(57)【要約】  無機ナノ粒子コアと、前記無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が５００を超える分子量を有する複数の長鎖ポリマー、及び前記無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が前記長鎖ポリマーの平均分子量の半分未満の分子量を有する複数の短鎖ポリマーを含む表面ポリマーブラシと、前記無機ナノ粒子コア及び前記短鎖ポリマーの複数の１つ以上の少なくとも１つに結合した、有機蛍光体の１つ以上とを含む蛍光体官能化ナノ粒子が提供される。前記無機ナノ粒子コアの表面上の前記短鎖ポリマーの接合密度（σＳＣ）は、前記無機ナノ粒子コアの表面上の前記長鎖ポリマーの接合密度（σＬＣ）よりも大きい。本発明のナノ粒子を含む、ポリマーマトリクス、ＬＥＤ、光学系、照明装置、及び直付灯もまた提供される。
2016530181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機ナノ粒子コア、
表面ポリマーブラシ、及び
前記無機ナノ粒子コアと複数の短鎖ポリマーの１つ以上との少なくとも１つに結合した有機蛍光体の１つ以上、
を含む蛍光体官能化ナノ粒子であって、
前記表面ポリマーブラシが、
前記無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が５００を超える分子量を有する複数の長鎖ポリマー、及び
前記無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が前記長鎖ポリマーの平均分子量の半分未満の分子量を有する複数の前記短鎖ポリマー、
を含むものとし、
前記無機ナノ粒子コアの表面の前記短鎖ポリマーの接合密度（σＳＣ）が、前記無機ナノ粒子コアの表面の前記長鎖ポリマーの接合密度（σＬＣ）よりも大きいものとする、前記蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項２】
前記表面ポリマーブラシが、１．５〜２．３の多分散性指数（ＰＤＩ）を有する、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項３】
前記表面ポリマーブラシが、１．８〜２．０の多分散性指数（ＰＤＩ）を有する、請求項２に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項４】
前記無機ナノ粒子コアが、１．９５より大きい屈折率を有する、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項５】
前記無機ナノ粒子コアが、２．００〜３．００の屈折率を有する、請求項４に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項６】
前記無機ナノ粒子コアが、ＩＩＩ−Ｎ化合物及び／又は金属酸化物を含む、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項７】
無機ナノ粒子コアが、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、及び二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から選択される金属酸化物を含む、請求項６に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項８】
無機ナノ粒子コアが、ＺｒＯ２を含む、請求項７に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項９】
前記長鎖ポリマーの１つ以上が、ポリ（グリシジルメタクリレート）単位、ポリジメチルシロキサン単位、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）単位、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）単位、脂環式ポリマー単位、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）単位、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）単位、及び／又はポリ（メチルフェニルシロキサン）単位を含む、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１０】
前記長鎖ポリマーが、エポキシ相溶性又はシリコーン相溶性である、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１１】
前記長鎖ポリマーが、ポリ（グリシジルメタクリレート）単位、ポリジメチルシロキサン単位、及び／又はポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）単位を含む、請求項１０に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１２】
前記長鎖ポリマーが、シリコーン相溶性である、請求項１０に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１３】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、前記無機ナノ粒子コアと結合している、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１４】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、前記短鎖ポリマーの１つと結合している、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１５】
前記蛍光体官能化ナノ粒子が、シリカ（ＳｉＯ２）シェルでコーティングされている、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１６】
σＳＣが、σＬＣの３倍より大きい、請求項１に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１７】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、フルオレセイン、フルオロン染料（例えば、ローダミン）、アリールスルホン酸染料（例えば、ピラニン）、及び式（Ｉ）：
【化１】
2016530181.tif 000007
で表される残基を含む化合物から選択される化合物、又はその残基を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１８】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、式（ＩＩ）で表される化合物又はその残基：
【化２】
2016530181.tif 000008
｛式中、Ｒ１は、−ＣＯＯＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ２ＣＣＨ、及び−Ｃ（Ｏ）ＯＣＰ（Ｏ）（ＯＲ２ａ）（ＯＲ２ｂ）から選択され；そしてＲ２ａ及びＲ２ｂは、個々に、水素及びＣ１−６アルキル基から選択される｝
