JP2014513198A - 金量子クラスターおよび銀量子クラスター、ならびにこれらを調製および使用するための方法 - Google Patents

Abstract

組成物は、Ａｇ_ｍまたはＡｕ_ｎの量子クラスター、１つまたは複数の保護剤分子、および量子クラスターを部分的または完全に囲繞する分子キャビティーを含む。量子クラスターを調製するための方法は、金塩、銀塩、またはこれらの混合物に第１の量のグルタチオンを添加することによって、混合物を形成することと、混合物に還元剤を添加することによって沈殿物を形成することと、沈殿物を第２の量のグルタチオン、およびシクロデキストリンと混合することによって組成物を形成することとを含む。デバイスは、量子クラスターから調製され、デバイスは、物品を認証する方法に使用することができる。

Description

関連出願の相互参照
本願は、任意およびすべての目的に関してその全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年１２月３０日に出願されたインド特許出願第４０３６／ＣＨＥ／２０１０号の利益を主張するものである。

本技術は一般に、量子クラスターに関する。特に、本技術は、金または銀製の量子クラスターに関する。

量子クラスターは、ごくわずかな原子を有し、コアサイズがサブナノメートル範囲内であり、新規の特性を呈する材料である。金属ナノ粒子と比較して、量子クラスターは、連続的な状態密度を有さないが、不連続な電子エネルギー準位を特徴とする。量子クラスターは、原子挙動とナノ粒子挙動との間のつなぎとして作用し、したがってこれらの両方と異なる特性を呈する。

一態様では、Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎ（式中、ｍおよびｎは２〜１００である）を含む量子クラスターと、１つまたは複数の保護剤分子と、量子クラスターを部分的または完全に囲繞する分子キャビティーとを含む組成物が提供される。いくつかの実施形態では、保護剤分子はチオールである。いくつかの実施形態では、チオールは、グルタチオン、システイン、メルカプトコハク酸、ジメルカプトコハク酸、フェニルエタンチオール、ならびに他の脂肪族および芳香族チオールである。いくつかの実施形態では、分子キャビティーには、シクロデキストリン、カリキシラン（ｃａｌｉｘｉｒａｎｅ）、またはクラウンエーテルが含まれる。

いくつかの実施形態では、組成物は発光性である。いくつかの実施形態では、組成物の発光は、媒質依存性、液体溶媒依存性、または溶媒蒸気依存性である。

一態様では、金塩、銀塩、またはこれらの混合物に第１の量のグルタチオンを添加することによって混合物を形成することを含む方法が提供される。この方法は、混合物に還元剤を添加することによって沈殿物を形成することと、沈殿物を第２の量のグルタチオン、およびシクロデキストリンと混合することによって組成物を形成することとを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、グルタチオンの第１の量と、金塩、銀塩、またはこれらの混合物の量とのモル比を約１：２〜約１：８にすることを含む。いくつかの実施形態では、沈殿物は、ａ）Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎの量子クラスター、およびｂ）グルタチオンを含み、式中、ｍおよびｎは、独立して２〜１００である。いくつかの実施形態では、ｍおよびｎは、２〜５０である。いくつかの他の実施形態では、ｍおよびｎは、独立して１０〜４０である。いくつかの実施形態では、金塩は、三価の金を起源とするものである。いくつかの実施形態では、金塩は、ＨＡｕＣｌ_４・３Ｈ_２Ｏ、ＡｕＣｌ_３、またはこれらの混合物である。いくつかの実施形態では、還元剤は、ＮａＢＨ_４、ＬｉＢＨ_４、またはこれらの混合物である。

一態様では、デバイスは、基板、および基板上に被覆された組成物を有するデバイスであって、組成物は、量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含み、デバイスは、液体溶媒または溶媒蒸気に曝露されたとき溶媒依存性発光を呈するデバイスが提供される。いくつかの実施形態では、基板は、ＳｉＯ_２、ガラス、導電性ガラス、石英、シリコン、または機能性ポリマーを含む。

一態様では、量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含む組成物で被覆された基板を提供することと、基板を第１の溶媒に曝露することとを含む方法であって、第１の溶媒は、組成物から発光応答を誘導し、組成物は、あるパターンで基板上に被覆され、第１の溶媒は、液体溶媒または溶媒蒸気を含む方法が提供される。いくつかの実施形態では、この方法は、第１の溶媒を除去することを含み、第１の溶媒が除去された後、組成物は発光せず、または強度が低減された発光を呈する。いくつかの実施形態では、溶媒を除去することは、基板を第２の溶媒に曝露することを含み、第２の溶媒は、組成物からの発光応答を生じさせず、基板が第２の溶媒と接触すると、第１の溶媒によって誘導された発光応答が止まる。いくつかの実施形態では、除去することは、第１の溶媒を基板から蒸発させることを含む。この方法は、発光応答の存在または非存在を検出することをさらに含むことができる。

