JP3360751B2 - Molecules having ultrafine particles and structures thereof - Google Patents
Molecules having ultrafine particles and structures thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光学材料、非線形光学
材料、超格子素子などの電子材料やセンサー材料、磁気
材料、医薬、農薬、触媒材料、無機材料、塗料・コーテ
ィング材料、化粧品材料に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electronic materials and sensor materials such as optical materials, nonlinear optical materials, and superlattice elements, magnetic materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, catalyst materials, inorganic materials, paint / coating materials, and cosmetic materials. .
【0002】[0002]
(超微粒子の一般的特性)超微粒子と呼ばれている10
0nm以下の粒径の小さな粒子が、その特異的な性質か
ら、電子部品材料、光電子材料、医用材料、触媒材料、
センサー材料、塗料・コーティング材料、化粧品などの
広い分野で応用が図られている。かかる小さな粒子にす
ることによる利点としては、媒体や溶媒に容易に分散し
たり、より均一に混合できる点などがあげられる。さら
には、構成原子や分子が界面に存在する割合が多くなる
ため、表面原子や表面分子層の特性が現れ、特異的な反
応性の出現が期待されている。(General Properties of Ultrafine Particles) 10
Small particles having a particle size of 0 nm or less are used for electronic component materials, optoelectronic materials, medical materials, catalyst materials,
Applications are being made in a wide range of fields such as sensor materials, paint and coating materials, and cosmetics. The advantages of using such small particles include the fact that they can be easily dispersed in a medium or a solvent or can be mixed more uniformly. Furthermore, since the proportion of constituent atoms and molecules existing at the interface increases, the properties of surface atoms and surface molecular layers appear, and the appearance of specific reactivity is expected.
【0003】また、半導体超微粒子や金属超微粒子など
では、超微粒子であるため電子や正孔の動ける空間が制
約され、バルク体や、マイクロメートル程度の粒子の大
きさではみられない挙動が現出し、その応用が図られて
いる。なかでも、このような小さな結晶空間に起因する
電子的な特異性を応用した非線形光学特性の出現が期待
されている。このような量子化特性が出現する小さな結
晶空間の形態には、薄膜状や、棒状、ディスク状などの
形態があるが、超微粒子の場合にはこれらの形態に比べ
て性能出現の等方性に優れる点がある。 (超微粒子の従来の製造方法)超微粒子の製造方法とし
ては、一般的に、機械的な粉砕による製造方法や、熱や
プラズマなどを用いた蒸発を利用した気相での製造方法
や、沈澱や加水分解などを利用した液相での製造方法な
どが知られている。これらの製造方法は、例えば、「微
粒子ハンドブック」(神保元二ら編集、朝倉書店、19
91年)に記載されている。 (超微粒子複合体の従来の技術)超微粒子を複合化した
り、表面修飾して付加機能を持たせることや、安定化す
る技術が、いくつか知られている。従来からの超微粒子
利用の際の大きな課題のひとつは、超微粒子の凝集・凝
結などを防ぎ、安定化させる技術にあった。この課題を
解決する方法としては、例えば、セレン化カドミウム超
微粒子表面をフェニル基でおおい、これを安定化させた
例が米国化学会誌(J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 304
6 )に記載されている。Further, in semiconductor ultrafine particles or metal ultrafine particles, since they are ultrafine particles, the space in which electrons and holes can move is restricted, and a behavior which cannot be seen in a bulk material or a particle size of about micrometers is present. And its application is planned. In particular, the emergence of nonlinear optical characteristics utilizing electronic peculiarity caused by such a small crystal space is expected. The form of the small crystal space in which such quantization characteristics appear is in the form of a thin film, rod, disk, etc., but in the case of ultrafine particles, the isotropic nature of performance emerges compared to these forms. There is an excellent point. (Conventional method for producing ultrafine particles) As a method for producing ultrafine particles, generally, a production method by mechanical pulverization, a production method in a gas phase utilizing evaporation using heat or plasma, a precipitation method, or the like. And a production method in a liquid phase utilizing hydrolysis or the like. These production methods are described in, for example, "Particle Handbook" (edited by Motoji Jimbo, Asakura Shoten, 19
1991). (Conventional technology of ultrafine particle composite) There are known several technologies for complexing ultrafine particles, imparting an additional function by surface modification, and stabilizing the ultrafine particles. One of the major issues when using ultrafine particles in the past was the technology to prevent and stabilize the ultrafine particles from agglomeration and coagulation. As a method for solving this problem, for example, an example in which the surface of cadmium selenide ultrafine particles is covered with a phenyl group and stabilized is described in the journal of the American Chemical Society (J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 304).
6).
【0004】また、触媒活性を高める目的で、担体上に
超微粒子を固定する技術が報告されている。例えば、ロ
ジウム超微粒子をアミド結合により橋かけ重合体担体に
固定化した例がマクロモレキュール(Macromolecule, 2
4(20), 5567-5572)に記載されている。超微粒子の組織
された複合体としては、例えば、金やアルミニウム表面
上に2官能基を有するアルカンチオールの単分子層を形
成し、硫化カドミウム超微粒子層を形成した例が米国化
学会誌(J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5221-5230)に
記載されている。これらの例での、超微粒子の複合化技
術は、超微粒子の表面修飾や超微粒子を固定するといっ
た発想から検討されてきており、このような発想は、従
来のマイクロメートルサイズの粒子での応用の延長であ
り、これを越えるものではなかった。Further, a technique for fixing ultrafine particles on a carrier has been reported for the purpose of enhancing the catalytic activity. For example, an example in which rhodium ultrafine particles are immobilized on a polymer carrier crosslinked by an amide bond is described in Macromolecule, 2
4 (20), 5567-5572). Examples of composites in which ultrafine particles are organized include, for example, an example in which a monomolecular layer of alkanethiol having a bifunctional group is formed on the surface of gold or aluminum and a cadmium sulfide ultrafine particle layer is formed. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5221-5230). In these examples, the technique of compounding ultrafine particles has been considered from the idea of surface modification of ultrafine particles and immobilization of ultrafine particles. Such an idea is applied to conventional micrometer-sized particles. It was not an extension of this.
【0005】一方、超微粒子同士の複合体としては、例
えば、有機化合物と無機化合物を結合させ、中間的な性
質の材料をつくることを目的に、反応性ミクロゲル(既
架橋型反応性ポリマーラテックス)とテトラエトキシシ
ランの結合複合化の報告が高分子学会予稿集、38巻7
号、2319−2321頁に記載されている。これも有
機微粒子と無機微粒子を直接結合させ、混溶した材料を
形成させようとする試みであり、従来の粒子の概念を越
えるものではなかった。 (超微粒子分散技術)また、一方において、超微粒子材
料を形成するうえで超微粒子の分散技術は重要であり、
例えば、さきに引用した「微粒子ハンドブック」(神保
元二ら編集、朝倉書店、1991年)340頁に分散技
術についての記載がある。分散剤と呼ばれる添加物を加
えたり、表面処理を行うなどの方法が知られているが、
超微粒子と超微粒子の空間距離を制御するような技術で
はない。超微粒子の特性を生かした高い機能を有する材
料開発には、ナノメートルサイズでの高度な分散技術が
期待されているのである。On the other hand, as a composite of ultrafine particles, for example, a reactive microgel (cross-linked reactive polymer latex) is used for the purpose of combining an organic compound and an inorganic compound to produce a material having intermediate properties. Report on the binding complexation of tetraethoxysilane with tetraethoxysilane, Proceedings of the Society of Polymer Science of Japan, 38, 7
No. 2319-2321. This is also an attempt to directly combine organic fine particles and inorganic fine particles to form a mixed material, and has not exceeded the conventional concept of particles. (Ultra-fine particle dispersion technology) On the other hand, ultra-fine particle dispersion technology is important in forming ultra-fine particle materials.
For example, there is a description of dispersion technology on page 340 of "Particle Handbook" (edited by Motoji Jimbo et al., Asakura Shoten, 1991) cited earlier. Methods such as adding an additive called a dispersant and performing surface treatment are known.