を含む、請求項１７に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項１９】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、
【化３】
2016530181.tif 000009
から選択される化合物又はその残基を含む、請求項１８に記載の蛍光体官能化ナノ粒子。
【請求項２０】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の蛍光体官能化ナノ粒子を含む、ポリマーマトリクス。
【請求項２１】
蛍光体が、前記ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている、請求項２０に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２２】
前記ポリマーマトリクスが、ポリ（グリシジルメタクリレート）、ポリジメチルシロキサン、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、脂環式ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び／又はポリ（メチルフェニルシロキサン）を含む、請求項２０に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２３】
前記ポリマーマトリクスが、エポキシ系である、請求項２０に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２４】
前記ポリマーマトリクスが、シリコーン系である、請求項２０に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２５】
前記長鎖ポリマーが、マトリクス相溶性である、請求項２０に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２６】
請求項１７に記載の蛍光体官能化ナノ粒子を含むポリマーマトリクス。
【請求項２７】
蛍光体が、前記ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている、請求項２６に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２８】
前記ポリマーマトリクスが、ポリ（グリシジルメタクリレート）、ポリジメチルシロキサン、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、脂環式ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び／又はポリ（メチルフェニルシロキサン）を含む、請求項２６に記載のポリマーマトリクス。
【請求項２９】
前記ポリマーマトリクスが、エポキシ系である、請求項２６に記載のポリマーマトリクス。
【請求項３０】
前記ポリマーマトリクスが、シリコーン系である、請求項２６に記載のポリマーマトリクス。
【請求項３１】
前記長鎖ポリマーが、マトリクス相溶性である、請求項２６に記載のポリマーマトリクス。
【請求項３２】
請求項２０に記載のポリマーマトリクスを含む、白色発光ダイオード（ＬＥＤ）。
【請求項３３】
前記蛍光体が、前記ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている、請求項３２に記載のＬＥＤ。
【請求項３４】
請求項２６に記載のポリマーマトリクスを含むＬＥＤ。
【請求項３５】
蛍光体が、前記ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている、請求項３４に記載のＬＥＤ。
【請求項３６】
１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つが、
【化４】
2016530181.tif 000010
から選択される化合物又はその残基を含む、請求項３４に記載のＬＥＤ。
【請求項３７】
請求項２０に記載のポリマーマトリクスを含む光学系。
【請求項３８】
請求項２６に記載のポリマーマトリクスを含む光学系。
【請求項３９】
請求項３７に記載の光学系を含む照明装置。
【請求項４０】
請求項３８に記載の光学系を含む照明装置。
【請求項４１】
請求項３７に記載の光学系を含む直付灯。
【請求項４２】
請求項３８に記載の光学系を含む直付灯。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に関する相互参照】
【０００１】
本出願は、米国仮出願第６１／８０７，１１１号（２０１３年４月１日出願）の優先権を主張する。前記出願の内容は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
《政府の権利に関する陳述》
この発明は、全米科学財団によって授与されたＥＥＣ−０８１２０５６の下で、及び全米科学財団によって授与されたＤＭＲ−０６４２５７３の下で、米国政府支援によりなされたものである。米国政府は、この発明において一定の権利を有する。
【０００３】
《発明の分野》
本発明は、一般に、ナノ粒子に関し、より詳細には、蛍光体官能化ナノ粒子（phosphor-functionalized nanoparticles）並びにそれを組み込んだポリマーマトリクス及び光学系及び製品に関する。
【０００４】
《発明の背景》
白色発光ダイオード（ＬＥＤ）の多くの優れた特性、例えば、高効率、低エネルギー消費、長寿命、及び優れた信頼性は、大きなサイズの平面パネルのバックライト、街路照明、並びに博物館及び住宅用照明市場への浸透を促進している。白色光を生成するために最も一般的に使用される方法は、短波長（青、紫、又は紫外線）で光を放出する半導体チップと、ダイオードから放出された光の一部を吸収しそしてより長い波長で二次放出を経験する波長変換蛍光体とを組み合わせることである。従来の蛍光体は、通常、希土類元素又は希土類化合物の１つである光学活性ドーパントを含有する無機ホスト物質、例えばイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）で構成されている。無機蛍光体の適用は、多くの場合、希土類元素の資源の枯渇、色調整の困難さ、及びポリマー樹脂中の不均一な分散によって制限される。典型的には、無機蛍光体は、粉末の形態で樹脂と混合され、分散により、有意に減少した光効率が導かれる。
【０００５】
したがって、高い発光効率及び優れた演色能力（color rendering ability）の点で、高輝度白色ＬＥＤの性能を向上させるために、透明性が高くそして効率的な光変換材料が緊急に必要とされている。
【０００６】
従来技術の特定の観点が、本発明の開示を容易にするために検討されているが、本出願人は、これらの技術的観点を決して放棄することはなく、特許請求される発明は、本明細書で検討した従来技術の観点の１つ以上を包含することができることが意図される。
【０００７】
