ重合性オリゴマーポリマーをナノプレートレット膜の上部に付着させる。表面基板（底面基板と同一）をシステムに付着させる。膜を、ＵＶ下で４分間ポリマー化する。層状材料を、その後、Ａｖｉｇｏ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの４５５ｎｍＬＥＤで、クロロホルムに溶解したＰＭＭＡ溶液によって、接着する。ＬＥＤを、１ｍＡ〜５００ｍＡの範囲の一定の電流下で作動させる。
【０２１５】
集合測定：ヘキサン溶液中のナノプレートレットを９０％ヘキサン／１０％オクタンの混合物で希釈し、ドロップキャストにより、ガラス基板に付着させる。サンプルを、倒立蛍光顕微鏡を使用して可視化する。いくつかのナノプレートレットを含有するサンプルの領域をＨｇランプを使用して励起し、発した光をオイル対物（１００×、ＮＡ＝１．４）及び適合フィルタ（励起用５５０ｎｍショートパスフィルタ及び発光用５９０ｎｍロングパスフィルタ）を用いて収集する。サンプルの発した光は、ＣＣＤカメラ（Ｃａｓｃａｄｅ  ５１２Ｂ，Ｒｏｐｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）で、又は裸眼で顕微鏡接眼レンズを通して直接観察することができる。少なくとも１００のナノプレレートレットを含有する照明された視野の動画は、１分間３３Ｈｚのフレームレートで記録する。家庭用ソフトウェアを使用して、発光するナノプレートレットの蛍光強度時間トレースをバックグラウンドノイズと共に抽出する。ノイズの３倍で「オフ」閾値を固定することにより、第１「オフ」発生の時間が、時間のトレース毎に算出される。長期にわたり「オフ」にならないナノプレートレットの数をプロットすることにより、長期にわたるナノプレートレットの全体的非点滅部分に近づく。
【０２１６】
単一粒子測定：独特なナノプレートレットの蛍光強度発光を共焦点顕微鏡（Ｍｉｃｒｏｔｉｍｅ  ２００、Ｐｉｃｏｑｕａｎｔ）及び２つのアバランシェフォトダイオード（ＳＰＡＤ  ＰＤＭ、ＭＰＤ、時間分解能５０ｐｓ）に基づくＨａｎｂｕｒｙ  Ｂｒｏｗｎ及びＴｗｉｓｔの設定で記録する。光検出信号をＨｙｄｒａＨａｒｐ  ４００モジュール（Ｐｉｃｏｑｕａｎｔ）により記録する。この構成において、試験したナノ結晶は、４０５ｎｍで発光するパルスダイオードで励起させる。単一ナノプレートレットスペクトルを得るため、収集した光子の一部又は全体をＡｎｄｏｒ  ｓｈａｍｒｏｃｋ  ７５０分光計に送る。分散システムは、プリズムであり、検出器は、ＣＣＤカメラ（Ｃａｓｃａｄｅ  ５１２Ｂ、Ｒｏｐｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）である。単一ナノプレートレットの通常の時間トレースは、１０ｍｓにわたり収集した光子の数を積分することにより得られる。
【０２１７】
空気中の光退色測定
ヘキサン中のナノプレートレット又は量子ドットを、９０％ヘキサン／１０％オクタンの混合物で希釈し、ドロップキャストによりガラス基板に付着させる。サンプルを倒立蛍光顕微鏡を使用して可視化する。ナノプレートレット又は量子ドットをまだなお単一ナノ結晶を識別することが可能な濃度で含有するサンプルの領域をＨｇランプを使用して励起し、発した光をオイル対物（１００×、ＮＡ＝１．４）及び適合フィルタ（励起用５５０ｎｍショートパスフィルタ及び発光用５９０ｎｍロングパスフィルタ）を用いて収集する。サンプルの発した光をＣＣＤカメラ（Ｃａｓｃａｄｅ  ５１２Ｂ、Ｒｏｐｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）で観察することができる。照明された視野の画像は、毎分得られ、膜の平均強度は、初期の強度で正規化され、時間に対する平均強度の変化をプロットすることを可能にする（図１７参照）。
【０２１８】
蛍光安定性対温度測定値
層状材料の調製は、上記にて説明した。層状材料をホットプレートを介して、２０℃〜２００℃に及び所望の温度で加熱し、蛍光度を、光ファイバー分光計（Ｏｃｅａｎ−ｏｐｔｉｃｓ  ｕｓｂ  ２０００）を使用して、４０４ｎｍのレーザーでの励起下で測定する。測定値は、温度安定化後に得られる（図１８参照）。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｂ】
2018515678.tif 000006
【図３Ａ−３Ｂ】
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【図４Ａ−４Ｂ】
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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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【図１８】
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【国際調査報告】
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