It is not a technique for controlling the spatial distance between ultrafine particles. In order to develop highly functional materials that take advantage of the properties of ultrafine particles, advanced nanometer-scale dispersion technology is expected.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
な超微粒子と分子鎖からなる物質を提供すること。ま
た、これに基づいた新規な超微粒子構造体を提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide a novel substance comprising ultrafine particles and a molecular chain. Another object of the present invention is to provide a novel ultrafine particle structure based on this.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超微粒子
複合体の開発を鋭意進めたところ、全く新しい超微粒子
物質を発見し、これを創出した。すなわち、本発明の特
徴とするところは、複数の超微粒子が分子鎖で結合され
た超微粒子を有する分子であり、また複数の超微粒子ま
たは超微粒子を有する分子が分子鎖で連続して結合さ
れ、1次元または2次元、または3次元の多次元構造を
有する超微粒子と分子鎖からなる構造体にある。Means for Solving the Problems The present inventors diligently developed an ultrafine particle composite, and discovered and created an entirely new ultrafine particle substance. That is, a feature of the present invention is a molecule having an ultrafine particle in which a plurality of ultrafine particles are bonded by a molecular chain, and a molecule in which a plurality of ultrafine particles or a molecule having an ultrafine particle are continuously bonded by a molecular chain. A structure composed of ultrafine particles having a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional multidimensional structure and a molecular chain.
【0008】すなわち、本発明は、複数の超微粒子が分
子鎖で結合されてなる超微粒子を有する分子、であり、
また、複数の超微粒子または上記超微粒子を有する分子
が分子鎖で連続して結合されてなる構造体にして、1次
元または2次元、または3次元の多次元構造を有する超
微粒子と分子鎖からなる構造体、であり、また、超微粒
子が半導体である分子、であり、また、超微粒子が半導
体である構造体、であり、また、超微粒子が金属または
金属酸化物である分子、であり、また、超微粒子が金属
または金属酸化物である構造体、であり、また、超微粒
子が有機化合物である分子、であり、また、超微粒子が
有機化合物である構造体、であり、また、分子鎖が超微
粒子と結合する官能基を2つ有する化合物から形成され
る分子、であり、また、分子鎖が超微粒子と結合する官
能基を2つ有する化合物から形成される構造体であり、
また、分子鎖が超微粒子と結合する官能基を3つ以上有
する化合物または高分子化合物から形成される分子、で
あり、また、分子鎖が超微粒子と結合する官能基を3つ
以上有する化合物または高分子化合物から形成される構
造体、であり、また、上記分子を媒体中に分散してなる
分子分散体、であり、また、上記構造体を媒体中に分散
してなる構造体分散体、である。That is, the present invention relates to a molecule having ultrafine particles in which a plurality of ultrafine particles are bonded by a molecular chain,
In addition, a structure in which a plurality of ultrafine particles or molecules having the above ultrafine particles are continuously bonded in a molecular chain to form a structure having a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional multidimensional structure and a molecular chain. The ultrafine particles are semiconductors, and the ultrafine particles are semiconductors, and the ultrafine particles are metals or metal oxides. And a structure in which the ultrafine particles are a metal or a metal oxide, a molecule in which the ultrafine particles are an organic compound, and a structure in which the ultrafine particles are an organic compound, A molecule formed from a compound having two functional groups capable of bonding to the ultrafine particles, and a structure formed from a compound having two functional groups capable of bonding the molecular chain to the ultrafine particles;
Further, a molecule formed from a compound or a polymer compound having three or more functional groups whose molecular chains bind to ultrafine particles, and a compound having three or more functional groups whose molecular chains bind to ultrafine particles or A structure formed from a polymer compound, and a molecular dispersion obtained by dispersing the molecule in a medium; and a structure dispersion obtained by dispersing the structure in a medium; It is.
【0009】(発明の概念) (典型例)図1に本発明である複数の超微粒子を有する
分子の典型的な例を示す。本発明は新規な物質概念に属
するものであり、この物質例に限られるものでないこと
は言うまでもない。図1では直径がナノメートルサイズ
の硫化カドミウム超微粒子をベンゼンジチオールで結合
した例示である。結合手であるベンゼンジチオールは約
0.7ナノメートルの長さであり、超微粒子と分子とを
結合したナノメートルサイズの新規な物質の基本単位と
みなすことができる。例えば、硫化カドミウム超微粒子
には複数のベンゼンチオール分子鎖と結合することがで
き、硫化カドミウム超微粒子とベンゼンチオールからな
る結合した高次の構造体をつくることができるのであ
る。これらの超微粒子を有する分子および構造体は、従
来の無機分子や有機分子、結晶とは異なる新規な物質群
を提供する。以下、モデルを用いて本発明の概念を詳し
く説明する。(Concept of the Invention) (Typical Example) FIG. 1 shows a typical example of a molecule having a plurality of ultrafine particles according to the present invention. It goes without saying that the present invention belongs to a new material concept and is not limited to this material example. FIG. 1 shows an example in which ultrafine cadmium sulfide particles having a diameter of nanometers are combined with benzenedithiol. Benzenedithiol, which is a bond, is about 0.7 nanometers long, and can be regarded as a basic unit of a new nanometer-sized substance that combines ultrafine particles and molecules. For example, cadmium sulfide ultrafine particles can be bonded to a plurality of benzenethiol molecular chains, and a bonded higher-order structure composed of cadmium sulfide ultrafine particles and benzenethiol can be produced. The molecules and structures having these ultrafine particles provide a new substance group different from conventional inorganic molecules, organic molecules, and crystals. Hereinafter, the concept of the present invention will be described in detail using a model.
【0010】(発明のモデル)図2に2つの超微粒子を
結合した、もっとも簡単な本発明の物質のモデルを示
す。図2では、円は超微粒子を示し、これをつなぐ線は
分子鎖を表す。すなわち、本発明のもっとも基本的な構
成要素は超微粒子からなる接合部と分子鎖からなる結合
手とみることができ、本発明はこれらの要素によって形
成される構造体をいう。分子鎖からなる結合手は、分子
鎖の種類によってその長さ、すなわち超微粒子間の距離
を制御することができる。また、超微粒子には複数の結
合サイトがあるので複数の分子鎖からなる結合手を有す
ることもできる。また、超微粒子からなる接合部はその
大きさ、すなわち粒子径を変えたり、種類、すなわち超
微粒子の種類を変えることができる。図3にこれらの2
つの超微粒子を結合した種々の分子モデル図を示す。(Model of the Invention) FIG. 2 shows the simplest model of the substance of the present invention in which two ultrafine particles are combined. In FIG. 2, circles indicate ultrafine particles, and lines connecting them represent molecular chains. That is, the most basic components of the present invention can be regarded as a bonding part composed of ultrafine particles and a bond composed of molecular chains, and the present invention refers to a structure formed by these elements. The length of a bond composed of a molecular chain, that is, the distance between ultrafine particles can be controlled depending on the type of the molecular chain. Further, since the ultrafine particles have a plurality of binding sites, the ultrafine particles may have a bond having a plurality of molecular chains. In addition, the size of the bonding portion made of ultrafine particles, that is, the particle diameter, and the type, that is, the type of ultrafine particles, can be changed. FIG.
FIG. 3 shows various molecular model diagrams in which two ultrafine particles are bonded.
【0011】本発明は、図2や図3で例示されるよう
に、超微粒子からなる接合部をボウル(球)、分子鎖か
らなる結合手をスティック(棒)としたナノメートルサ
イズのの構造体であり、これは粒子の概念を越え、巨大
分子もしくはクラスターに類する新規な分野をひらいて
いる。本発明は、分子における原子のかわりに超微粒子
を、化学結合のかわりに分子鎖を置き換えた1ランク大
きなナノメートルサイズのある種の分子または分子類似
体ともとらえることもできるが、自由度は分子にくらべ
大きい。すなわち、超微粒子からなる接合部は超微粒子
であるために多数の接合点をもち、多様な高次の構造体
を形成することができる。また、これらの構造体は超微
粒子と超微粒子の空間を制御した構造体を構成すること
が可能である。The present invention, as exemplified in FIGS. 2 and 3, has a nanometer-sized structure in which a joint made of ultrafine particles is a bowl (ball) and a bond made of molecular chains is a stick (rod). It is a body, which goes beyond the concept of particles and opens up a new field like macromolecules or clusters. The present invention can be regarded as an ultrafine particle instead of an atom in a molecule, and as a kind of a molecule or a molecular analog having a nanometer size which is one rank larger in which a molecular chain is replaced instead of a chemical bond. Larger than. That is, since the joining portion made of ultrafine particles is an ultrafine particle, it has a large number of joining points and can form various high-order structures. In addition, these structures can form a structure in which the space between the ultrafine particles and the ultrafine particles is controlled.