一態様では、組成物は、１５個のＡｕ原子を含むコア、１つまたは複数のグルタチオン分子、および１つまたは複数のシクロデキストリン分子が備わっており、シクロデキストリン分子は、Ａｕ原子を少なくとも部分的に囲繞する。いくつかの実施形態では、シクロデキストリンの２つの分子がＡｕ原子を部分的または完全に囲繞する。いくつかの実施形態では、シクロデキストリンは、α−、β−、またはγ−シクロデキストリンである。

一態様では、量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含む被膜を有する基板を含む標識化（labeling）システムが提供される。基板上の被膜は、あるパターンであり、このパターンは、溶媒に曝露されたとき発光性である。標識化システムは、基板上のパターンを検出するための手段を含む。いくつかの実施形態では、パターンは、文字、番号、記号、絵、またはバーコードを含む。いくつかの実施形態では、基板は、流通貨幣、財務文書および法律文書、輸送用コンテナ、電子機器、医療用デバイス、医薬包装、消費者アイテムまたは生体化合物上の包装に付けられる。

一態様では、パターン形成された被膜を溶媒に曝露することと、パターン形成された被膜を検出することとを含む認証方法が提供される。いくつかの実施形態では、被膜は、量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含む。いくつかの実施形態では、被膜は、溶媒に曝露されたとき発光性であり、発光強度は、溶媒が除去されたとき低減される。いくつかの実施形態では、パターン形成された被膜は、被膜が塗布された物体の真正性をコード化する。いくつかの実施形態では、パターン形成された被膜は、文字、番号、記号、絵、またはバーコードを含む。いくつかの実施形態では、物体は、流通貨幣、財務文書、法律文書、輸送用コンテナ、電子オブジェクト、封筒、または包装である。この方法は、物体上のパターン形成された被膜の存在または非存在を検出することを含むことができる。いくつかの実施形態では、この方法は、パターン形成された被膜の存在を物体の真正性と相関させることによって、物体の真正性を検証することを含む。

一実施形態による、クラスター組成物を作製するためのプロセスの概略図である。 一実施形態による、クラスターのＳＧ配位子のＣＤ分子との相互作用を示す概略図である。 実施例による、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤクラスターのＵＶ−可視スペクトルである。 実施例による、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤのヤコビアン因子補正吸光度の自然対数対波長の図である。 実施例による、純粋なＧＳＨおよびα−ＣＤの吸収プロファイルのグラフである。 実施例による、３つの量子組成物、すなわち、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤの発光スペクトルのグラフである。 実施例による、純粋なＧＳＨおよびＡｕ_２５ＳＧ_１８に加えて、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤクラスターの円偏光二色性スペクトルである。 実施例による、Ａｕ_１５＠αＣについての吸収および円偏光二色性（ＣＤ）スペクトルを組み合わせたプロットである。 実施例による、様々な溶媒と接触させたときの、Ａｕ＠ＣＤで被覆されたＴＬＣプレートの発光スペクトルである。 実施例による、クラスター組成物によって形成されるゲルのＥＤＡＸスペクトルである。 実施例による、クラスター組成物によって形成されるゲルのＳＥＭ画像である。 実施例による、６Ａ中のＳＥＭ画像に対応する、Ａｕ_ｎを使用するゲルのＥＤＡＸマッピングである。 実施例による、自己集合および繊維様形態を示すゲルのＴＥＭ画像である。 実施例による、Ｃｕ^２＋を添加する前後のＡｕ_１５＠αＣＤクラスターのＵＶ−可視スペクトルである。 実施例による、Ｃｕ^２＋を添加する前後のＡｕ_１５＠αＣＤクラスターのＵＶ−可視スペクトルである。

以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面を参照する。詳細な説明に記載した例示的な実施形態、図面、および特許請求の範囲は、限定的であることを意味しない。ここで提示される主題の精神または範囲を逸脱することなく、他の実施形態も利用することがき、他の変更を行うことができる。本技術は、本明細書の実施例によっても例示され、これらは、決して限定的であると解釈されるべきでない。

一般に、ホストゲスト化学的構造をコアエッチングと組み合わせることによって提供されるＡｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎ量子クラスターを含む組成物が提供される。このような組成物は発光を呈し、この発光は、量子クラスターが位置される環境に依存する。このような組成物は、認証プロセスにおいても有用となり得る。組成物、デバイス、および方法をすべて、以下により詳細に説明する。本明細書において、「コアエッチング」は、金属量子クラスターの、過剰の保護剤分子を用いた処理を指す。本明細書において、「ホストゲスト化学的構造」は、分子キャビティー中への金属量子クラスターの部分的な、または全体の閉じ込めを指す。

一態様では、Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎ量子クラスターを含む組成物が提供される。いくつかの実施形態では、組成物は、金属原子を囲繞する１つまたは複数の保護剤分子を含み、ｍおよびｎは、２〜１００である。いくつかの実施形態では、ｎは、５〜５０、または１０〜２０である。いくつかの実施形態では、ｎは１５である。ｎの具体例には、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。いくつかの実施形態では、量子クラスターは、Ａｕ_ｎを含む。他の実施形態では、量子クラスターＡｇ_ｍを含む。

