JP2012532211A - ナノ粒子を用いる蛍光が改善された透明蛍光構造体、その製造方法、及び使用 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
本発明の文脈において、「不可逆的な共有結合」又は「不可逆的に共有結合されている」は、生理学的条件下で不可逆的である共有結合を意味する。これは、結合した基が1つの粒子から別の粒子へと移動するのを許容する金−硫黄結合などの、生理学的条件下で平衡状態にある結合を含まない。また、−SH又は−S−S−を含有する任意の異質種は、金−硫黄結合を介して金粒子上で代わりのものを置換する可能性がある。結果として、表面組成パターンが崩れることがある。
更に、このような物品は、透明蛍光構造体が通貨の様式を認証するためのセキュリティの仕組みを規定する、通貨(例えば、クレジットカード又はデビットカード、紙幣、硬貨、株式、債権又はその他の公社債、個人小切手、業務用小切手、又は銀行小切手、預金証書など)であってもよい。例えば、蛍光構造体が発する蛍光を用いて、通貨の様式で特定の団体(例えば、政府機関、企業、集団、又は個人)を識別でき、それにより通貨の様式の正当性及び/若しくは所有者を検証でき、並びに/又は通貨の様式上で識別される残高、口座番号、支払人、及び受取人の正確さを検証できる。
蛍光性ナノ粒子分散体は、目的の透明蛍光構造体を形成するたに、分散体を処理するプロセス前に又はプロセス中に、所望の形状又は物品に押出成形、鋳造成形、型成形、コーティング成形、積層成形、ないしは別の方法で成形することができる。蛍光性ナノ粒子分散体が粉末分散体である場合、処理プロセス前又はプロセス中に粉末分散体を容器に詰める、ないしは別の方法で収容することにより、粉末ベースの物品(例えば、化粧品、医薬品など)を形成できる。
1.マトリックスと、
該マトリックス内に配置される複数の蛍光性ナノ粒子と、を含む、透明蛍光構造体であって、該蛍光性ナノ粒子が複数の基材ナノ粒子と蛍光性分子とを含み、該蛍光性ナノ粒子のそれぞれが、
表面を有する基材ナノ粒子と、
各蛍光性分子が該基材ナノ粒子の表面上の反応性結合部位に結合している、蛍光を発する1つ以上の蛍光性分子と、を含み、
該蛍光性分子が、該蛍光性分子の自己消光を少なくとも低減するように、該基材ナノ粒子間に分布している、透明蛍光構造体。
少なくとも1つの高分子要素であって、該高分子要素が該液体に溶解されている、該液体中に別の相として懸濁されている、又はその両方である高分子要素と、
該液体に分散されている蛍光性ナノ粒子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体であって、
該分散体が、該液体を除去することにより、該液体を固化することにより、又はこれらの組み合わせにより、実施形態1〜20のいずれか1つに記載の蛍光構造体に形成できる、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体。
少なくとも1つの高分子要素であって、該高分子要素が該液体に溶解されている、該液体中に別の相として懸濁されている、又はその両方である高分子要素と、
該液体に分散されている基材ナノ粒子と、
該液体に分散されている蛍光性分子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体であって、
該分散体が、該液体を除去することにより、該液体を固化することにより、又はこれらの組み合わせにより、実施形態1〜20のいずれか1つに記載の蛍光構造体に形成できる、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体。
該粉末材料に分散されている蛍光性ナノ粒子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス分散体であって、
該分散体が、実施形態1、2、5、及び7〜20のいずれか1つに記載の該蛍光構造体を形成する、蛍光性ナノ粒子/マトリックス分散体。
該粉末材料に分散されている蛍光性ナノ粒子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体であって、
該分散体が、蛍光性ナノ粒子分散体を1つの塊に結合することにより実施形態1〜20のいずれか1つに記載の蛍光構造体に形成できる、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体。
それぞれの基材ナノ粒子が複数の反応性結合部位を含む表面を有する、複数の基材ナノ粒子を提供する工程と、
蛍光を発する複数の蛍光性分子を提供する工程と、
複数の蛍光性ナノ粒子を形成するために、少なくとも一部の各蛍光性分子を、少なくとも一部の基材ナノ粒子のそれぞれの表面上の反応部位に結合させる工程と、