【0012】例えば、図4に鎖状、分岐鎖状等の1次元
モデルの例;図5に環状、多環状、梯子状、網目状等の
2次元モデルの例;図6に格子状、多面体状、螺旋状、
多層状等の3次元モデルの例などをあげる。また、図7
に示すように分子鎖からなる結合手が分岐していてもよ
く、房状、ペンダント型などの構造体もあげることがで
きる。さらに、超微粒子からなる接合部には、従来、超
微粒子の表面修飾で行われているように、結合手ではな
い分子鎖が結合してもよく、図8にそのモデル例を示
す。さらには、本発明の構造体は図9に例示するごと
く、多数の繰り返し構造を有する、いわゆるポリマー状
であってもよく、それは多層構造や、結晶構造を有して
もよく、またさまざまな構造の混合体であっても、無定
形体であってもよい。このように本発明の構造体が、コ
ロイド分散系で知られているような高分子鎖がいくつか
の粒子表面に同時に吸着して凝集させる架橋凝集とは、
全く異なる概念であることはいうまでもない。本発明に
おいて構造体の中に他の成分を含有してもよく、逆に構
造体からなる成分を他のマトリックス、溶媒などに分
散、溶解させた材料であってもよい。For example, FIG. 4 shows an example of a one-dimensional model such as a chain or a branched chain; FIG. 5 shows an example of a two-dimensional model such as a ring, a ring, a ladder or a mesh; Shape, spiral,
An example of a three-dimensional model such as a multilayer is given. FIG.
As shown in (1), a bond composed of a molecular chain may be branched, and examples thereof include a tuft-like structure and a pendant structure. Furthermore, a molecular chain that is not a bond may be bonded to a bonding portion composed of ultrafine particles, as conventionally performed by surface modification of ultrafine particles. FIG. 8 shows an example of a model thereof. Further, as illustrated in FIG. 9, the structure of the present invention may be a so-called polymer having a large number of repeating structures, which may have a multilayer structure, a crystal structure, and various structures. Or an amorphous body. Thus, the cross-linking aggregation in which the structure of the present invention is such that a polymer chain as known in a colloid dispersion system is simultaneously adsorbed and aggregated on several particle surfaces,
It goes without saying that it is a completely different concept. In the present invention, another component may be contained in the structure, or conversely, a material in which the component comprising the structure is dispersed and dissolved in another matrix, a solvent, or the like may be used.
【0013】(従来の技術との比較)図10には、比較
のために、従来の超微粒子の分子修飾や担体への超微粒
子の固定体を図2から図10で表したモデルと同様な表
記で示す。これらのモデル図との比較から明かなよう
に、本発明では、超微粒子を固定したり、修飾したりす
るという従来の粒子加工としての考え方を越え、超微粒
子と分子鎖からなるナノメートルサイズの新規物質を提
供するものである。以下、詳細に本発明内容について記
述する。(Comparison with Conventional Technique) FIG. 10 shows, for comparison, a conventional molecular modification of ultrafine particles and a fixed body of ultrafine particles on a carrier similar to the models shown in FIGS. 2 to 10. Shown in notation. As is clear from the comparison with these model diagrams, the present invention goes beyond the conventional concept of particle processing in which ultrafine particles are fixed or modified, and has a nanometer-size structure composed of ultrafine particles and molecular chains. It provides a new substance. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0014】(超微粒子およびその測定方法)ここで言
うところの超微粒子とは、100ナノメートル以下、好
ましくは20ナノメートル以下、さらに好ましくは10
ナノメートル以下の平均直径の粒子をいう。このような
ごく小さな粒子である超微粒子の粒径や組成を測る手段
としては、一般的に知られている方法、例えば、透過型
電子顕微鏡による観察や解析、粉末X線回析、光吸収ス
ペクトル測定などを用いることができる。特に、超微粒
子の光吸収スペクトルを測定することにより、簡便にそ
の粒径分布の情報を得ることができる。すなわち、粒子
が小さくなるにしたがって、半導体空間内の電子や正孔
が閉じ込められ、量子箱的な現象が起こるために、粒子
径が小さいほど光吸収末端が短波長側へ移動することや
電子準位間の分裂が大きくなって光吸収ピークが出現す
ることから、粒子径や粒子径分布を推定できるのであ
る。(Ultrafine particles and measuring method thereof) The ultrafine particles referred to herein are 100 nanometers or less, preferably 20 nanometers or less, and more preferably 10 nanometers or less.
A particle having an average diameter of nanometers or less. Means for measuring the particle size and composition of such ultra-fine particles, which are very small, include commonly known methods, such as observation and analysis with a transmission electron microscope, powder X-ray diffraction, and light absorption spectrum. Measurement or the like can be used. In particular, by measuring the light absorption spectrum of the ultrafine particles, information on the particle size distribution can be easily obtained. In other words, as the particles become smaller, the electrons and holes in the semiconductor space are confined and a quantum box-like phenomenon occurs. Since the interstitial division increases and a light absorption peak appears, the particle size and the particle size distribution can be estimated.
【0015】(超微粒子の材料)本発明における超微粒
子の材料としては、分子鎖と結合ができるものであれば
特に制限はないが、機能性を発現させるために、半導体
や金属、金属酸化物、有機化合物などが好ましい。また
はこれらの成分が混合したものであってもよく、さらに
は異なる材料の超微粒子が混合して結合しているもので
もよい。また、超微粒子表面が内部成分と異なる成分で
覆われていてもよく、覆っている部分が結合手である分
子鎖と結合していてもよい。(Material of Ultrafine Particle) The material of the ultrafine particle in the present invention is not particularly limited as long as it can bind to a molecular chain. And organic compounds. Alternatively, these components may be mixed, and further, ultrafine particles of different materials may be mixed and bound. Further, the surface of the ultrafine particles may be covered with a component different from the internal component, and the covering portion may be bonded to a molecular chain which is a bond.
【0016】(半導体)本発明でいう超微粒子に用いら
れる半導体とは、シリコン、ゲルマニウムなどのIV族元
素、あるいはTiO2 やZnOなどの酸化物半導体や、
GaAsやInP、InSbなどのIII −V族化合物半
導体、またはCdS、CdSe、ZnSeやCdTeな
どのII−VI族化合物半導体、さらにはCuCl、CuB
rなどのI−VII 族化合物半導体などをいう。(Semiconductor) The semiconductor used for the ultrafine particles in the present invention includes a group IV element such as silicon and germanium, an oxide semiconductor such as TiO 2 and ZnO,
III-V compound semiconductors such as GaAs, InP and InSb, or II-VI compound semiconductors such as CdS, CdSe, ZnSe and CdTe, and further CuCl and CuB
and r-I-VII compound semiconductors.
【0017】(金属および金属酸化物)本発明でいう超
微粒子に用いられる金属とは、水素を除く銅、銀、金な
どのI族(アルカリ金属および銅族)、亜鉛、カドミウ
ムなどのII族(アルカリ土金属および亜鉛族)、ホウ素
を除くアルミニウムなどのIII 族、炭素とケイ素を除く
スズ、鉛などのIV族、鉄、コバルト、ニッケルなどのVI
II族(鉄族および白金族)、バナジウム、クロム、マン
ガンなどのV、VI、VII 族のa亜族元素、アンチモン、
ビスマス、ポロニウムなどをいう。本発明でいう金属酸
化物とはこれらの酸化物をいう。(Metal and Metal Oxide) The metal used in the ultrafine particles in the present invention includes a group I (alkali metal and copper group) such as copper, silver and gold excluding hydrogen, and a group II such as zinc and cadmium. (Alkaline earth metals and zinc group), Group III such as aluminum except boron, Group IV such as tin and lead except carbon and silicon, and VI such as iron, cobalt and nickel
Group V (iron and platinum groups), vanadium, chromium, manganese and other V, VI and VII a subgroup elements, antimony,
It refers to bismuth, polonium, and the like. The metal oxide in the present invention refers to these oxides.
