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発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子とその製造方法

国内特許コード P07P005039
整理番号 TDU-116
掲載日 2007年11月6日
出願番号 特願2006-071644
公開番号 特開2007-246329
登録番号 特許第5045876号
出願日 平成18年3月15日(2006.3.15)
公開日 平成19年9月27日(2007.9.27)
登録日 平成24年7月27日(2012.7.27)
発明者
  • 佐藤 慶介
  • 平栗 健二
  • 松本 哲矢
出願人
  • 学校法人東京電機大学
発明の名称 発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子とその製造方法
発明の概要

【課題】高輝度でかつ安定的に蛍光発光する劣化防止保護膜を被覆した発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子と、その製造方法を提供する。
【解決手段】紫外光線又は可視光線を照射することにより蛍光発光する粒子サイズ3.5nm以下のナノシリコン粒子を劣化防止保護膜で被覆したことを特徴とする発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子であり、基板上に塗布したナノシリコン粒子の表面に、高周波プラズマCVD法により、劣化防止保護膜を被覆して製造する。
【選択図】図5

従来技術、競合技術の概要


現在、直径が数~数十nm(ナノメートル)の、蛍光発光する半導体粒子材料が注目されており、ディスプレイ用蛍光材、照明器具材、化粧品、衣料品、服飾品、医薬品、医療用デバイスなど様々な応用分野に適応されようとしている。



しかし、現段階までに研究又は開発されている蛍光発光半導体ナノ粒子材料の中には、地球環境に対し負荷が大きいものや、人体に有害なものがあるので、環境に直接関係するディスプレイ、照明器具への応用や、化粧品、衣料品、服飾品、医薬品、医療用デバイスなどにおける人体に直接関係する応用においては、環境・人体に対する無毒性や無害性(環境保全性)を確認せずに、従来の蛍光発光半導体ナノ粒子材料をそのまま使用することはできない。



それ故、蛍光発光半導体ナノ粒子材料を、より多くの分野で適用するには、自然環境にやさしく、特に、人体への影響のない、無毒性・無害性に重点を置いた蛍光発光半導体ナノ粒子材料の開発が重要である。



最近、脚光を浴びつつある蛍光発光半導体ナノ粒子材料として、可視領域(青色~赤色)で蛍光発光するナノシリコン粒子がある(特許文献1、参照)。そして、このナノシリコン粒子は、直径約3.5nm以下であり、しかも、ナノシリコン粒子自体がシリコンで構成されていて、環境に対してだけでなく、人体にも優しい、無毒性・無害性の物質であるので、広範囲な分野への応用材料として有望である。



しかし、ナノシリコン粒子からの蛍光発光の輝度や寿命は、ナノシリコン粒子を保存している環境下において様々である。例えば、大気中では、ナノシリコン粒子の表面に、非発光再結合中心である欠陥の少ない良質な酸化ケイ素膜が形成されるので、高輝度でかつ安定的な蛍光発光を実現しているが、エタノール、トルエン、純水、生理食塩水などの各種溶液中では、ナノシリコン粒子の表面に、欠陥の多い酸化ケイ素膜が形成されるため、時間経過とともに輝度が低下し、その結果、寿命も短く不安定になっている。



以上のことから、ナノシリコン粒子の応用用途を拡大するためには、溶液中などの環境下においても、高輝度でかつ安定した蛍光発光を得ることができ、しかも、ナノシリコン粒子の劣化を阻止することができる保護膜を被覆することを検討する必要がある。



さらには、医薬品、医療用デバイスなどの医用工学分野に応用する際には、ナノシリコン粒子の表面に、各種溶液に対して耐薬品性、耐腐食性があり、生体適合性に優れている保護膜を被覆することも重要なことである。



従来の技術では、ナノシリコン粒子の保護膜としては、シリコン表面に対して最も安定な酸化ケイ素膜が、一般的に使用されていた。しかし、酸化ケイ素膜の形成方法として、溶液中においても、大気中と同様な良質な酸化ケイ素膜を得ることは不可能であった。また、医用工学分野に応用する際に、薬剤や多糖・蛋白質などの高分子、細胞などとの結合が酸化ケイ素膜では不十分であった。




【特許文献1】特開平11-201972号公報

産業上の利用分野


本発明は、発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子とその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
紫外光線又は可視光線を照射することにより蛍光発光する粒子サイズ3.5nm以下のナノシリコン粒子を炭素膜からなる発光強度の劣化防止保護膜で被覆したことを特徴とする発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項2】
前記炭素膜がダイヤモンド状炭素膜であることであることを特徴とする請求項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項3】
前記ダイヤモンド状炭素膜が、高周波プラズマCVD法で作製したものであることを特徴とする請求項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項4】
前記炭素膜からなる発光強度の劣化防止保護膜が、各種溶液に対して、耐薬品性、耐腐食性があり、生体適合性に優れていることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項5】
前記溶液が、エタノール、トルエン、純水、又は、生理食塩水であることを特徴とする請求項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項6】
前記溶液内において、ナノシリコン粒子が高輝度でかつ安定的に蛍光発光することを特徴とする請求項又はに記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子。

【請求項7】
炭素膜からなる発光強度の劣化防止保護膜を有する粒子サイズ3.5nm以下のナノシリコン粒子の製造方法において、
(a)基板上に、ナノシリコン粒子を分散した溶液を塗布し、次いで、
(b)上記ナノシリコン粒子の表面に、高周波プラズマCVD法により、発光輝度の劣化防止保護膜を被覆する
ことを特徴とする発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。

【請求項8】
前記炭素膜がダイヤモンド状炭素膜であることを特徴とする請求項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。

【請求項9】
前記ダイヤモンド状炭素膜が、高周波プラズマCVD法で作製したものであることを特徴とする請求項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。

【請求項10】
前記炭素膜からなる発光強度の劣化防止保護膜が、各種溶液に対して耐薬品性、耐腐食性があり、生体適合性に優れていることを特徴とする請求項のいずれか1項に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。

【請求項11】
前記溶液が、エタノール、トルエン、純水、又は、生理食塩水であることを特徴とする請求項10に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。

【請求項12】
前記溶液内において、ナノシリコン粒子が高輝度でかつ安定的に蛍光発光することを特徴とする請求項10又は11に記載の発光輝度の持続性に優れたナノシリコン粒子の製造方法。
産業区分
  • 無機化合物
  • 表面処理
  • その他無機化学
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006071644thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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