公文書、法令、又は知識の項目（item of knowledge）を参照又は検討している本明細書において、この参照又は検討は、公文書、法令、若しくは知識の項目又はそれらの任意の組合せが、優先日において、公的に利用可能であり、公衆に公知であり、共通の一般的知識であり、又はそうでない場合は、適用法令の規定に基づく先行技術を構成するか、あるいは、明細書が関係する全ての問題を解決する試みに関連することの承認ではない。
【０００８】
《発明の概要》
簡潔には、本発明は、改良された光学系及びそれを含む製品（例えば、ＬＥＤ）をもたらす組成物に対する必要性を満たしている。本発明は、前記の技術の問題及び欠点の１つ以上に対処することができる。しかしながら、本発明は、多数の技術分野における他の問題及び欠点に対処する上で有用であろうことが意図される。したがって、特許請求の範囲に記載の発明は、必ずしも、本明細書で検討する特定の問題又は欠陥のいずれかに対処することに限定されるものとして、解釈されるべきではない。
【０００９】
一観点において、本発明は、
無機ナノ粒子コア、
表面ポリマーブラシ、及び
無機ナノ粒子コアと複数の短鎖ポリマーの１つ以上との少なくとも１つに結合した有機蛍光体の１つ以上、
を含む蛍光体官能化ナノ粒子であって、前記表面ポリマーブラシが、
無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が５００を超える分子量を有する複数の長鎖ポリマー、及び
無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が前記長鎖ポリマーの平均分子量の半分未満の分子量を有する複数の短鎖ポリマー、
を含むものとし、無機ナノ粒子コアの表面上の短鎖ポリマーの接合密度（σＳＣ）が、無機ナノ粒子コアの表面上の長鎖ポリマーの接合密度（σＬＣ）よりも大きいものとする、前記蛍光体官能化ナノ粒子を提供する。
【００１０】
別の観点において、本発明は、前記の本発明の蛍光体官能化ナノ粒子を含むポリマーマトリクスを提供する。
【００１１】
別の観点において、本発明は、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子及び／又は本発明のポリマーマトリクスを含むＬＥＤを提供する。
【００１２】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子及び／又はポリマーマトリクスを含む光学系を提供する。
【００１３】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子、ポリマーマトリクス、及び／又は光学系を含む照明装置を提供する。
【００１４】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子、ポリマーマトリクス、及び／又は光学系を含む直付灯（fixture）を提供する。
【００１５】
現在開示されている、蛍光体官能化ナノ粒子、ポリマーマトリクス、光学系、及び製品（例えば、ＬＥＤ、照明装置、直付灯）の特定の実施態様は、単独ではその望ましい属性に関与しない複数の特徴を有する。後述の特許請求の範囲によって定義されるような、蛍光体官能化ナノ粒子、ポリマーマトリクス、光学系、及び製品（例えば、ＬＥＤ、照明装置、直付灯）の範囲を限定することなく、それらのより優れた特徴について簡単に説明する。この説明を考慮した後に、そして特に、本明細書の「発明の詳細な説明」と題されたセクションを読んだ後に、本明細書に開示される様々な実施態様の特徴が、現在の最新技術に勝る多くの利点をいかにして提供するかを理解するであろう。これらの利点は、限定することなく、例えばＬＥＤ及び光学系を含む様々な用途において有用である改善されたナノ粒子の提供を含むことができる。ナノ粒子は、透明性が高く効率的な改良された光変換材料もまた、可能とすることができる。本発明の実施態様は、制御された方法で、無機ナノ粒子の表面上に、及び／又はそれらに配置されたポリマー上に有機蛍光体（有機染料）を結合させる方法を提供し、そして、本発明のナノ粒子を通じて、蛍光体官能化ナノ粒子の均一な分散を有する、方法及びポリマー組成物／マトリクスを提供する。ＬＥＤカプセル化ポリマー材料への高屈折率ナノ粒子の組み込みは、より高い光取り出し効率をもたらすことができる。一方、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子はまた、追加機能、例えば色変換や導電性のための担体として作用することができる。特定の実施態様において、本発明は、ポリマー及び新規な染料化学物質の、間隔、染料の濃度、接合密度の優れた制御を提供し、金属酸化物ナノ物質の優れた分散体を達成する。
【００１６】
本発明のこれらの及び他の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲及び添付の図面と併せて、以下の本発明の様々な観点の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明を、添付の図面と併せて以下に説明する。
【００１８】
図１は、二峰性（bimodal）ポリマーブラシの構造を有するナノ粒子に有機蛍光体（蛍光染料）の結合を有する、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子の実施態様の概略図である。
【００１９】
図２Ａは、ＮＢＤ−ＣＯＯＨ官能化ＺｒＯ２ナノ粒子溶液に関するＵＶ／Ｖｉｓ吸収及びＰＬ発光スペクトルを提供する。図２Ｂは、ＮＢＤ−ＣＯＯＨ官能化ＺｒＯ２ナノ粒子溶液のデジタル写真である。
【００２０】
図３は、短鎖ポリマーにアルキニルＮＢＤを取り付けるために「クリック」アプローチを利用する二峰性の構造を示す図である。
【００２１】
図４Ａは、異なる充填量で官能化されたナノ粒子を含むシリコーンナノ複合材料でコーティングされた青色発光ＬＥＤの放射束曲線を提供する。図４Ｂは、透明で半球状のナノ複合材料のドームを示すデジタル写真である。
【００２２】
図５Ａ−Ｂは、ＣＩＥｘｙ座標、及び、異なる充填量で官能化されたナノ粒子を含有するシリコーンナノ複合材料（ポリマーマトリクス）でコーティングされた青色発光ＬＥＤの相当するデジタル写真を提供する。
【発明の詳細な説明】
【００２３】
本発明の観点並びにそれらの特定の特徴、利点、及び詳細は、添付の図面において示される非限定的な実施態様を参照して、以下により完全に説明される。本発明の詳細を不必要に不明瞭としないように、周知の材料、製造ツール、処理技術などの説明は、省略されている。詳細な説明及び特定の例は、本発明の実施態様を示す一方で、例示としてのみ与えられ、そして限定の目的で与えられるものではないことが理解されるべきである。本発明の概念の基礎となる精神及び／又は範囲内の、様々な置換、修正、追加、及び／又は構成は、本開示から当業者には明らかであろう。必ずしも一定の縮尺で描かれておらずそして理解を容易にするために提供される以下の図面を参照する。
【００２４】
一観点において、本発明は、
無機ナノ粒子コア、
表面ポリマーブラシ、及び
無機ナノ粒子コアと複数の短鎖ポリマーの１つ以上との少なくとも１つに結合した有機蛍光体の１つ以上、
を含む蛍光体官能化ナノ粒子であって、前記表面ポリマーブラシが、
無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が５００を超える分子量を有する複数の長鎖ポリマー、及び