【0018】(有機化合物)本発明でいう超微粒子に用
いられる有機化合物とは、超微粒子を形成するものであ
れば特に制限はないが、好ましい例として、ナフタレン
やピレンなどの芳香族化合物、ポルフィリンやフタロシ
アニン類などの大環状アザアヌレンや金属錯体、ポリス
チレン、ポリエチレンなどのポリマー類をあげることが
できる。(Organic compound) The organic compound used for the ultrafine particles in the present invention is not particularly limited as long as it forms ultrafine particles. Preferred examples thereof include aromatic compounds such as naphthalene and pyrene, and porphyrins. And macrocyclic azaannulene such as phthalocyanines, and metal complexes, and polymers such as polystyrene and polyethylene.
【0019】(分子鎖)本発明でいう分子鎖とは複数の
超微粒子を結合させるために、複数の結合に関与する官
能基を有する分子を前駆体とするものをいう。官能基と
しては、超微粒子と反応して結合をつくるものであれば
よく、例えば、ホウ素、炭素、窒素、酸素、ケイ素、リ
ン、イオウ、ゲルマニウム、ヒ素、セレン、アンチモ
ン、スズ、テルル、ビスマスなどの原子を介して結合を
つくるものがあげられる。より好ましい具体的な例をあ
げると、例えば、水酸基、メルカプト基、アミノ基、ビ
スマシノ基、ボリル(Borly)基、ゲルミル基、ホ
スフィノ基、プルンビィル(Plumbyl)基、シロ
キシル基、スチビノ(Stibino)基、カルボキシ
ル基、ハロゲン化カルボニル基などハロゲン化された炭
素末端などをあげることができる。(Molecular Chain) The term "molecular chain" as used in the present invention refers to a molecule that has a precursor having a plurality of functional groups involved in bonding in order to bond a plurality of ultrafine particles. Any functional group may be used as long as it reacts with ultrafine particles to form a bond, such as boron, carbon, nitrogen, oxygen, silicon, phosphorus, sulfur, germanium, arsenic, selenium, antimony, tin, tellurium, and bismuth. That form a bond through an atom of More preferred specific examples include, for example, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group, a bismasino group, a boryl group, a germyl group, a phosphino group, a plumbyl (Plumbyl) group, a siloxyl group, a stibino (Stibino) group, Examples thereof include halogenated carbon terminals such as a carboxyl group and a carbonyl halide group.
【0020】(超微粒子を有する分子および分子構造体
の製造方法)超微粒子を有する分子及び分子構造体の製
造方法には、超微粒子を製造しておいてから分子鎖とな
る化合物を加え、これと反応させてつくる方法や、分子
鎖となる化合物存在下で超微粒子を形成させ製造させる
方法、また表面に分子鎖を修飾し、この後分子鎖同士を
反応させる方法などがある。(Method for Producing Molecules and Molecular Structures Having Ultrafine Particles) In the method for producing molecules and molecular structures having ultrafine particles, a compound that becomes a molecular chain is added after the ultrafine particles are produced. And a method in which ultrafine particles are formed and produced in the presence of a compound that will become a molecular chain, and a method in which the molecular chains are modified on the surface and then the molecular chains react with each other.
【0021】(超微粒子を有する分子および分子構造体
の測定方法)超微粒子を有する分子または構造体の測定
方法としては、赤外吸収スペクトルや核磁気共鳴法、元
素分析、質量分析、X線回折、電子顕微鏡による観察な
どやクラマトグラフや遠心分離法などの分離法との組合
せなど、通常知られている方法でこれを観察することが
できる。(Method for Measuring Molecules and Molecular Structures Having Ultrafine Particles) Methods for measuring molecules or structures having ultrafine particles include infrared absorption spectrum, nuclear magnetic resonance, elemental analysis, mass spectrometry, and X-ray diffraction. This can be observed by a commonly known method such as observation with an electron microscope or a combination with a separation method such as a chromatograph or a centrifugal separation method.
【0022】(製造方法の典型例1)例えば、超微粒子
を形成させておいてから製造させる方法または分子鎖と
なる化合物存在下で超微粒子を形成させ製造させる方法
の例としては以下のような方法がとられる。(Typical Example 1 of Production Method) Examples of a method of producing ultrafine particles after forming them, or a method of producing ultrafine particles in the presence of a compound to be a molecular chain and producing them are as follows. The method is taken.
【0023】(微粒子の製造方法)半導体や金属、金属
酸化物、有機物の超粒子は、一般に知られた、気相での
製造方法や液相での製造方法、また気相や液相を含む固
体中での製造方法によって製造される。例えば、気相に
おいては、ガス中蒸着法やレーザー蒸発法などの蒸発凝
縮法、プラズマCVD法、レーザーCVD法などのCV
D法など、また、液相では共沈法や金属アルコキシド
法、保護コロイド法などを用いて、超微粒子を製造する
ことができる。反応を制御しやすい点や量産性の観点か
ら、共沈法や金属アルコキシド法、保護コロイド法、オ
ルガノゾル法などの液相中での製造方法を好ましい例と
してあげることができる。(Method for Producing Fine Particles) Superparticles of semiconductors, metals, metal oxides, and organic substances include generally known production methods in a gas phase and a liquid phase, and also include a gas phase and a liquid phase. It is manufactured by a manufacturing method in a solid. For example, in the gaseous phase, a vapor condensation method such as a vapor deposition method in a gas or a laser evaporation method, or a CV such as a plasma CVD method or a laser CVD method.
Ultrafine particles can be produced by the D method or the like, or in the liquid phase by a coprecipitation method, a metal alkoxide method, a protective colloid method, or the like. From the viewpoint of easy control of the reaction and the viewpoint of mass productivity, a preferable example is a production method in a liquid phase such as a coprecipitation method, a metal alkoxide method, a protective colloid method, and an organosol method.
【0024】(超微粒子を有する分子・構造体の製造
例)これらの方法で製造した超微粒子を気相中、溶液中
に再分散させ、分子鎖となる化合物と反応させることに
よって、所望の超微粒子を有する分子および構造体を得
ることができる。また、これらの方法で超微粒子を製造
させる際に、分子鎖となる化合物を共存させ、所望の超
微粒子を有する分子および構造体を得ることができる。(Production Example of Molecule / Structure Having Ultrafine Particles) The ultrafine particles produced by these methods are redispersed in a gas phase or a solution, and reacted with a compound to be a molecular chain to obtain a desired ultrafine particle. Molecules and structures having fine particles can be obtained. Further, when producing ultrafine particles by these methods, a compound to be a molecular chain is allowed to coexist to obtain a molecule and a structure having desired ultrafine particles.
【0025】(具体的な超微粒子を有する分子・構造体
の製造例)超微粒子を有する分子または構造体の製造方
法としては、例えば、半導体超微粒子を有する構造体を
製造する場合は、以下の製造方法の例があげられる。ま
ず、溶媒中に半導体原料を溶解させる。使用される溶媒
は、水あるいは非水溶媒、好ましくは比較的極性の大き
な非水溶媒、具体的には、例えば、アセトン、アセトニ
トリル、ベンゾニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルフォキシド、クロロホルム、メタノール、エタ
ノール、ジオキサン、テトラヒドロフラン、メチルエチ
ルケトンなど、或はこれらを含有する混合溶媒が用いら
れる。(Specific Example of Manufacturing Molecule or Structure Having Ultrafine Particles) As a method of manufacturing a molecule or a structure having ultrafine particles, for example, when manufacturing a structure having semiconductor ultrafine particles, the following method is used. An example of a manufacturing method is given. First, a semiconductor raw material is dissolved in a solvent. The solvent used is water or a non-aqueous solvent, preferably a relatively polar non-aqueous solvent, specifically, for example, acetone, acetonitrile, benzonitrile, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, chloroform, methanol, ethanol , Dioxane, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, or a mixed solvent containing these.