いくつかの実施形態では、保護剤分子はチオールである。保護剤分子は、量子クラスターの表面に結合することができ、それによって、クラスターの周囲に部分的または完全に層を形成し、クラスターを保護する。いくつかの実施形態では、保護剤分子として、グルタチオン（ＧＳＨ）、システイン、ホモシステイン、メルカプトコハク酸、ジメルカプトコハク酸、フェニルエタンチオール、または他のアルキルもしくはアリールチオールを挙げることができる。一般に、保護剤分子がモノチオールである場合、これは、Ａｕ^３＋をＡｕ^１＋に還元する。さらなる還元は、還元剤を添加することによって実施することができる。対照的に、保護剤分子がジチオール、例えば、ジメルカプトコハク酸である場合、チオール基の一方は、還元剤として作用し（すなわち、基の一方は酸化される）、他方は、保護作用物質として作用する（すなわち、これは還元される）。いくつかの実施形態では、保護剤分子は、保護剤分子の還元型、例えば、還元グルタチオンなどである。グルタチオン配位子（−ＳＧ）を有するＡｕ原子のクラスターは、便宜上、Ａｕ＠ＳＧとして表される場合がある。

いくつかの実施形態では、分子キャビティーは、保護剤分子を有する金属クラスター、例えば、Ａｕ＠ＳＧを部分的または完全に囲繞する。このような分子キャビティーは、シクロデキストリン、カリキシラン、またはクラウンエーテルのうちの１つまたは複数の分子を含むことができる。さらに、他の分子キャビティー、例えば、ＰＡＭＡＭ、ＢＳＡなどの中にクラスター組成物を作り出すことが可能となり得る。

シクロデキストリンは、１つの環内で一緒に結合された糖分子から構成される化合物のファミリーである。いくつかの実施形態では、α−、β−、またはγ−シクロデキストリン（α−、β−、またはγ−ＣＤ）分子が使用されることによって、Ａｕ＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、またはＡｕ_１５＠γＣＤとして表されるクラスター組成物が形成される。シクロデキストリンは、ボウル形状分子であり、これらは、ボウル内に収まる適切なサイズの他の分子を「捕捉」または「被包」することができる。

言及したように、上記組成物は、発光を呈する。このような発光は、媒質依存性、液体溶媒依存性、または溶媒蒸気依存性であり得る。例えば、組成物が何らかの媒質に曝露されるとき、発光が増大する。いくつかの実施形態では、溶媒は、それだけに限らないが、アルコール、メタノール、エタノール、もしくはプロパノール、水、アセトニトリル、アセトン、ジクロロメタン、四塩化炭素、クロロホルム、トルエン、ヘキサン、またはこれらの任意の２つ以上の混合物である。いくつかの場合では、クラスター配位子と溶媒の間の水素結合が多いほど、発光がより強いことが観察される。したがって、メタノールまたはエタノールの存在下での組成物の発光は、プロパノールについての発光より強い。いくつかの実施形態では、組成物が水中に置かれる場合、３１８ｎｍ、４５８ｎｍ、および５８０ｎｍでの発光放出が観察される。

別の態様では、組成物を調製するための方法が提供される。一実施形態では、金または銀の塩がチオール保護剤分子と混合されることによって、保護された金属クラスターが沈殿される。いくつかの実施形態では、使用されるのが金塩（ｇｏｌｄ ｓｌａｔ）であり、保護剤分子がグルタチオンである場合、クラスター粒子（Ａｕ＠ＳＧと呼ばれる）は、還元剤の存在下で混合物から沈殿され得る。金塩、例えば、ＨＡｕＣｌ_４・３Ｈ_２Ｏ、ＡｕＣｌ_３、または他の三価の金塩などを、本方法において使用することができることが理解される。適当な還元剤として、それだけに限らないが、ＮａＢＨ_４およびＬｉＢＨ_４、ならびに他の公知の還元剤、または任意の２つ以上の還元剤の混合物が挙げられる。いくつかの実施形態では、金または銀の塩と保護剤分子の量は、約１：２〜約１：８の範囲である。他の実施形態では、金属クラスターは、式Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎを有し、式中、ｍおよびｎは、２〜１００である。いくつかの実施形態では、ｎは、５〜５０、または１０〜２０である。ｎの具体例には、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。いくつかの実施形態では、ｎは１５である。いくつかの実施形態では、ｎは、５〜５０、または１０〜２０である。ｎの具体例には、２、３、４、５、１０、１５、２０、２５、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、およびこれらの値の任意の２つの間の範囲が含まれる。いくつかの実施形態では、ｎは１５である。

保護された金属クラスターを調製した後、次いでこれは、分子キャビティーを形成するためのものである分子と混合されることによって、分子キャビティーによって部分的または完全に囲繞された、保護された金属クラスターの組成物を形成する。例えば、保護された金属クラスターがＡｕ＠ＳＧである場合、これを、α−、β−、またはγ−シクロデキストリン（ＣＤ）分子で処理することによって、クラスター組成物、Ａｕ_１５＠ＣＤを形成することができる。一実施形態では、Ａｕ＠ＳＧ沈殿物は、水溶液中に溶解され、ＣＤおよび過剰のＧＳＨと混合される。Ａｕ_１５＠ＣＤクラスター組成物は、分離の任意の公知の方法によって溶液から収集することができる。このような分離として、いくつかの実施形態では、遠心分離を挙げることができる。