無機ナノ粒子コアの表面に結合した、各々が前記長鎖ポリマーの平均分子量の半分未満の分子量を有する複数の前記短鎖ポリマー、
を含むものとし、無機ナノ粒子コアの表面上の短鎖ポリマーの接合密度（σＳＣ）が、無機ナノ粒子コアの表面上の長鎖ポリマーの接合密度（σＬＣ）よりも大きいものとする、前記蛍光体官能化ナノ粒子を提供する。
【００２５】
本発明の蛍光体官能化ナノ粒子の無機ナノ粒子コアは、任意の無機材料又は無機材料の組み合わせを含む。本明細書において使用される場合において、無機材料は炭化物を含むが、無機材料は一般に、炭素が存在しそしてその炭素が他の原子に共有結合で結合している有機化合物を除外する。
【００２６】
ナノ粒子コアに含まれることができる無機材料の非限定的な例には、酸素（酸化物）、窒素（窒化物）、炭素（炭化物）、硫黄（硫化物）、塩素（塩化物）、及びリン（リン化物）の任意の１つ以上を有する金属又は半金属（半導体を含む）化合物を含む材料が含まれる。
【００２７】
いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子コアは、ＩＩＩ−Ｎ化合物及び／又は金属酸化物を含む。「ＩＩＩ−Ｎ化合物」は、周期表のＩＩＩ族の元素（例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）の１種以上及び元素である窒素（Ｎ）を含む化合物である。
【００２８】
いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子コアは金属酸化物を含む。例えば、いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子は、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、及び二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）から選択される金属酸化物を含む。特定の実施態様では、無機ナノ粒子コアはＺｒＯ２を含む。
【００２９】
いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子コアは、１．９０よりも大きい屈折率を有している。例えば、いくつかの実施態様では、屈折率が１．９５以上（例えば、任意の及び全ての範囲及び部分的な範囲を含む、１．９５、２．００、２．０５、２．１０、２．１５、２．２０、２．２５、２．３０、２．３５、２．４０、２．４５、２．５０、２．５５、２．６０、２．６５、２．７０、２．７５、２．８０、２．８５、２．９０、２．９５、又は３．００）である。いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子コアは、２．００〜３．００の屈折率を有する。いくつかの実施態様では、無機ナノ粒子コアは、１．９５〜２．８５の屈折率を有する。
【００３０】
例示の目的のためにのみ、本発明における使用のために適したナノ粒子のいくつかの典型的な属性は、任意の及び全ての部分的な範囲を含む１〜１００ナノメートルの粒子サイズであり、そして粒子サイズに関して、任意の及び全ての部分的な範囲（例えば１〜１０）を含んでいる１〜１，０００のアスペクト比であるものの、本開示の目的のために、用語「ナノ粒子」は、広い意味で使用されている。
【００３１】
本発明の蛍光体官能化ナノ粒子は、ナノ粒子の表面に結合したポリマーである表面ポリマーブラシを含む。本発明の蛍光体官能化ナノ粒子は、表面ポリマーブラシが少なくとも２種の異なる長さのものであることを意味する、少なくとも二峰性である。表面ポリマーブラシは、少なくとも、無機ナノ粒子コアの表面に結合した複数の長鎖ポリマー、及び無機ナノ粒子コアの表面に結合した複数の短鎖ポリマーを含む。長鎖ポリマーは、各々が、５００より大きい分子量を有し、そして短鎖ポリマーは、各々が、長鎖ポリマーの平均分子量の半分未満の分子量を有している。
【００３２】
いくつかの実施態様では、長鎖ポリマーは、各々が、６００〜１００，０００の分子量を有する。例えば、いくつかの実施態様では、任意の及び全ての範囲及び部分範囲（例えば、１，５００〜３０，０００、６００〜２，５００、８００〜１，６００など）を含む、６００、７００、８００、９００、１，０００、１，１００、１，２００、１，３００、１，４００、１，５００、１，６００、１，７００、１，８００、１，９００、２，０００、２，１００、２，２００、２，３００、２，４００、２，５００、２，６００、２，７００、２，８００、２，９００、３，０００、４，０００、５，０００、６，０００、７，０００、８，０００、９，０００、１０，０００、１１，０００、１２，０００、１３，０００、１４，０００、１５，０００、１６，０００、１７，０００、１８，０００、１９，０００、２０，０００、２１，０００、２２，０００、２３，０００、２４，０００、２５，０００、５０，０００、７５，０００、又は１００，０００の長鎖ポリマーの分子量を有することができる。
【００３３】
いくつかの実施態様では、短鎖ポリマーは、各々が、１５０〜１，０００の分子量を有し、例えば、いくつかの実施態様では、任意の及び全ての範囲及び部分範囲（例えば、１５０〜６００、１５０〜３，５００など）を含む、１５０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０、７００、７５０、８００、８５０、９００、９５０、１，０００、２，０００、３，０００、４，０００、５，０００、６，０００、７，０００、８，０００、９，０００、又は１０，０００の短鎖ポリマーの分子量を有することができる。
【００３４】
前記のように、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子は、少なくとも二峰性であり、つまり、それらは、少なくとも長及び短鎖ポリマー（また、長及び短鎖ポリマーブラシと呼ばれることがある）を含む。ポリマーブラシは、技術的に許容可能なあらゆる技術を用いて、無機ナノ粒子コアに接合（結合）することができる。例えば、ポリマー鎖は、制御された「ｇｒａｆｔｉｎｇ ｆｒｏｍ」重合技術、例えば、ＡＴＲＰ（原子移動ラジカル重合）、ＮＭＰ（ニトロキシド媒介ラジカル重合）、又はＲＡＦＴ（可逆アトムフラグメンテーション重合転送）を使用して、コアに結合させることができる。ＲＡＦＴ重合は、所定の分子量、多分散性の制御、及び高度なアーキテクチャを有するポリマー材料の調製のために使用可能な、近年開発された制御急速重合（controlled rapid polymerization）（ＣＲＰ）技術である。
【００３５】
別のアプローチは、より長いブラシが第一の「ｇｒａｆｔｉｎｇ ｔｏ」工程（この工程により、無機ナノ粒子コア表面上の長鎖ポリマーの接合密度、σＬＣがもたらされる）において結合し、そして次に、より短いブラシが、追加の「ｇｒａｆｔｉｎｇ ｔｏ」工程の間により高い接合密度（σＳＣ）で粒子表面上に残っているスペースを満たす、少なくとも二工程の「ｇｒａｆｔｉｎｇ ｔｏ」アプローチである。
【００３６】