【0026】半導体原料としては、このような液相中で
の半導体粒子合成においては、用いる溶媒に可溶な金属
化合物を用いる。これらの金属化合物は、好ましくは1
モル/リットル以下、より好ましくは10ー6〜10ー1モ
ル/リットルの濃度の溶液にすることが望ましい。分子
鎖となる化合物を、あらかじめ共存させて反応させる場
合には、反応溶液中の分子鎖となる化合物の濃度として
は、好ましくは、使用する金属化合物の0.0001か
ら100倍のモル濃度が用いられる。これらの化合物は
あらかじめ混合させておいても、反応中に徐々に加えて
もよく、また、加える化合物の種類を反応の進行ととも
に順次かえてもよい。In the synthesis of semiconductor particles in such a liquid phase, a metal compound soluble in a solvent to be used is used as a semiconductor raw material. These metal compounds are preferably 1
Mol / liter or less, more preferably to a solution of a concentration of 10 @ 6 to 10 -1 mole / liter. When the compound to be a molecular chain is allowed to react in the coexistence in advance, the concentration of the compound to be a molecular chain in the reaction solution is preferably from 0.0001 to 100 times the molar concentration of the metal compound used. Can be These compounds may be mixed in advance, may be gradually added during the reaction, or the kind of the compound to be added may be sequentially changed as the reaction proceeds.
【0027】金属化合物としては、例えば、酢酸塩など
の有機酸塩類、金属の硝酸塩類、過塩素酸塩類、アルコ
キシド類、アセチルアセロナート類、ハロゲン化物類な
どが用いられる。好ましくは、金属ハロゲン化物類、金
属硝酸塩類、金属過塩素酸類、金属酢酸塩類が用いられ
る。これらは結晶水を含むものであってもよい。金属種
としては、III −V族化合物半導体を生成するAl、G
a、InなどのIII 族元素、II−VI族化合物半導体を生
成するZn、Cd、HgなどのII族元素、I−VI、I−
VII 族化合物半導体を生成するCuなどのI族元素、IV
−VI族化合物半導体を生成するPb、Ti、Snなどの
IV族元素などが例としてあげられる。As the metal compound, for example, organic acid salts such as acetate, metal nitrates, perchlorates, alkoxides, acetylaceronates, halides and the like are used. Preferably, metal halides, metal nitrates, metal perchlorates, and metal acetates are used. These may contain water of crystallization. Examples of the metal species include Al and G that form a III-V compound semiconductor.
a, a group III element such as In, a group II element such as Zn, Cd, and Hg for forming a group II-VI compound semiconductor;
Group I elements such as Cu that generate Group VII compound semiconductors, IV
-Groups of Pb, Ti, Sn, etc. that generate Group VI compound semiconductors
Group IV elements are examples.
【0028】半導体に金属化合物を用いた場合には、例
えば、CdS、CdSe、ZnSeやCdTeなどのII
−VI族化合物半導体超微粒子を製造する場合を例にあげ
ると、硫化水素ガスやセレン化水素ガスなどの水素化物
や、ビストリメチルシリルイオウなどの有機カルコゲン
化物などの適当なカルコゲン化剤を、原料溶液に加える
ことによって、半導体粒子を生成、成長させ、目的の半
導体超微粒子を得ることができる。これらの試薬はヘリ
ウムや窒素などの不活性ガスや溶媒によって希釈し、半
導体粒子の生成反応を制御することができる。反応ガス
濃度としては、体積で100%〜0.0001%の濃度
が好ましく、流量としては反応を定常的に進ませるに十
分な量であればよい。反応溶液が100ml以下の場合
は、通常1ml/分から500ml/分の流量で好まし
く反応を行うことができる。反応は、光吸収スペクトル
観察などの方法によって、その進行を観測することがで
きる。これらの観測により半導体超微粒子の生成反応が
飽和したところで反応を終了とする。When a metal compound is used for the semiconductor, for example, II such as CdS, CdSe, ZnSe and CdTe
For example, in the case of producing ultrafine particles of a Group VI compound semiconductor, a suitable chalcogenizing agent such as a hydride such as hydrogen sulfide gas or hydrogen selenide gas, or an organic chalcogenide such as bistrimethylsilyl sulfur is used as a raw material solution. , Semiconductor particles can be generated and grown to obtain desired semiconductor ultrafine particles. These reagents can be diluted with an inert gas such as helium or nitrogen or a solvent to control the reaction for producing semiconductor particles. The concentration of the reaction gas is preferably 100% to 0.0001% by volume, and the flow rate may be an amount sufficient to allow the reaction to proceed steadily. When the reaction solution is 100 ml or less, the reaction can be preferably performed at a flow rate of usually 1 ml / min to 500 ml / min. The progress of the reaction can be monitored by a method such as light absorption spectrum observation. The reaction is terminated when the formation reaction of the semiconductor ultrafine particles is saturated by these observations.
【0029】得られた半導体超微粒子分散液に、そのま
ま分子鎖となる化合物を加えてもよく、また濃縮した
り、溶媒を除去して固形物としてとりだしてから、分子
鎖となる化合物と反応させてもよい。より好ましくは、
得られた半導体超微粒子分散液に、そのまま分子鎖とな
る化合物を加える。また、分子鎖となる化合物をあらか
じめ共存させ、反応させた場合には、溶媒をエバポレー
ションや減圧蒸留などの方法により除去してそのまま材
料として用いることもできる。A compound that will become a molecular chain may be added to the obtained dispersion liquid of semiconductor ultrafine particles as it is, or it may be concentrated, or the solvent may be removed to obtain a solid, and then reacted with the compound that becomes a molecular chain. You may. More preferably,
A compound that becomes a molecular chain as it is is added to the obtained semiconductor ultrafine particle dispersion. When a compound to be a molecular chain is allowed to coexist in advance and reacted, the solvent can be removed by a method such as evaporation or distillation under reduced pressure and used as it is as a material.
【0030】分子鎖となる化合物のより具体的な好まし
い例としては、例えば、II−VI族半導体超微粒子の場合
には、ベンゼンジチオール、4,4'−ビフェニルジチオー
ル、1,3 −ジシロキサンジチオール、ビス(4 −メルカ
プトフェニル)スルフィドなどのジチオール類やトリチ
オール類、ベンゼンジセレノールなどのジセレノール類
などをあげることができる。また、ジフェニルジハイド
ロゲンオルソシリケイトなどのオルソシリケイト酸誘導
体なども好ましく用いることができる。超微粒子を製造
した後、これらの分子鎖となる化合物を、原料化合物に
対して好ましくは0.0001〜100モル比量加え、
必要に応じて加熱したり、還流させる。また、分子鎖と
なる化合物をあらかじめ加えておいた場合にも、加熱な
ど後処理をしてもよい。このようにして得られた溶液や
沈澱物からゲルクロマトグラフなどのクロマトグラフや
遠心分離法、再結晶法、再沈澱法などの通常の分離精製
法により、それぞれの構造物を分離してもよく、また、
溶媒をエバポレーションや減圧蒸留などの方法により除
去してそのまま材料として用いてもよい。また、得られ
た溶液にポリマー成分を溶解して、所望の分散材料を形
成してもよい。More specifically, preferred examples of the compound which becomes a molecular chain include benzenedithiol, 4,4′-biphenyldithiol, and 1,3-disiloxanedithiol in the case of II-VI group semiconductor ultrafine particles. And dithiols such as bis (4-mercaptophenyl) sulfide, trithiols, diselenols such as benzenediselenol, and the like. Orthosilicate acid derivatives such as diphenyldihydrogen orthosilicate can also be preferably used. After the production of the ultrafine particles, the compounds to be these molecular chains are preferably added in a molar ratio of 0.0001 to 100 with respect to the raw material compounds,
Heat or reflux as needed. Also, when a compound to be a molecular chain is added in advance, post-treatment such as heating may be performed. The respective structures may be separated from the solution or the precipitate obtained in this way by a usual separation and purification method such as a chromatography such as gel chromatography, a centrifugation method, a recrystallization method, and a reprecipitation method, Also,
The solvent may be removed by a method such as evaporation or distillation under reduced pressure and used directly as a material. In addition, the polymer component may be dissolved in the obtained solution to form a desired dispersion material.