別の態様では、基板上に堆積された上記組成物のいずれか１つを含むデバイスが提供される。適当な基板として、それだけに限らないが、ＳｉＯ_２、ガラス、導電性ガラス、石英、シリコン、または機能性ポリマーが挙げられる。例えば、一実施形態では、基板は、ＳｉＯ_２固定相で被覆された薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）プレートである。他の実施形態では、基板は、キトサン、カーボンナノチューブ、活性炭、アルミナなどである。このような基板は、表面上で隔離することができ（may be sequestered on a surface）、または基板は、粉末または懸濁剤とすることができる。いくつかの実施形態では、クラスター組成物は、基板上に均一に被覆される。いくつかの実施形態では、クラスター組成物は、あるパターンで基板上に被覆される。組成物で被覆されたデバイスは、組成物について上述した溶媒または媒質依存性発光を呈する。

メタノール、エタノール、２−プロパノール、水、アセトニトリル、アセトン、ジクロロメタン、四塩化炭素、クロロホルム、トルエン、ヘキサン、または混合物を含めた任意の溶媒を、発光を生じさせるのに使用することができる。本明細書において、「溶媒」は、液体溶媒であっても、溶媒蒸気であってもよい。

いくつかの実施形態では、基板の発光は、第１の溶媒の蒸発、または第２の溶媒への曝露によって溶媒が除去されるとき、低減または消失され得る。いくつかの実施形態では、第１の溶媒に曝露すると、クラスター組成物が被覆された基板が発光し、第２の溶媒に曝露すると発光が止まる。いくつかの実施形態では、発光の強度は、溶媒の濃度に依存する。いくつかの実施形態では、クラスター組成物が被覆された基板を含むデバイスを使用することによって、空気中の溶媒蒸気をモニターまたは同定することができる。クラスター組成物は、実施例８に記載した、金属イオンの選択的検出にも使用することができる。

生成物についての有用な情報を、クラスター組成物を含む標識中に含めることができる。いくつかの実施形態では、あるパターンでクラスター組成物を用いて被覆された基板を有する標識化システムが提供され、このパターンは、溶媒に曝露されるとき発光性である。標識化システムは、基板上のパターンを検出するための検出システムまたは手段も含むことができ、またはこれは、視覚的に観察することができる。基板上のパターンは、情報を捕えることができる文字、番号、記号、絵、またはバーコードを含むことができる。基板は、流通貨幣、財務文書および法律文書、輸送用コンテナ、電子機器、医療用デバイス、医薬包装、標識されるべき消費者アイテム、生体化合物、または他のアイテム上の包装に付けることができる。例えば、組成物は、物理的な標識を用いて、または組成物を直接塗布して標識を形成することによって、物品または物体を標識するのに使用することができる。いくつかの実施形態では、標識は、肉眼で見えないが、ある物質、例えば、溶媒液体または蒸気などに曝露されると、組成物の発光が変化し、標識を可視化することができる。

検出システムまたは「検出するための手段」は、カメラ、ＵＶ−可視検出器、スキャナーなどを含めた、発光パターンを捕えることができるデバイスとすることができる。本明細書において、クラスター組成物の「被覆」は、付着、埋め込み、または結合もしくは接続の他の手段を含むように理解される。

いくつかの実施形態では、クラスター組成物は、認証のための方法において使用される。クラスター組成物は、特定のパターンで物体上に被覆することができ、この場合、物体の真正性は、このパターンでコード化される。物体が溶媒に曝露されると、パターンは発光性となり、溶媒が除去されると発光強度は低減する。いくつかの実施形態では、パターンは、溶媒と接触した後、カメラ、ＵＶ−可視検出器などのデバイス、または人の眼によって検出されることになるが、溶媒の非存在下では、このパターンは検出不能であり、またはこれは、肉眼で見えない。

いくつかの実施形態では、物体は、認証を必要とし得る任意のアイテム、例えば、流通貨幣、財務文書もしくは法律文書、輸送用コンテナ、電子オブジェクト、医療用デバイス、医薬包装、封筒、包装、または他のアイテムとすることができる。いくつかの実施形態では、物体の真正性は、発光のパターンの存在または非存在を調べることによって検証される。したがって、一実施形態では、認証の方法は、パターン形成された被膜を溶媒に曝露することを含み、ここで、パターン形成された被膜は、上述した組成物を含む。この方法は、パターン形成された被膜を検出することも含む。このような方法では、被膜は、溶媒に曝露されたとき発光性であり、溶媒が除去されたとき発光性ではく、パターン形成された被膜は、被膜が塗布される物体の真正性をコード化する。この方法は、次いで物体の真正性を検証することも含むことができる。このような認証は、文字、番号、記号、絵、またはバーコードの形態であるパターン形成された被膜を含むことができる。したがって、検証は、標準的なメッセージなどを符号化することに基づき得る。