本明細書で使用される、「接合する（grafting）」は、ポリマー鎖がナノ粒子コアに結合することを必要とする。ポリマー表面ブラシに関して、長い及び短いポリマー鎖は、ナノ粒子コアから離れて遠位的に（distally）延びており、したがって、ポリマー鎖の中間部（すなわち、ポリマーの繰り返し単位を含む部分）、及びナノ粒子コアに接合した端部と反対側の端部は、ナノ粒子コアと接触していない。したがって、本発明のナノ粒子のポリマー表面ブラシは、ポリマー鎖の全ての部分が、又はその大部分がコアと接触するであろう伝統的なポリマーコーティングとは異なっている。
【００３７】
いくつかの実施態様では、短いブラシ（すなわち、短鎖ポリマー）は、比較的高い接合密度（σＳＣ）で接合され、そして粒子のコア−コアの引力をエンタルピー的に選別し、そして長いブラシはまばらに接合されている。前記の実施態様は、例えば、高分子量の商業的マトリクス（例えば、シリコーンマトリクス）のエントロピーデウェッティング（entropic dewetting）を抑制することができる。
【００３８】
いくつかの実施態様では、短鎖ポリマー接合密度（σＳＣ）は、長鎖ポリマーの接合密度（σＬＣ）の２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０倍大きい。
【００３９】
いくつかの実施態様において、ポリマー表面ブラシ（例えば、長及び／又は短鎖ポリマー）は、ポリマーマトリクス中で透明である。いくつかの実施態様において、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子は、ポリマーマトリクス（例えば表面ブラシの一部又は全てが相溶性であるマトリクス）中に分散した場合に、波長の可視範囲にわたり０．５ｍｍの厚さで少なくとも８０％の光透過率を有するポリマーマトリクス組成物の一部を形成する。
【００４０】
いくつかの実施態様では、ポリマー表面ブラシ（例えば、そこに存在する、長及び／又は短鎖ポリマー、及び／又は他のポリマー表面ブラシ）は、メタクリレート、スチレン、及び／又はアクリレートを含む単量体を用いて合成したポリマーの単位を含む。
【００４１】
いくつかの実施態様では、ポリマー表面ブラシ（例えば、そこに存在する、長及び／又は短鎖ポリマー、及び／又は他のポリマー表面ブラシ）は、ポリ（グリシジルメタクリレート）単位、ポリジメチルシロキサン単位、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）単位、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）単位、脂環式ポリマー単位、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）単位、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）単位、及び／又はポリ（メチルフェニルシロキサン）単位を含む。本明細書で使用する場合、用語「単位」は、ポリマーの繰り返し単位を意味する。繰り返し単位は、その繰り返しが、鎖に沿って連続して一緒に繰り返し単位を連結することによって、反復する完全ポリマー鎖（末端基を除く）を生成するであろうポリマーの一部である。
【００４２】
いくつかの実施態様では、長及び／又は短鎖ポリマーは、ポリ（グリシジルメタクリレート）単位、ポリジメチルシロキサン単位、及び／又はポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）単位を含む。
【００４３】
いくつかの実施態様では、ポリマー表面ブラシ（例えば、もし存在する場合は、長及び／又は短鎖ポリマーの１つ以上、又は他のポリマー表面ブラシ）は、少なくとも２つの異なるモノマーの単位を含む共重合体である。
【００４４】
本発明のいくつかの実施態様では、短鎖ポリマーは、３〜２０マーの平均の長さ、例えば、任意の及び全ての範囲及び部分範囲（例えば、３〜１５マー、５〜１０マー）を含む、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、又は２０マーを有する。
【００４５】
本発明のいくつかの実施態様では、長鎖ポリマーは、８〜８０マーの平均長さ、例えば、任意の及び全ての範囲及び部分範囲（例えば、８〜６０マー、１０〜５０マー）を含む、８、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、又は８０マーを有する。
【００４６】
いくつかの実施態様では、ポリマーブラシ（例えば、長及び／又は短鎖ポリマー）は、意図されたマトリクスと相溶性である。例えば、いくつかの実施態様では、ブラシ（例えば、長及び／又は短鎖ポリマー）は、エポキシ相溶性又はシリコーン相溶性である。
【００４７】
本明細書で使用する用語「相溶性」は、ポリマー（例えば、長又は短鎖ポリマーなどのポリマーブラシ）が、相溶性ポリマーを含む本発明のナノ粒子の分散が以下の基準の少なくとも１つ：ａ）分散及び混合後のポリマーマトリクスにおける蛍光体官能化ナノ粒子の最も大きな凝集体が直径５００ｎｍであり、そして凝集体の少なくとも５０％が、直径２５０ｎｍ未満である；ｂ）分散及び混合後のポリマーマトリクスにおける蛍光体官能化ナノ粒子の最も大きな凝集体が直径１００ｎｍであり、そして凝集体の少なくとも５０％以下が、直径１００ｎｍである；又はｃ）蛍光体官能化ナノ粒子の少なくとも５０％が、分散及び混合後のポリマーマトリクス中に、個々に分散されている；を満たしているポリマーマトリクスと化学的に十分に類似していることを意味する。
【００４８】
本発明の特定の実施態様では、ポリマーブラシ（例えば、長及び／又は短鎖ポリマー）及び意図されるポリマーマトリクスは、例えばそれらが同じ化学的分類の各々である場合に、同一の機能を有することになるであろう。
【００４９】
本発明の蛍光体官能化ナノ粒子は、無機ナノ粒子コアと複数の短鎖ポリマーとの少なくとも１つに結合した１種以上の有機蛍光体を含む。
【００５０】
本発明のナノ粒子のいくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、無機ナノ粒子コアと結合している。
【００５１】
本発明のナノ粒子のいくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、短鎖ポリマーの１つ（又はそれ以上）と結合している。
【００５２】
本発明のナノ粒子のいくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、短鎖ポリマーの１つ（又はそれ以上）と結合し、そして１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、無機ナノ粒子コアと結合している。
【００５３】
いくつかの実施態様では、有機蛍光体分子は、無機ナノ粒子コア及び／又は短鎖ポリマーの１つと共有結合で結合している。
【００５４】
本発明のいくつかの実施態様では、有機蛍光体分子は、接合されたポリマー鎖に（例えば、共有結合的に）結合している、又は簡易的なリガンド交換プロセスを介して（via a facile ligand exchange process）直接的に、ナノ粒子コアの表面上に固定されている。
【００５５】