【0031】(製造方法の典型例2)また、例えば、超
微粒子を分子鎖となる化合物で修飾してから、分子鎖同
士を結合させる製造方法がある。この方法によれば、異
なる種類の官能基を複数有する分子鎖となる化合物を用
いて、選択的に種類の異なる超微粒子を有する分子や構
造体を製造することができる。例えば、メルカプト基と
カルボキシル基をともに有する分子鎖となる化合物を、
硫化カドミウム超微粒子上に修飾する。一方、セレノー
ル基と水酸基をともに有する分子鎖となる化合物を修飾
したセレン化カドミウム超微粒子を調製し、これらを混
合した後、エステル化反応を行い分子鎖を結合させるこ
とができる。(Typical Example 2 of Production Method) Further, for example, there is a production method in which ultrafine particles are modified with a compound that becomes a molecular chain, and then the molecular chains are bonded to each other. According to this method, a molecule or a structure having ultrafine particles of different types can be selectively produced using a compound that becomes a molecular chain having a plurality of different types of functional groups. For example, a compound that becomes a molecular chain having both a mercapto group and a carboxyl group,
Modification on cadmium sulfide ultrafine particles. On the other hand, cadmium selenide ultrafine particles modified with a compound that forms a molecular chain having both a selenol group and a hydroxyl group are prepared, and after mixing these, an esterification reaction is performed to bind the molecular chains.
【0032】(利用の形態)本発明である超微粒子を有
する分子または構造体は、そのまま材料として使用する
ことができる。得られた超微粒子を有する分子または構
造体は、薄膜やこれらの多層膜、ブロック、レンズ、フ
ァイバーや導波路などの形態で用いられる。すなわち、
適当にカットしたり、圧縮や延伸をしたり、溶融させた
り、また溶液の状態でスクリーン印刷やディップコーテ
ィング、スピンコーティングなどの方法や射出成形など
の成形方法により所望の形態に成形することができる。
また、成形した薄膜などを、ドライエッチングなど一般
に知られた方法で、さらに加工して所望の形態の素子に
することもできる。(Usage Form) The molecule or structure having the ultrafine particles according to the present invention can be used as it is as a material. The obtained molecule or structure having ultrafine particles is used in the form of a thin film, a multilayer film thereof, a block, a lens, a fiber, a waveguide, or the like. That is,
It can be appropriately cut, compressed or stretched, melted, or formed into a desired form by a method such as screen printing, dip coating, spin coating or injection molding in a solution state, or injection molding. .
Further, the formed thin film or the like can be further processed by a generally known method such as dry etching to obtain an element having a desired form.
【0033】(分散体)製造した超微粒子を有する分子
または構造体は、適当な媒体中に分散して使用すること
もできる。超微粒子を有する分子または構造体を真空中
や気相中に分散したり、液相中に分散したままでも、分
散空間を通過する光によって、光学材料や光電子材料と
することができる。実用性の観点から固体の媒体中に分
散することが好ましいが、分散した溶液状態のコーティ
ング液などの形態で提供することもできる。固体中に超
微粒子を有する分子または構造体を分散する場合の媒体
としては、ガラスなどの無機媒体やポリマーなどの有機
媒体材料を好適に用いることができる。この分散体は、
薄膜やこれらの多層膜、ブロック、レンズ、ファイバー
や導波路などの形態で用いられる。(Dispersion) The molecule or the structure having the produced ultrafine particles can be used by dispersing it in an appropriate medium. Even when a molecule or a structure having ultrafine particles is dispersed in a vacuum or a gas phase, or remains dispersed in a liquid phase, an optical material or an optoelectronic material can be formed by light passing through a dispersion space. It is preferable to disperse in a solid medium from the viewpoint of practicality, but it can also be provided in the form of a coating solution in a dispersed solution state. As a medium for dispersing a molecule or a structure having ultrafine particles in a solid, an inorganic medium such as glass or an organic medium material such as a polymer can be suitably used. This dispersion
It is used in the form of a thin film, a multilayer film thereof, a block, a lens, a fiber, a waveguide, or the like.
【0034】(超微粒子を有する分子または構造体の分
散体の製造方法)超微粒子を有する分子または構造体の
分散体を形成する方法としては、例えば、ガラスなどの
無機媒体は、SiOの酸素中蒸発によるSiO2 媒体の
形成や製造した超微粒子を有する分子または構造体分散
液の多孔質ガラスへの含浸、ゾル−ゲル法によるガラス
媒体の形成などの方法をとることができる。ポリマーな
どの有機媒体を形成する方法としては、粉末で取り出し
た超微粒子を有する分子または構造体をポリマー成分と
混合する方法や、液相中で製造した超微粒子を有する分
子または構造体分散液にポリマー成分を加え、これを重
合反応などにより硬化させたり、溶媒の除去によって固
体媒体を形成する方法をとることができる。これらの分
散材料はさらに圧縮したり、溶融させたり、また溶液の
状態でスクリーン印刷やディップコーティング、スピン
コーティングなどの方法や射出成形などの成形方法によ
り所望の形態に成形することもできる。また、形成した
半導体超微粒子の分散薄膜などを、ドライエッチングな
ど一般に知られた方法で、さらに加工して所望の形態の
素子にすることもできる。分散材料の媒体としてポリマ
ーを用いる場合は、素子の用途に応じてポリマーを選択
すればよく、特に制限はないが、具体的な好ましい例と
しては、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタク
リレート、ポリ(2−ヒドロキシエチル)メタクリレー
ト、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステル、
ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエ
ーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、塩化ビニルと
酢酸ビニルの共重合ポリマー、スチレンとアクリロニト
リルの共重合ポリマー、またはこれらの混合物などが挙
げられる。また、光硬化樹脂や熱硬化樹脂を用いること
もできる。他の成分として、界面活性剤などを混合して
もよい。以下、実施例により本発明の実施の態様の一例
を説明する。(Method for Producing a Dispersion of a Molecule or Structure Having Ultrafine Particles) As a method of forming a dispersion of a molecule or structure having ultrafine particles, for example, an inorganic medium such as glass is prepared by mixing SiO 2 in oxygen. Methods such as formation of a SiO 2 medium by evaporation, impregnation of porous glass with a molecule or structure dispersion liquid having manufactured ultrafine particles, and formation of a glass medium by a sol-gel method can be used. Examples of a method for forming an organic medium such as a polymer include a method of mixing a molecule or a structure having ultrafine particles extracted as a powder with a polymer component, and a method of mixing a molecule or a structure dispersion having ultrafine particles manufactured in a liquid phase. A method of adding a polymer component and curing it by a polymerization reaction or the like, or forming a solid medium by removing a solvent can be employed. These dispersion materials can be further compressed, melted, or formed into a desired form in a solution state by a method such as screen printing, dip coating, or spin coating, or a molding method such as injection molding. Further, the formed thin film of dispersed semiconductor ultrafine particles can be further processed by a generally known method such as dry etching to obtain an element having a desired form. When a polymer is used as the medium of the dispersion material, the polymer may be selected according to the use of the device, and is not particularly limited. Specific preferable examples include polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, and poly (2- (meth) acrylate). Hydroxyethyl) methacrylate, polycarbonate, polystyrene, polyester,
Examples include polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, polyether sulfone, polyacrylonitrile, a copolymer of vinyl chloride and vinyl acetate, a copolymer of styrene and acrylonitrile, or a mixture thereof. Further, a light-curing resin or a thermosetting resin can also be used. As another component, a surfactant or the like may be mixed. Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to examples.