本明細書において、以下の用語の定義を、別段の指定のない限り適用するものとする。

本明細書において、「約」は、当業者によって理解され、これが使用されている脈絡に応じてある程度変化することになる。これが使用されている脈絡を考慮して当業者に明らかでない用語の使用がある場合、「約」は、特定の用語の、最大でプラスマイナス１０％を意味することになる。

要素を記述する脈絡において（特に、以下の特許請求の範囲の脈絡において）、用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」、ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書で別段の指定のない限り、または脈絡による明らかな矛盾のない限り、単数形と複数形の両方に及ぶと解釈されるべきである。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で別段の指定のない限り、その範囲内に入る各別個の値に個々に言及する簡便な方法として役割を果たすことが単に意図されており、各別個の値は、それが本明細書で個々に列挙されているように本明細書中に組み込まれている。本明細書に記載されるすべての方法は、本明細書で別段の指定のない限り、または脈絡よる別段の明らかな矛盾のない限り、任意の適当な順序で実施することができる。任意およびすべての例の使用、または本明細書に示される例示的な言い回し（例えば、「など」）は、実施形態をより良好に明らかにすることが単に意図されており、別段の記載のない限り、特許請求の範囲を限定しない。明細書中のいかなる言い回しも、任意の主張されていない要素を必須であると暗示するものと解釈されるべきでない。

本明細書に例示的に記載された実施形態は、本明細書に具体的に開示されていない任意の１つまたは複数の要素、１つまたは複数の制限事項の非存在下で適切に実施することができる。したがって、例えば、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含有する」などは、広範に、かつ限定することなく読まれるものとする。さらに、本明細書で使用した用語および表現は、限定の用語としてではなく、説明の用語として使用されており、このような用語および表現の使用において、示し、記載した特徴またはこれらの一部の任意の均等物を除外する意図はまったくなく、主張した技術の範囲内で様々な改変が可能であることが認識される。さらに、語句「から本質的になる」は、具体的に列挙された要素、および主張した技術の基本特性および新規特性に実質的に影響しない追加の要素を含むことが理解されるであろう。語句「からなる」は、指定されていないいずれの要素も除外する。

本明細書において、「チオール」は、Ｒ−ＳＨによって表される「ＳＨ」官能基を有する化合物であり、ここでＲは、Ｈ、アルキル、またはアリール基とすることができる。

アルキル基には、１〜２０個の炭素原子、またはいくつかの実施形態では、１〜１２個、１〜８個、１〜６個、もしくは１〜４個の炭素原子を有する直鎖、分岐鎖、または環状アルキル基が含まれる。直鎖アルキル基の例には、１〜８個の炭素原子を有するもの、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、およびｎ−オクチル基が含まれる。分岐状アルキル基の例には、それだけに限らないが、イソプロピル、ｉｓｏ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ネオペンチル、イソペンチル、および２，２−ジメチルプロピル基が含まれる。代表的な置換アルキル基は、上記に列挙したものなどの置換基で１回または複数回置換されている場合がある。用語ハロアルキルが使用される場合、アルキル基は、１つまたは複数のハロゲン原子で置換されている。

シクロアルキル基は、環状アルキル基、例えば、それだけに限らないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチル基などである。いくつかの実施形態では、シクロアルキル基は、３〜８個の環員を有し、一方、他の実施形態では、環炭素原子の数は、３〜５、３〜６、または３〜７の範囲である。シクロアルキル基には、単環式、二環式、および多環式環系、例えば、以下に記載される架橋シクロアルキル基、および縮合環など、例えば、それだけに限らないが、デカリニルなどがさらに含まれる。いくつかの実施形態では、多環式シクロアルキル基は、３つの環を有する。置換シクロアルキル基は、上記に定義した非水素および非炭素基で１回または複数回置換されている場合がある。しかし、置換シクロアルキル基は、上記に定義した直鎖または分岐鎖アルキル基で置換された環も含む。代表的な置換シクロアルキル基は、モノ置換されていても、１回を超えて置換されていてもよく、例えば、それだけに限らないが、２，２−、２，３−、２，４−、２，５−、または２，６−二置換シクロヘキシル基などとすることができ、これらは、上記に列挙したものなどの置換基で置換されていてもよい。

アリールまたはアレーン基は、ヘテロ原子を含有しない環状芳香族炭化水素である。アリール基には、単環式、二環式、および多環式の環系が含まれる。したがって、アリール基として、それだけに限らないが、フェニル、アズレニル、ヘプタレニル、ビフェニレニル、インダセニル、フルオレニル、フェナントレニル、トリフェニレニル、ピレニル、ナフタセニル、クリセニル、ビフェニル、アントラセニル、インデニル、インダニル、ペンタレニル、およびナフチル基が挙げられる。いくつかの実施形態では、アリール基は、６〜１４個の炭素を含有し、他の実施形態では、基の環部分中に６〜１２またはさらには６〜１０個の炭素原子を含有する。語句「アリール基」は、縮合芳香族−脂肪族環系（例えば、インダニル、テトラヒドロナフチルなど）などの縮合環を含有する基を含むが、これは、環員のうちの１つに結合したアルキルまたはハロ基などの他の基を有するアリール基を含まない。どちらかといえば、トリルなどの基は、置換アリール基と呼ばれる。代表的な置換アリール基は、モノ置換されていても、１回を超えて置換されていてもよい。例えば、モノ置換アリール基には、それだけに限らないが、２−、３−、４−、５−、または６−置換フェニルまたはナフチル基が含まれ、これらは、上記に列挙したものなどの置換基で置換されている場合がある。