当該技術分野において通常の知識を有する者は、様々な合成経路が、蛍光体に無機ナノ粒子コア及び／又は短鎖ポリマーを接合／結合させるのに利用可能であることを理解するであろう。前記の適切な経路の全てが本発明の範囲内である。例えば、アルキニル基、カルボン酸、ホスホン酸、及びホスホン酸基のような基を含有する蛍光体により、官能化ナノ粒子の調製における合成変動が可能となる。カルボン酸官能性染料による表面又はポリマーへの直接結合以外に、蛍光体／染料を用いてナノ粒子を官能化する方法は、ホスホン酸／ホスホン酸官能化染料による表面への直接結合、及びアルキン官能化染料の、ナノ粒子上のアジド官能化ポリマーへのクリック（clicking）を含む。例えば、本明細書において示されるホスホン酸修飾ＮＢＤ染料に関して、修飾は７０〜１１０℃の範囲の温度からの様々な溶媒における還流下で発生する。図３に示されておりそして米国出願公開公報２０１０−０２６１８０８−Ａ１号及び２０１１−００６１８９１−Ａ１号に記載されているクリックアプローチにおいては、アルキン修飾染料は、アジド部分を有する短ブラシ鎖を有する、二峰性ポリマーブラシが接合された粒子上にクリックされる。このアプローチにおいて、ナノ粒子の二峰性の性質により、無機ナノフィラー（nanofiller）及び有機マトリクス間の界面相互作用のエンタルピー及びエントロピーの両方の要因を調整することが可能となる。
【００５６】
二峰性のアプローチは、染料分子の集団の制御の二種類の方法：（ａ）短鎖／長鎖のアジド部分の数及び間隔を変化させることができる（ｂ）アジドを含有するポリマーの接合密度を変化させてナノ粒子上のその間隔を調整することができる、を提供する。
【００５７】
様々な実施態様において、本発明のナノ粒子の少なくとも二峰性の表面構造は、ポリマーマトリクス中に分散させた場合に、長鎖ポリマーがナノ粒子コアの表面を互いにスクリーニングすること及びポリマーマトリクスを有するナノ粒子を相溶化することの両方を可能とする。一方、各々のナノ粒子の有機蛍光体分子の分子間間隔は、有機蛍光体の結合のために利用可能な接合部位を決定する、短いブラシ（σＳＣ）の接合密度に関連している。いくつかの実施態様では、長鎖ポリマーは、マトリクスからの蛍光染料のスクリーニングを援助する。したがって、様々な実施態様において、二峰性の設計により、ポリマーマトリクス中のナノ粒子の良好な分散と、それによる、得られたポリマーマトリクス及びナノ複合体の高い透明性とが促進される。
【００５８】
有機蛍光体と、長及び短鎖ポリマー並びに場合により存在する可能性がある他のポリマーブラシを含む表面ポリマーブラシとの接合密度を変化させることにより、及び／又は官能化ナノ粒子の充填量を変化させることにより、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子のフォトルミネセンス特性が、例えば白色ＬＥＤ用途に関して、最適化されることができる。
【００５９】
前記のように、いくつかの実施態様では、本発明のナノ粒子は二峰性である。しかしながら、他の実施態様では、本発明のナノ粒子は、それらが長及び短鎖ポリマーに加えてポリマーブラシを含むことができることを意味する多峰性（例えば、三峰性又はそれ以上）である。
【００６０】
いくつかの実施態様では、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子の表面のポリマーブラシは、少なくとも１．３の多分散性指数（ＰＤＩ）を有する。ＰＤＩは、一定のポリマーサンプルにおける分子量分布の評価基準である。ＰＤＩは、数平均分子量（Ｍｎ）で割った重量平均分子量（Ｍｗ）である。これは、ポリマーのバッチにおける、個々の分子量の分布を示している。ポリマーに関するＰＤＩ値は１以上であるが、ポリマー鎖が均一な鎖長に近づくにつれて、ＰＤＩはユニティ（１）に近づく。
【００６１】
混合（例えば、二峰性又は多峰性）表面ポリマーブラシに関する相対的に高いＰＤＩ（例えば、１．５以上）が、ポリマーマトリクス中で（ナノ粒子自身と有機蛍光体との両方の）改善された分散が可能であるナノ粒子をもたらすことができる。これらのＰＤＩの高い混合（多峰性）ブラシは、ポリマーマトリクスによりエンタルピー／エントロピー相互作用におけるバランスを有することが期待される。
【００６２】
いくつかの実施態様では、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子の表面のポリマーブラシは、１．３〜３．０、例えば、任意の範囲及び部分範囲（例えば１．５〜２．３又は１．８〜２．０のＰＤＩ等）を含む、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１.８、１．９、２．０、２．１、２．２、２．３、２．４、２．５、２．６、２．７、２．８、２．９、又は３．０の多分散性指数（ＰＤＩ）を有する。
【００６３】
有機蛍光体の広い範囲が、本発明のナノ粒子に使用されることができる。当該技術分野における通常の知識を有する者は、所望の用途、及び所望の励起及び発光波長を含む様々な基準に基づいて、所望の蛍光体を選択することができるであろう。
【００６４】
いくつかの実施態様では、本発明のナノ粒子に含まれる蛍光体の１つ以上は、例えば、約３３０ｎｍ〜約６５０ｎｍの励起波長を有している。
【００６５】
いくつかの実施態様では、本発明のナノ粒子に含まれる蛍光体の１つ以上は、例えば、約４３０ｎｍ〜約６８０ｎｍの発光波長を有している。
【００６６】
いくつかの実施態様では、本発明のナノ粒子に含まれる蛍光体は、アクリジン、アリザリン、クマリン、アストラゾン、アタブリン、オーラミン、ボディピー（bodipy）、カルセイン、カルコフロール、カスケードブルー、カテコールアミン、チナクリン（chinacrine）、ＣＹ７、ＤＡＮＳ（１−ジメチルアミノ−ナフタリン−５−スルホン酸）、ＤＡＰＩ、ジメチル−５−スルホン酸、ドーパミン、ユークリシン（euchrysin）、フルオレセイン、グロキサン酸（gloxalic acid）、ヘマトポルフィリン（haematoporphyrin）、５−ヒドロキシトリプタミン（５−ＨＴ）、ロイコフォア（leucophor）、ルシファーイエロー、リソトラッカー、マキシロン（maxilon）、ミトトラッカー（mitotracker）、ＮＢＤ、ナイルレッド、ノルアドレナリン、ホルワイト（phorwite）、ピロニン、ローダミン、セブロンブリリアント（sevron brilliant）、チオライト（thiolyte）、ウラニンＢ、ＴＯＴＯ、ＹＯＹＯなどの１種以上を含むことができる。
【００６７】
いくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、化合物又はその残基を含み、この化合物は、フルオレセイン、フルオロン染料（例えば、ローダミン）、アリールスルホン酸染料（例えば、ピラニン）、及び式（Ｉ）：
【化１】
2016530181.tif 000003
｛波線は、式（Ｉ）の残基を含む化合物の残りに対する、式（Ｉ）で表される残基の連結点を示す｝
で表される残基を含有する化合物から選択される。
【００６８】
例えば、以下の化合物の各々は、それ自体が式（Ｉ）で表される残基を含み、本発明のいくつかの実施態様では、１種以上の蛍光体は、下記の化合物又はその残基：
【化２】
2016530181.tif 000004
の１つを含む。
【００６９】
残基は、より大きな分子の認識可能な分子部分である。当該技術分野において通常の知識を有する者は、本発明のナノ粒子に含まれる蛍光体が本明細書に記載されている化合物であるか又はそれらの残基であるかは、その蛍光体自体の特性、無機ナノ粒子コアの表面化学、及びそれら２つの間の親和性（例えば結合）に依存していることを理解するであろう。