【0035】[0035]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき、更に詳細に
述べる。 実施例1 過塩素酸カドミウム六水和物(Cd(ClO4 )2 ・6
H2 O)を2.0×10ー3mol/lの濃度に溶かした
アセトニトリル溶液300mlを、コック付きのジムロ
ートとガス導入管を備えた三ッ口フラスコにいれ、これ
にベンゼンジチオール(HSC6 H4 SH)を2.3×
10ー3mol/lの濃度で溶解したアセトニトリル溶液
2.0mlを滴下し、マグネットスターラーで撹拌を1
0分間おこなった。次に、硫化水素ガス10mlをフラ
スコ内にシリンジで導入した後、コックを閉じ、硫化水
素ガス雰囲気で溶液を10分間撹拌した。ジムロートの
先には硫化水素トラップを設置し、反応はドラフト中で
行った。反応後、窒素をガス導入管から系内に流し、残
留硫化水素ガスを除いた。このようにして得られた溶液
は黄色透明であった。The present invention will be described below in more detail with reference to examples. Example 1 cadmium perchlorate hexahydrate (Cd (ClO 4) 2 · 6
The H 2 O) to 2.0 × 10 over 3 mol / l in acetonitrile 300ml were dissolved in a concentration of, placed in a three-necked flask equipped with a Dimroth and gas inlet tube with a cock, to which benzene dithiol (HSC 6 H 4 SH) is 2.3 ×
It was added dropwise an acetonitrile solution 2.0ml dissolved at a concentration of 10 @ 3 mol / l, stirring with a magnetic stirrer 1
Performed for 0 minutes. Next, after introducing 10 ml of hydrogen sulfide gas into the flask with a syringe, the cock was closed, and the solution was stirred in a hydrogen sulfide gas atmosphere for 10 minutes. A hydrogen sulfide trap was set in front of the Dimroth, and the reaction was performed in a fume hood. After the reaction, nitrogen was flowed into the system from a gas inlet tube to remove residual hydrogen sulfide gas. The solution thus obtained was yellow and transparent.
【0036】得られた溶液の光散乱から動的光散乱法に
よる粒径分布を調べたところ、15nm以上の粒径分布
が観測された。これから、硫化カドミウム超微粒子を修
飾した化合物である下記比較例1での生成物と比べて大
きな粒子体とみなされるものが溶液中で生成しているこ
とがわかる。この溶液から溶媒をエバポレーターによっ
て、取り出したところ黄色の残留物固形物が得られた。
この固形物は溶媒であるアセトニトリルに再溶解せず、
ジメチルフォルムアミド(DMF)にも溶解しなかっ
た。すなわち、溶媒和できない大きな構造体が生成して
いることが示された。この固形物の赤外吸収スペクトル
を測定したところ、2400cmー1〜2600cmー1に
現れるベンゼンジチオール由来のSH伸縮は全く観測さ
れなかった。すなわち、SH構造は反応してなくなって
おり、硫化カドミウム粒子と結合していることがわか
る。これらのことから、−SC6 H4 S−を分子鎖とす
る硫化カドミウム超微粒子を有する分子または構造体が
製造されていることが同定された。When the particle size distribution of the obtained solution was examined by the dynamic light scattering method from light scattering, a particle size distribution of 15 nm or more was observed. From this, it can be seen that a compound which is a compound obtained by modifying ultrafine cadmium sulfide particles, which is regarded as a large particle body as compared with the product in Comparative Example 1 below, is formed in the solution. The solvent was removed from this solution by an evaporator to obtain a yellow solid residue.
This solid does not redissolve in the solvent acetonitrile,
It did not dissolve in dimethylformamide (DMF). That is, it was shown that a large structure that could not be solvated was formed. This was measured infrared absorption spectrum of the solid, SH stretching from benzene dithiol appearing at 2400cm -1 ~2600Cm-1 was not observed at all. That is, it can be seen that the SH structure has disappeared and has been bonded to the cadmium sulfide particles. From these facts, it was identified that a molecule or a structure having cadmium sulfide ultrafine particles having -SC 6 H 4 S- as a molecular chain was produced.
【0037】比較例1 実施例1において、超微粒子を有する分子または構造体
が生成されていることをより明らかにするため、実施例
1において、ベンゼンジチオール(HSC6 H 4 SH)
溶液のかわりにベンゼンチオール(C6 H5 SH)の
7.0×10ー3mol/lの濃度のアセトニトリル溶液
を用いる以外は、同じ条件で操作を行った。得られた溶
液の光散乱から動的光散乱法による粒径分布を調べたと
ころ、8nm付近に粒径分布が観測された。すなわち、
硫化カドミウム超微粒子を一官能基との反応で修飾した
だけでは、実施例1のような粒径分布は得られないこと
がわかる。この溶液から溶媒をエバポレーターによっ
て、取り出したところ黄色の残留物固形物が得られた。
この固形物は溶媒であるアセトニトリルに再溶解し、ま
たジメチルフォルムアミド(DMF)にも溶解した。さ
らに溶解した溶液中の粒径分布は粉体を取り出す前の溶
液での値と一致した。すなわち、高次の構造体は生成さ
れないことがわかる。この粉体の赤外吸収スペクトルを
測定したところ、実施例1と同様、2400cmー1〜2
600cmー1に現れるベンゼンチオール由来のSH伸縮
は全く観測されなかった。すなわち、SH構造は反応し
てなくなっていることがわかる。これらのことから、比
較例1では超微粒子と分子鎖−SC6 H5 からなる超微
粒子の修飾体は生成しているが、当然のことながら、実
施例1のような超微粒子を有する分子または構造体は生
成しないことがわかる。すなわち、官能基を複数有する
分子鎖となる化合物と超微粒子から、実施例1の超微粒
子を有する分子または構造体が生成されることが本比較
例から明かである。Comparative Example 1 In Example 1, a molecule or structure having ultrafine particles was used.
In order to make it more clear that
1, benzenedithiol (HSC6H FourSH)
Benzenethiol (C instead of solution)6HFiveSH)
7.0 × 10ー 3mol / l acetonitrile solution
The operation was carried out under the same conditions except that was used. The resulting solution
From the light scattering of the liquid, we investigated the particle size distribution by the dynamic light scattering method.
At this time, a particle size distribution was observed around 8 nm. That is,
Cadmium sulfide ultrafine particles modified by reaction with monofunctional group
Alone cannot achieve the particle size distribution as in Example 1.
I understand. The solvent is removed from this solution by an evaporator.
A yellow residue solid was obtained upon removal.
This solid is redissolved in the solvent acetonitrile and
Also dissolved in dimethylformamide (DMF). Sa
The particle size distribution in the solution dissolved in
It was consistent with the value for the liquid. That is, higher-order structures are not
You can see that it is not. The infrared absorption spectrum of this powder
When measured, it was 2400 cm as in Example 1.ー 1~ 2
600cmー 1Of benzenethiol induced SH stretching
Was not observed at all. That is, the SH structure reacts
You can see that it is gone. From these, the ratio
In Comparative Example 1, ultrafine particles and molecular chain-SC6HFiveUltra-fine
Modified forms of the particles are produced, but of course,
The molecule or structure having ultrafine particles as in Example 1
It turns out that it does not work. That is, it has a plurality of functional groups
From the compound that becomes a molecular chain and the ultrafine particles, the ultrafine particles of Example 1
Comparison of the fact that a molecule or a structure having a child is generated
It is clear from the example.
【0038】実施例2 比較例1で得られた硫化カドミウム超微粒子と分子鎖−
SC6 H5 からなる超微粒子の修飾体の分散している溶
液に、ベンゼンジチオール(HSC6 H4 SH)の2.
3×10ー3mol/lの濃度のアセトニトリル溶液を
2.0ml加え、さらに10分間撹拌を続けた。得られ
た溶液の光散乱から動的光散乱法による粒径分布を調べ
たところ、18nm以上の粒径分布が観測された。これ
から、硫化カドミウム超微粒子を修飾した化合物である
比較例1での生成物と比べて大きな粒子体とみなされる
ものが溶液中で生成していることがわかる。Example 2 Cadmium Sulfide Ultrafine Particles Obtained in Comparative Example 1 and Molecular Chain
1. A solution in which a modified product of ultra-fine particles composed of SC 6 H 5 is dispersed, and benzenedithiol (HSC 6 H 4 SH).
2.0 ml of an acetonitrile solution having a concentration of 3 × 10 −3 mol / l was added, and stirring was further continued for 10 minutes. When the particle size distribution by dynamic light scattering was examined from the light scattering of the obtained solution, a particle size distribution of 18 nm or more was observed. From this, it can be seen that a compound which is regarded as a large particle body as compared with the product of Comparative Example 1, which is a compound obtained by modifying cadmium sulfide ultrafine particles, is generated in the solution.