一般に、「置換された」は、中に含有された水素原子への１つまたは複数の結合が、非水素または非炭素原子への結合によって置きかえられた上記に定義した基（例えば、アルキルまたはアリール基）を指す。置換された基にはまた、炭素（複数可）または水素（複数可）原子への１つまたは複数の結合が、ヘテロ原子への、二重結合または三重結合を含めた１つまたは複数の結合によって置きかえられた基が含まれる。したがって、置換された基は、別段の指定のない限り、１つまたは複数の置換基で置換されていることになる。いくつかの実施形態では、置換された基は、１、２、３、４、５、または６個の置換基で置換されている。置換基の例として、ハロゲン（すなわち、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、およびＩ）、ヒドロキシル、アルコキシ、アルケノキシ、アルキノキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、カルボニル（オキソ）、カルボキシル、エステル、ウレタン、チオール、スルフィド、スルホキシド、スルホン、スルホニル、スルホンアミド、アミン、イソシアネート、イソチオシアネート、シアネート、チオシアネート、ニトロ基、ニトリル（すなわち、ＣＮ）などが挙げられる。

このように一般に記載した本技術は、以下の実施例を参照することによってより容易に理解され、これらの実施例は、例として示されており、本技術を限定することは意図されていない。

Ａｕ＠ＳＧの合成。ＨＡｕＣｌ_４．３Ｈ_２Ｏのメタノール溶液（０．５ｍＭ）５０ｍＬに、１．０ｍＭのＧＳＨを添加した（１：２のモル比、メタノールの全体積は、５０ｍＬであった）。この混合物を氷浴中で３０分間、０℃に冷却した。０℃に冷却したＮａＢＨ_４の水溶液（０．２Ｍ、１２．５ｍＬ）を、活発に撹拌しながら上記混合物中に急速に注入した。この混合物をさらに１時間反応させた。得られた沈殿物を収集し、遠心沈殿を通じて、メタノールで繰り返し洗浄した。最後に、Ａｕ＠ＳＧ沈殿物を乾燥させ、暗褐色粉末として収集した。Ａｕ＠ＳＧ粒子のサイズは、２〜３ｎｍの範囲内であった。

Ａｕ_１５クラスターのシクロデキストリン支援合成。上記ナノ粒子（５０ｍｇ）を、１．６モルのＧＳＨおよび２．２×１０^−４モルのシクロデキストリン（３種のＣＤ分子を別個に使用した）を含有する脱イオン水４０ｍＬ中に溶解させた。この混合物を７０℃で４８時間加熱した。反応の完了は、ＵＶ光の下でのクラスターの赤色光放出を調べることによってモニターした。試料からの強い赤色光放出は、所望のクラスターの形成を示唆する。全溶液を５０００ｒｐｍで１０分間遠心分離した。Ａｕ（１）チオレートの白みがかった褐色沈殿物を廃棄した。次いで、上清をプラスチックバイアルに移し、凍結乾燥させることによって、固体状態で強い赤色光放出を伴った褐色粉末を得た。同じ方法を３種すべてのＣＤ分子（α−、β−、およびγ−シクロデキストリン）について使用し、３種の別個のクラスター生成物を得た。物質をエタノールで２回洗浄して過剰のＧＳＨを除去した。分析は、Ｘ線のエネルギー分散型分析（ＥＤＡＸ）を用いて行った。溶液を空気中で乾燥させる場合、試料はゲルとなる。

図１は、クラスター組成物のいくつかの実施形態を合成するためのプロセスの概略図である。Ａｕナノ粒子１０は、１つまたは複数の保護剤分子２０と相互作用する。いくつかの実施形態では、保護剤分子は、グルタチオン（−ＳＧ）配位子である。Ａｕクラスター１０および−ＳＧ配位子２０は、Ａｕ＠ＳＧ粒子２５を形成する。次いで、Ａｕ＠ＳＧクラスターを、還元グルタチオン分子（ＧＳＨ）４０の存在下で、１つまたは複数のシクロデキストリン（ＣＤ）分子とすることができる分子キャビティー３０と混合する。図１に示したように、Ａｕ_１５ＳＧ_１３＠ＣＤキャビティーの実例である５０と同様の１個のＣＤ分子によって部分的または完全に囲繞されているＡｕクラスターを含めて、様々なクラスター組成物がこのプロセスの間に形成し得る。図２Ａに示したように、−ＳＧ配位子２０は、クラスター組成物５０中で、ＣＤ分子３０（部分的に示した）と相互作用すると考えられる。特に、−ＳＧ配位子２０のプロトン「ｅ」は、ＣＤ分子３０の「Ｈ３」プロトンと相互作用する。このことは、Ａｕ_１５＠αＣＤの２Ｄ ^１Ｈ ＮＭＲ（ＲＯＥＳＹ）によって確認され、これは、Ｈ３プロトンとｅプロトンについての交差ピークを示した。Ａｕ_１５＠αＣＤの^１Ｈ ＮＭＲは、クラスター組成物の表面付近の−ＳＧ配位子は、２つの異なる環境、すなわち、ＣＤ分子の内側または外側にあることを示唆する。さらに、−ＳＧピークは、親ＧＳＨのピークからシフトしており、遊離ＧＳＨ分子がまったく存在しないことを示唆する。