【００７０】
いくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体の少なくとも１つは、式（ＩＩ）で表される化合物又はその残基：
【化３】
2016530181.tif 000005
｛式中、Ｒ１は、−ＣＯＯＨ、−Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ２ＣＣＨ、及び−Ｃ（Ｏ）ＯＣＰ（Ｏ）（ＯＲ２ａ）（ＯＲ２ｂ）から選択され；そしてＲ２ａ及びＲ２ｂは、個々に、水素及びＣ１−６アルキル基から選択される｝
を含む。
【００７１】
用語「アルキル基」は、直鎖状、分枝状、又は環状炭化水素構造、及びこれらの組合せを含むことが意図される。アルキル基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ｓ−及びｔ−ブチル基等が挙げられる。シクロアルキル基は、アルキル基の小集団である。
【００７２】
いくつかの実施態様において、本発明の有機蛍光体｛例えば、式（Ｉ）で表される化合物又は残基｝は、４１５〜４９０ｎｍの領域の光を吸収する。特定の実施態様では、前記蛍光体と一緒に使用されるナノ粒子コアは、２００〜３６０ｎｍの範囲に吸収を有する、例えば、ＺｒＯ２のコアである。青色ＬＥＤによって４６５ｎｍで励起した場合、ＮＢＤ−ＣＯＯＨは、白色ＬＥＤ用途のための蛍光体としての使用を可能にする、５２５ｎｍの黄色光を放射する。
【００７３】
いくつかの実施態様において、１種以上の有機蛍光体は、式（ＩＩＩ）で表されるクマリン誘導体又はその残基：
【化４】
2016530181.tif 000006
である。
【００７４】
いくつかのクマリン誘導体が、例えば、http://www.intechopen.com/books/advances-in-chemical-sensors/coumarin-derived-fluorescent-chemosensorsから利用可能なHongqi Li, Li Cai及びZhen Chen (2012)の、Coumarin-Derived Fluorescent Chemosensors, Advances in Chemical Sensors, Prof. Wen Wang (Ed.), InTechに記載されている。
【００７５】
図１は、二峰性ポリマーブラシの設計によるナノ粒子上の有機蛍光体（蛍光染料）の結合を有する本発明の蛍光体官能化ナノ粒子の実施態様の概略図である。図示しているように、有機蛍光体は、無機ナノ粒子コアに、又は短鎖ポリマーブラシ表面に結合することができる。
【００７６】
本発明のいくつかの実施態様では、ナノ粒子コアの官能化は、二峰性ポリマーブラシの接合後に行われる。
【００７７】
別の観点において、本発明は、前記の本発明の蛍光体官能化ナノ粒子を含むポリマーマトリクスを提供する。
【００７８】
本発明の所定の実施態様における蛍光体官能化ナノ粒子の量は、ポリマーマトリクスの存在量に対して、用途に固有の方法において望むように変更することができる。本発明の様々な実施態様に典型的に存在する蛍光体官能化ナノ粒子の量の非限定的な例は、修飾されたナノ粒子の体積分率が約０．１％〜約２５％の間の範囲である。
【００７９】
本発明のいくつかの実施態様では、蛍光体官能化ナノ粒子は、ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている。
【００８０】
いくつかの実施態様において、ポリマーマトリクスは、透明であり、すなわち、マトリクスは、波長の可視範囲にわたって０．５ｍｍの厚さで少なくとも８０％の光透過率を有する。
【００８１】
本発明のいくつかの実施態様において、ポリマーマトリクスは、ポリ（グリシジルメタクリレート）、ポリジメチルシロキサン、ポリ（ジメチルシロキサン−ｃｏ−ジフェニルシロキサン）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、環式脂肪族ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、及び／又はポリ（メチルフェニルシロキサン）を含む。
【００８２】
いくつかの実施態様において、ポリマーマトリクスは、エポキシ系（すなわち、それは、エポキシを含む）である。
【００８３】
いくつかの実施態様において、ポリマーマトリクスは、シリコーン系である。
【００８４】
いくつかの実施態様において、ポリマーマトリクスは、マトリクス相溶性のある長鎖ポリマーを含む。
【００８５】
別の観点において、本発明は、本発明の蛍光体官能化ナノ粒子及び／又は本発明のポリマーマトリックスを含むＬＥＤを提供する。例えば、いくつかの実施態様では、ＬＥＤは、本発明のナノ粒子を含むポリマーマトリクスのコーティング（例えば、コンフォーマルコーティング）を含む。いくつかの実施態様では、コーティングは、例えば、５〜１５μｍの厚さであることができる。
【００８６】
いくつかの実施態様において、本発明は、本発明のナノ粒子を含むポリマーマトリクスを含むＬＥＤを提供し、そして蛍光体は、ポリマーマトリクス全体に均一に分散されている。
【００８７】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子及び／又はポリマーマトリクスを含む光学系を提供する。
【００８８】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子、ポリマーマトリクス、及び／又は光学系を含む照明装置を提供する。
【００８９】
別の観点において、本発明は、本発明のナノ粒子、ポリマーマトリクス、及び／又は光学系を含む直付灯を提供する。
【００９０】
以下は、本発明の実施態様の非限定的な例である。
【００９１】
実施例１−蛍光体官能化ナノ粒子
【００９２】
二峰性ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）シリコーン長及び短鎖ポリマーによる、ポリマーのホスホン酸又はカルボン酸頭部基が、合成したまま（as-synthesized）のＺｒＯ２ナノ粒子の表面に弱く結合したキャッピング配位子を置き換えているＺｒＯ２へのポリマー接合の後に、精製されたナノ粒子溶液を超音波処理下で周囲条件で染料溶液と混合し、そしてＮＢＤ−ＣＯＯＨをカルボン酸頭部基と粒子表面との連結を介して接合されたナノ粒子に付着させた。図２Ａは、ＮＢＤ−ＣＯＯＨ官能化ＺｒＯ２ナノ粒子溶液に関するＵＶ／Ｖｉｓ吸収及びＰＬ発光スペクトルを提供する。図２Ｂは、ＮＢＤ−ＣＯＯＨ官能化ＺｒＯ２ナノ粒子溶液のデジタル写真である。図２Ａ−Ｂに示すように官能化粒子の溶液吸収及び光ルミネセンス（ＰＬ）発光スペクトルは、小さい赤色シフトＰＬスペクトルを除き、遊離ＮＢＤ−ＣＯＯＨのものとほぼ同じであり、前記の高屈折率の黄発光ナノ粒子は、ＬＥＤにおける白色光変換のための有望な候補になることを示唆している。
【００９３】
図２Ｂに示した官能化ナノ粒子のための透明な黄色のクロロホルム溶液は、遊離分子としてクロロホルムに溶解することができない染料が結合に成功した予備的証拠である。リガンド交換工程及び成功した染料組み込みは、熱重量分析によって、さらに確認された。染料充填量は、染料／ナノ粒子の比率を調整することによって制御可能である。