【0039】この溶液から溶媒をエバポレーターによっ
て、取り出したところ黄色の残留物固形物が得られた。
この粉体は溶媒であるアセトニトリルに再溶解せず、ジ
メチルフォルムアミド(DMF)にも溶解しなかった。
すなわち、溶媒和できない大きな構造体が生成している
ことが示された。この固形物の赤外吸収スペクトルを測
定したところ、2400cmー1〜2600cmー1に現れ
るベンゼンジチオール由来のSH伸縮は全く観測されな
かった。すなわち、SH構造は反応してなくなってお
り、新たに加えたベンゼンジチオールも硫化カドミウム
粒子と結合していることがわかる。これらのことから、
−SC6 H4 S−を分子鎖として結合されている−SC
6H5 で修飾された硫化カドミウム超微粒子を有する分
子または構造体が製造されていることが同定された。The solvent was removed from this solution by an evaporator to obtain a yellow solid residue.
This powder did not redissolve in acetonitrile as a solvent and did not dissolve in dimethylformamide (DMF).
That is, it was shown that a large structure that could not be solvated was formed. This was measured infrared absorption spectrum of the solid, SH stretching from benzene dithiol appearing at 2400cm -1 ~2600Cm-1 was not observed at all. That is, it is understood that the SH structure has disappeared and the newly added benzenedithiol is also bonded to the cadmium sulfide particles. from these things,
-SC bound with -SC 6 H 4 S- as a molecular chain
It has been identified that a molecule or structure having cadmium sulfide ultrafine particles modified with 6 H 5 has been produced.
【0040】実施例3 比較例1で得られた硫化カドミウム超微粒子と分子鎖−
SC6 H5 からなる超微粒子の修飾体の分散している溶
液に、実施例2で加えた10倍の濃度のベンゼンジチオ
ール(HSC6 H4 SH)の2.3×10ー2mol/l
のアセトニトリル−ジメチルホルムアミド(DMF)溶
液を2.0ml加えたところ、瞬時に沈澱物が生じた。
この沈澱した固形物を濾過して取り出したところ、ジメ
チルフォルムアミド(DMF)にも溶解しなかった。す
なわち、硫化カドミウム超微粒子を有し、−SC6 H4
S−を分子鎖として連続的に結合した大きな構造体が生
成していることが示された。Example 3 Cadmium Sulfide Ultrafine Particles Obtained in Comparative Example 1 and Molecular Chain
2.3 × 10−2 mol / l of benzenedithiol (HSC 6 H 4 SH), which was added in Example 2, to the solution in which the modified ultrafine particle composed of SC 6 H 5 was dispersed in a concentration of 10 times, was added.
When 2.0 ml of acetonitrile-dimethylformamide (DMF) solution was added, a precipitate was instantaneously formed.
When the precipitated solid was filtered out, it did not dissolve in dimethylformamide (DMF). That is, having cadmium sulfide ultrafine particles, -SC 6 H 4
It was shown that a large structure in which S- was continuously bonded as a molecular chain was formed.
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明によって、新規な概念に基づく超
微粒子と分子鎖からなる新物質群を提供することができ
る。この構造体は、また、ナノメートルサイズで超微粒
子が分散した超微粒子分散体として提供される。本発明
によって得られた超微粒子と分子鎖からなる物質は、光
学材料、非線形光学材料、超格子素子などの電子材料や
センサー材料、磁気材料、医薬、農薬、触媒材料、無機
材料、塗料・コーティング材料、化粧品材料への利用が
可能である。According to the present invention, a new substance group comprising ultrafine particles and molecular chains based on a novel concept can be provided. This structure is also provided as an ultrafine particle dispersion in which ultrafine particles are dispersed in a nanometer size. Substances composed of ultrafine particles and molecular chains obtained by the present invention include optical materials, nonlinear optical materials, electronic materials and sensor materials such as superlattice elements, magnetic materials, pharmaceuticals, agricultural chemicals, catalyst materials, inorganic materials, paints and coatings. It can be used for materials and cosmetic materials.
【図1】本発明である超微粒子を有する分子の典型例の
説明図FIG. 1 is an explanatory view of a typical example of a molecule having ultrafine particles according to the present invention.
【図2】本発明の超微粒子を有する分子の基本モデル説
明図FIG. 2 is a diagram illustrating a basic model of a molecule having ultrafine particles of the present invention.
【図3】超微粒子を有する分子の超微粒子と分子鎖の関
係のモデル説明図FIG. 3 is a model explanatory diagram of a relationship between ultrafine particles of a molecule having ultrafine particles and a molecular chain.
【図4】超微粒子を有する分子を基本とした1次元構造
体のモデル例説明図FIG. 4 is a diagram illustrating a model example of a one-dimensional structure based on a molecule having ultrafine particles.
【図5】超微粒子と分子鎖からなる2次元構造体のモデ
ル例説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of a model example of a two-dimensional structure composed of ultrafine particles and molecular chains.
【図6】超微粒子と分子鎖からなる3次元構造体のモデ
ル例説明図FIG. 6 is a diagram illustrating a model example of a three-dimensional structure composed of ultrafine particles and molecular chains.
【図7】超微粒子と分子鎖からなる分子鎖が分岐した構
造体のモデル例説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a model example of a structure in which a molecular chain composed of ultrafine particles and a molecular chain is branched.
【図8】超微粒子が修飾された超微粒子と分子鎖からな
る構造体のモデル例説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a model example of a structure composed of ultrafine particles modified with ultrafine particles and molecular chains.
【図9】超微粒子と分子鎖からなる連続構造体のモデル
例説明図FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a model of a continuous structure composed of ultrafine particles and molecular chains.
【図10】従来の技術のモデル例説明図FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a model according to the related art.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C09K 3/00 C09K 3/00 C H01L 21/52 H01L 21/52 E (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 19/00 - 19/32 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI // C09K 3/00 C09K 3/00 C H01L 21/52 H01L 21/52 E (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 19/00-19/32
Claims (13)
る超微粒子を有する構造体。1. A structure having ultrafine particles in which a plurality of ultrafine particles are bonded by a molecular chain.
微粒子を有する構造体が分子鎖で連続して結合されてな
る構造体にして、1次元または2次元、または3次元の
多次元構造を有する超微粒子と分子鎖からなる構造体。2. A one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional multidimensional structure, which is a structure in which a plurality of ultrafine particles or a structure having the ultrafine particles according to claim 1 are continuously bonded by molecular chains. Comprising ultrafine particles having a molecular chain and a molecular chain.
構造体。3. The method according to claim 1, wherein the ultrafine particles are semiconductors.
Structure .
構造体。4. The structure according to claim 2, wherein the ultrafine particles are semiconductors.
請求項1記載の構造体。5. The structure according to claim 1, wherein the ultrafine particles are a metal or a metal oxide.
請求項2記載の構造体。6. The structure according to claim 2, wherein the ultrafine particles are a metal or a metal oxide.
載の構造体。7. The structure according to claim 1, wherein the ultrafine particles are an organic compound.
載の構造体。8. The structure according to claim 2, wherein the ultrafine particles are an organic compound.
つ有する化合物から形成される請求項1記載の構造体。9. The functional group whose molecular chain binds to ultrafine particles has two functional groups.
The structure according to claim 1, wherein the structure is formed from a compound having two components.
2つ有する化合物から形成される請求項2記載の構造
体。10. The structure according to claim 2, wherein the molecular chain is formed from a compound having two functional groups that bind to the ultrafine particles.
3つ以上有する化合物または高分子化合物から形成され
る請求項1記載の構造体。11. structures of the molecular chain according to claim 1, formed from a compound or a polymer compound having three or more functional groups that bind the ultrafine particles.
3つ以上有する化合物または高分子化合物から形成され
る請求項2記載の構造体。12. The structure according to claim 2, wherein the molecular chain is formed from a compound or a polymer having three or more functional groups capable of binding to the ultrafine particles.
体を媒体中に分散してなる構造体分散体。13. A structure dispersion obtained by dispersing the structure according to claim 1 in a medium.
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Applications Claiming Priority (1)
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-
1993
- 1993-08-30 JP JP21364693A patent/JP3360751B2/en not_active Expired - Lifetime
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