蛍光性ナノ粒子用マトリックスの形成に好適なマトリックス前駆体を提供する工程と、
マトリックス前駆体(presursor)内に複数の蛍光性ナノ粒子の少なくとも一部を配置し、蛍光性ナノ粒子分散体を形成する工程と、
透明蛍光構造体を形成するために、蛍光性ナノ粒子分散体を処理する工程と、を含み、
蛍光性分子を含むマトリックス中の蛍光性ナノ粒子が、透明蛍光構造体内の蛍光性分子の自己消光を少なくとも低減するように対応する基材ナノ粒子間に分布している、透明蛍光構造体の製造方法。
それぞれの基材ナノ粒子が複数の反応性結合部位を含む表面を有する、複数の基材ナノ粒子を提供する工程と、
蛍光を発する複数の蛍光性分子を提供する工程と、
複数の蛍光性ナノ粒子を形成するために、少なくとも一部の各蛍光性分子を、少なくとも一部の基材ナノ粒子のそれぞれの表面上の反応部位に結合させる工程と、
蛍光性ナノ粒子用マトリックスの形成に好適なマトリックス前駆体を提供する工程と、
マトリックス前駆体(presursor)内に複数の蛍光性ナノ粒子の少なくとも一部を配置し、蛍光性ナノ粒子分散体を形成する工程と、
マトリックス前駆体が蛍光性ナノ粒子をその中に有するマトリックスとなり、かつそれにより透明蛍光構造体を形成するように、蛍光性ナノ粒子分散体を処理する工程と、を含み、
蛍光性分子を含むマトリックス中の蛍光性ナノ粒子が、透明蛍光構造体内の蛍光性分子の自己消光を少なくとも低減するように、対応する基材ナノ粒子間に分布している、透明蛍光構造体の製造方法。
蛍光カップリング剤の調製
蛍光染料ウンベリフェロン(等級II、Aldrich)0.4100g
溶媒、乾燥メチルスルホキシド(DMSO)20.06g
表面結合基、イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(Gelest)、95% 0.61g
触媒、ジ−n−ブチルすずジラウレート(Aesar)>94% 1滴
まずウンベリフェロンをDMSOに溶解し、次にイソシアナトプロピルトリメトキシシランをこの溶液に加え、50℃で16時間混合させた。反応の完了を確実にするため、この溶液にジ−n−ブチルスズジラウレートを1滴加え、50℃で3時間混合させた。別の溶媒、すなわちTHFにおいても、この調製法を実施することができ、実施されている。
Nalco 2326(16.42%)(SiO2ナノ粒子)100g
Silquest A1230(分散基)10.18g
蛍光カップリング剤5.27g
反応は、攪拌しながら80℃で4時間行った。最終分散体は21.25%固形分であった。ブラックライト下で蛍光を発した。綿棒をこの溶液に浸け、この綿棒を用いて紙基材上に「Nano」と書いた。
濃縮ウンベリフェロン溶液:
ウンベリフェロン0.0081g
エタノール9.9984g
この溶液は、比較のために、上述の粒子上で反応されるウンベリフェロンの量(粒子中の染料分子の数)を反映する。綿棒をこの溶液に浸け、この綿棒を用いて紙基材上に「Dye」と書いた。Teslinの上に書くと、サンプルの裏が緑色の蛍光を発することがわかるため、これを内部検証として利用できた。ウンベリフェロンでラベルした表面修飾ナノ粒子の、1%、5%、及び10%のシリカ固体の希釈溶液、並びにそれぞれウンベリフェロン単独の溶液も評価した。
蛍光カップリング剤0.5g
エタノール5g
Nalco 2326(16.42%)0.5mL
蛍光カップリング剤をエタノールで希釈した。この溶液はブラックライト下で白色の蛍光を発した。ブラックライト下で、この溶液にNalco 2326を1滴添加し、蛍光が急に増大することを観察した。Nalco 2326の残量を溶液に添加した。蛍光の強度は同じままであった。
Nalco 2326(16.42%)50g
イソオクチルトリメトキシシラン(分散基)3.27g
メチルトリメトキシシラン(95%)(分散基)0.36g
エタノール50g
メタノール12g
蛍光カップリング剤6.59g
まず蛍光カップリング剤をNalco 2326に添加し、80℃で1.5時間混合させた。次に、この反応物にシランを添加し、得られる混合物を80℃で16時間攪拌させた。この粒子はロータリーエバポレーターを用いて乾燥し、続いて乳鉢と乳棒ですりつぶした。オフホワイト色の粉末は、ブラックライトで蛍光を発した。この粉末を、炭酸カルシウム(10μm)中0.5%で混合し、振り混ぜ、ブラックライト下で評価した。ブラックライト下で蛍光を発する小点が見えた。
Claims (15)
- マトリックスと、
該マトリックス内に配置される複数の蛍光性ナノ粒子と、を含む、透明蛍光構造体であって、該蛍光性ナノ粒子が複数の基材ナノ粒子と蛍光性分子とを含み、該蛍光性ナノ粒子のそれぞれが、