【００９４】
実施例２−蛍光体官能化ナノ粒子を含むポリマーマトリクス
【００９５】
本発明のナノ粒子の実施態様の実用的価値を実証するために、官能化ナノ粒子を青色ＬＥＤで試験するために、異なる充填量（１、３、５、７重量％）でのシリコーンマトリクス中に分散する。官能化粒子の充填量は、比較的低く保たれ、合理的な粒子間の距離を維持する。一方、所望の屈折率の向上を得るために、官能化することなく接合されたナノ粒子を官能化粒子と混合することができ、染料の分子間距離を減少させることなく、粒子コアの充填量を増加させる。
【００９６】
官能化ナノ複合体は、５５０〜８００ｎｍの波長範囲で非常に透明であり、これにより、二峰性の表面修飾の設計に起因する官能化ナノ粒子の均一な分散が示される。ナノ複合封入材料の製造プロセスをより良く制御するために、テフロンモールドを使用して、直径がＬＥＤの反射カップの直径に等しい半球状封止材（encapsulant）を調製した。図４Ａ−Ｂに示されるように、官能化封入材料は、青色発光を吸収し、そして異なる範囲に黄色光を発する。図４（Ａ）は、異なる充填量で官能化されたナノ粒子を含有するシリコーンナノ複合体でコーティングされた青色発光ＬＥＤの放射束曲線を提供する。図４Ｂは、透明で半球状のナノ複合体ドームを示すデジタル写真である。ＣＩＥ色空間を使用してカプセル化されたＬＥＤの色を表現した。ＣＩＥのＸＹ座標を提供しそして異なる充填量で官能化されたナノ粒子を含有するシリコーンナノ複合体でコーティングされた図５Ａ−Ｂに示すように、１ｗｔ％試料に関して徐々に青色に波長が合っている一方で、総放出量は７ｗｔ％資料に関して緑色を帯びているように見える。
【００９７】
有機染料の一般的な問題は、その有限の寿命である。強い青色光励起下で寿命を強化しそして結合した染色分子の発光強度を安定させるために、官能化ナノ粒子は、制限された環境及び強力なＳｉＯ２表面化学ツールボックスを有する容易なポスト官能化のためのプラットフォームを提供するシリカ（ＳｉＯ２）シェルでコーティングされている。典型的なＳｉＯ２シェルの合成では、界面活性剤及びクロロホルムを超音波処理下で丸底フラスコに加える。官能化されたＺｒＯ２ナノ粒子のクロロホルム溶液及びＮＨ４ＯＨ溶液を室温で撹拌溶液にゆっくりと添加する。テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）をゆっくりと添加し、得られた溶液を１〜２日間室温で撹拌した。最終溶液をメタノールで洗浄し、沈殿及び遠心分離により界面活性剤を除去した。信頼性を改善するための別の戦略は、染料分子がナノ粒子表面上の細孔の内表面に配置された多孔質のＺｒＯ２ナノ粒子を製造することである。
【００９８】
本明細書で使用される用語は、特定の実施態様を説明する目的のためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうでないことを示さない限り、複数形もまた含むことを意図している。さらに、用語「含む（comprise）」（及び、ｃｏｍｐｒｉｓｅの任意の形態、例えば「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」）、「有する（have）」（及び、ｈａｖｅの任意の形態、例えば「ｈａｓ」及び「ｈａｖｉｎｇ」）、「含む（include）」（及び、ｉｎｃｌｕｄｅの任意の形態、例えば「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」及び「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）、並びに「含有する（contain）」（及び、ｃｏｎｔａｉｎの任意の形態、例えば「ｃｏｎｔａｉｎｓ」及び「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」）は、変更可能な連結動詞（open-ended linking verbs）であることが理解されるであろう。工程又は要素の１つ以上を「含む（comprise）」、「有する（have）」、「含む（include）」、「含有する（contain）」、方法又は装置は、工程又は要素の１つ以上を保有するが、それらの工程又は要素の１つ以上のみを保有することに限定されるものではない。同様に、特徴の１つ以上を「含む（comprise）」、「有する（have）」、「含む（include）」、「含有する（contain）」、方法の工程又は装置の要素は、特徴の１つ以上を保有するが、それらの特徴の１つ以上のみを保有することに限定されるものではない。
【００９９】
本明細書中で使用される場合、用語「含む（comprising）」及び「含む（including）」又はそれらの文法上の変形は、記載された特徴、整数、工程、又は構成要素を特定するものとして解釈されるべきであるが、追加の特徴、整数、工程、構成要素、又はそれらの群の１つ以上の追加を排除するものではない。この用語は、「から成る（consisting of）」及び「から本質的になる(consisting essentially of)」を包含する。
【０１００】
本明細書中で使用される場合、語句「から本質的になる(consisting essentially of)」又はその文法的な変形は、記載された特徴、整数、工程、又は構成要素を特定するものとして解釈されるべきであるが、追加の特徴、整数、工程、構成要素、又はそれらの群の１つ以上の追加が、その特許請求されている組成物、装置、又は方法の基本的かつ新規な特徴を著しく変更しない場合でなければ、前記の追加の特徴、整数、工程、構成要素、又はそれらの群の１つ以上の追加を排除するものではない。
【０１０１】
各々の個々の刊行物が参照により本明細書に完全に記載されているかのように組み込まれることが具体的かつ個別に示されたかのように、本明細書に引用されている全ての刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０１０２】
参照として援用される主題は、他に明示的に示されない限り、請求項の任意の限定の代替ではないと考えられる。
【０１０３】
１つ以上の範囲が本明細書を通して言及される場合、各々の範囲は、範囲が同じものが本明細書に完全に記載されているかのように、範囲内の各々の離散点を包含することが理解される情報を提示するための省略表現の形式であることが意図される。
【０１０４】
本発明のいくつかの観点及び実施態様は、本明細書に記載及び図示されているが、代替的な観点及び実施態様は、同じ目的を達成するために、当業者によって影響を受ける可能性がある。したがって、本開示及び添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲内に入るような全てのさらなる代替の観点及び実施態様を網羅することを意図している。
【図１】
2016530181.tif 000011
【図２】
2016530181.tif 000012
【図３】
2016530181.tif 000013
【図４】
2016530181.tif 000014
【図５】
2016530181.tif 000015
【国際調査報告】
2016530181.tif 000016