ＵＶ−可視スペクトルを、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ ２５分光光度計を使用して記録した。波長の関数として実験的に得た光吸収の強度［Ｉ（Ｗ）］を、数式Ｉ（Ｅ）＝Ｉ（Ｗ）／（∂Ｅ／∂Ｗ）αＩ（Ｗ）×Ｗ^２を使用して、エネルギー依存値［Ｉ（Ｅ）］に変換した。式中、∂Ｅ／∂ｗは、ヤコビアン因子を表す。光励起および発光試験を、励起源として１００Ｗのキセノンランプを有するＮａｎｏＬｏｇ ＨＯＲＩＢＡ ＪＯＢＩＮＹＶＯＮ蛍光分光計を使用して、２４０ｎｍ／秒のスキャン速度で行った。励起および光放出モノクロメーターの両方のバンドパスを、５ｎｍで維持した。金属イオン検出をｐｐｍ濃度で試験した。酢酸塩（Ｃｕ^２＋およびＨｇ^２＋）、硝酸塩（Ａｇ^１＋、Ｃｄ^２＋およびＺｎ^２＋）、ならびに塩化物（Ｆｅ^３＋）を、金属イオン検出試験に使用した。ＸＰＳ測定を、多色Ａｌ Ｋ_αＸ線（ｈν＝１４８６．６ｅＶ）を用いて、Ｏｍｉｃｒｏｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ分光計を使用して行った。所望の結合エネルギー範囲内の少なくとも１０のスペクトルを収集し、平均をとった。試料を、試料スタブ上のドロップキャスト膜としてスポットし、真空下で乾燥させた。Ｘ線束を調整することによって、試料のビーム誘導損傷を低減した。分光計のエネルギー分解能を、５０ｅＶのパスエネルギーで、１．１ｅＶに設定した。結合エネルギー（ＢＥ）を、２８５．０ｅＶでのＣ１ｓに対して較正した。発光の過渡現象を測定し、Ｅｄｉｎｂｕｒｇｈ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、Ｕ．Ｋ．製の市販の分光計（Ｌｉｆｅｓｐｅｃ−ｐｓ）を使用してフィッティングした（８０ｐｓの装置応答関数（ＩＲＦ））。^１Ｈ ＮＭＲおよび２Ｄ ^１Ｈ ＮＭＲ（ＲＯＥＳＹ）スペクトルを、^１Ｈ ＮＭＲについて５００．１３ＭＨｚで作動し、５ｍｍの三重共鳴ＰＦＧプローブを備えた５００ＭＨｚ Ｂｒｕｋｅｒ Ａｄｖａｎｃｅ ＩＩＩ分光計を用いて測定した。溶液は、９９．９８％のＤ_２Ｏ（Ａｌｄｒｉｃｈ）中で作製し、直ちに密封した。溶媒のシグナルは、磁場−周波数ロックの参照として役割を果たした。すべての実験は、指定のない限り２５℃の温度で実施した。標準的なＢｒｕｋｅｒパルスプログラム（Ｔｏｐｓｐｉｎ ２．１）を全体にわたって使用した。１Ｄスペクトルを、３２Ｋのデータ点を用いて得た。位相敏感ＲＯＥＳＹ実験のデータを、両次元において５６００Ｈｚの掃引幅で得た。各スペクトルについて、２０４８の複合点（ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｏｉｎｔ）の１６のトランジェントを、２５６のｔ_１増分について蓄積し、２秒の緩和遅延を使用した。２００ｍｓのＣＷスピンロック混合時間を使用した。フーリエ変換の前に、２Ｋ×２Ｋ複合点に対するゼロ充填を実施し、両次元において重み関数（ＱＳＩＮＥ）でアポダイズした。すべてのデータを、Ｔｏｐｓｐｉｎ ２．１ソフトウェアを使用して、ＨＰワークステーションで処理した。質量分光試験を、エレクトロスプレー（ＥＳＩ−ＭＳ）システム、３２００Ｑ−ＴＲＡＰ ＬＣ／ＭＳ／ＭＳ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ）を使用して行った。１：１の水／メタノール混合物中に取り込まれた１５ｐｐｍの濃度の試料を、１０μＬ／分の流量および５ｋＶのイオンスプレー電圧でエレクトロスプレーした。円偏光二色性試験を、ＪＡＳＣＯ Ｊ−８１０円偏光二色性分光偏光計を使用して測定した。円偏光二色性におけるＧＳＨの検出限界（ＬＯＤ）は、約０．１ｍｇ／ｍＬであった。光学偏光画像を、Ｎｉｋｏｎ Ｅｃｌｉｐｓｅ ＬＶ１００ ＰＯＬ偏光顕微鏡を使用して測定した。動的光散乱（ＤＬＳ）測定を、サーモスタット付き試料チャンバーを備えた４ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎｍ）を使用して、Ｎａｎｏ−Ｓ Ｍａｌｖｅｒｎ計測器を用いて実施した。すべての散乱光子を１７３°の散乱角で収集した。散乱強度データを、機器ソフトウェアを使用して処理することによって、各試料中の散乱体の流体力学直径（ｄ_Ｈ）およびサイズ分布を得た。