表面を有する基材ナノ粒子と、
各蛍光性分子が該基材ナノ粒子の表面上の反応性結合部位に結合している、蛍光を発する1つ以上の蛍光性分子と、を含み、
該蛍光性分子が、該蛍光性分子の自己消光を少なくとも低減するように該基材ナノ粒子間に分布している、透明蛍光構造体。 - 前記マトリックスが、連続固体材料、非連続固体材料、又はこれらの任意の組み合わせを含む、請求項1に記載の透明蛍光構造体。
- 前記マトリックスが連続構造の形態であり、かつ前記マトリックスがウェブ、シート、フィルム、層、コーティング、押出品、鋳造品、成形品、又はこれらの任意の組み合わせの形態である、請求項1又は2に記載の透明蛍光構造体。
- 前記マトリックスが非連続構造の形態であり、かつ前記マトリックスが織布又は不織布の繊維ウェブ、スクリム、シート、層、紙、布地、布、又はこれらの任意の組み合わせの形態である、請求項1又は2に記載の構造体。
- 前記マトリックスが粉末形態である、請求項4に記載の透明蛍光構造体。
- 前記基材ナノ粒子が最大約100nmの平均粒子径を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の透明蛍光構造体。
- 前記蛍光性分子が自己消光を示さないように、前記蛍光性分子のそれぞれが、前記基材ナノ粒子のうちの1つの前記表面に結合している、請求項1〜6のいずれか一項に記載の透明蛍光構造体。
- 液体と、
少なくとも1つの高分子要素であって、該高分子要素が該液体に溶解されている、該液体中に別の相として懸濁されている、又はその両方である高分子要素と、
該液体に分散されている蛍光性ナノ粒子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体であって、
該分散体が、該液体を除去することにより、該液体を固化させることにより、又はこれらの組み合わせにより、請求項1〜7のいずれか一項に記載の蛍光構造体に形成できる、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体。 - 液体と、
少なくとも1つの高分子要素であって、該高分子要素が該液体に溶解されている、該液体中に別の相として懸濁されている、又はその両方である、高分子要素と、
該液体に分散されている基材ナノ粒子と、
該液体に分散されている蛍光性分子と、を含む、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体であって、
該分散体が、該液体を除去することにより、該液体を固化させることにより、又はこれらの組み合わせにより、請求項1〜7のいずれか一項に記載の蛍光構造体に形成できる、蛍光性ナノ粒子/マトリックス前駆体分散体。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の透明蛍光構造体を含む、物品。
- 基材表面を有する透明基材を更に含み、前記透明蛍光構造体が該基材表面に取付けられた層である、請求項10に記載の物品。
- 前記物品が書類であり、かつ前記透明蛍光構造体が該書類を認証する仕組みを規定する、請求項10又は11に記載の物品。
- 前記物品が有形形態の識別証票であり、かつ前記透明蛍光構造体が該形態の識別証票を認証する仕組みを規定する、請求項10又は11に記載の物品。
- 前記透明蛍光構造体が、アップリケ、乾燥した隠顕インク、乾燥した塗料、硬化した接着剤、硬化したクリアコート、硬化したハードコート、又はこれらの組み合わせの形態である、請求項10〜12のいずれか一項に記載の物品。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の透明蛍光構造体の製造方法であって、該方法が、
それぞれの基材ナノ粒子が複数の反応性結合部位を含む表面を有する、複数の基材ナノ粒子を提供する工程と、
蛍光を発する複数の蛍光性分子を提供する工程と、
複数の蛍光性ナノ粒子を形成するために、少なくとも一部の各蛍光性分子を、少なくとも一部の該基材ナノ粒子のそれぞれの該表面上の反応部位に結合させる工程と、
該蛍光性ナノ粒子用マトリックスの形成に好適なマトリックス前駆体を提供する工程と、
該マトリックス前駆体内に該複数の蛍光性ナノ粒子の少なくとも一部を配置し、蛍光性ナノ粒子分散体を形成する工程と、
透明蛍光構造体を形成するために、該蛍光性ナノ粒子分散体を処理する工程と、を含み、
蛍光性分子を含む該マトリックス中の該蛍光性ナノ粒子が、該透明蛍光構造体内の該蛍光性分子の自己消光を少なくとも低減するように、対応する基材ナノ粒子間に分布している、透明蛍光構造体の製造方法。
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