動的光散乱（ＤＬＳ）測定を実施することによって、溶液中のクラスター組成物のサイズを理解した。ＤＬＳ測定は、サーモスタット付き試料チャンバーを備えた４ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザー（λ＝６３２．８ｎｍ）を使用して、Ｎａｎｏ−Ｓ Ｍａｌｖｅｒｎ計測器を用いて実施した。すべての散乱光子を１７３°の散乱角で収集した。散乱強度データを、機器ソフトウェアを使用して処理することによって、各試料中の散乱体の流体力学直径（ｄ_Ｈ）およびサイズ分布を得た。

クラスター組成物の流体力学直径は、３〜４ｎｍであると観察された。これは、水和水を伴った１ＣＤ分子当たり１個のクラスターの存在を暗示する（図１中の５０を参照）。

Ａｕ_１５コアの構造は、単結晶ＸＲＤ試験から入手不可能であるが、計算では、これが先端を有するＣ_２ν対称、シェル様扁平かご構造を有することが示唆される。コアまたは単層の一部がＣＤキャビティーを貫通することができることがあり得る。コアの内径は、それぞれα、β、またはγＣＤについて、０．６〜０．９ｎｍの範囲内であり、Ａｕ_１５クラスター組成物を部分的に収容するのに十分大きい。

これらのクラスター組成物中の金属コアの性質をＸＰＳ解析によって確認した。ＸＰＳ測定は、多色Ａｌ Ｋ_αＸ線（ｈν＝１４８６．６ｅＶ）を用いて、Ｏｍｉｃｒｏｎ Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ分光計を使用して行った。所望の結合エネルギー範囲内の少なくとも１０のスペクトルを収集し、平均をとった。試料を、試料スタブ上のドロップキャスト膜としてスポットし、真空下で乾燥させた。Ｘ線束を調整することによって、試料のビーム誘導損傷を低減した。分光計のエネルギー分解能を、５０ｅＶのパスエネルギーで、１．１ｅＶに設定した。結合エネルギー（ＢＥ）を、２８５．０ｅＶでのＣ１ｓに対して較正した。すべてのこれらのクラスター組成物中のＡｕの４ｆ_７／２ＢＥおよび４ｆ_５／２ＢＥは、８５．２ｅＶおよび８９．２ｅＶにおいて現れる。

これらのクラスター組成物のＳ ２ｐ、Ｎ １ｓ、およびＣ １ｓコアレベルスペクトルも測定した。ＸＰＳから測定されたＡｕ／Ｓ原子比は１．１５０であり、これは、Ａｕ_１５Ｓ_１３の組成と一致する（理論値は１．１５３８である）。報告したＡｕ_１５コアは、１３の−ＳＧ配位子を伴っている。Ｓ ２ｐは、一般的なチオレート（約１６２．０ｅＶ）よりわずかに高いＢＥ（１６３．１ｅＶ）で見出され、−ＳＧ保護がインタクトであることを示唆する。Ｎ １ｓスペクトルは、３９９．５ｅＶおよび４０１．３ｅＶのＢＥで２つのピークを示し、それぞれ、−ＮＨおよび−ＮＨ_３ ^＋の存在を示唆する。

クラスター組成物の３つの試料、すなわち、Ａｕ_１５＠αＣＤ；Ａｕ_１５＠βＣＤ；Ａｕ_１５＠γＣＤを、それぞれα、β、またはγＣＤを用いて、実施例２に従って調製した。図３Ａは、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤのＵＶ−可視スペクトルである。図３Ａは、Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤの吸収波長は、同じ特徴を呈することを示唆する。Ａｕ_１５コアの異なる特徴は、楕円によって示されている。ＵＶ−可視スペクトルは、Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｂｄａ２５分光光度計を使用して記録した。波長の関数として実験的に得た光吸収の強度［Ｉ（Ｗ）］を、数式Ｉ（Ｅ）＝Ｉ（Ｗ）／（∂Ｅ／∂Ｗ）αＩ（Ｗ）×Ｗ^２を使用して、エネルギー依存値［Ｉ（Ｅ）］に変換した。式中、∂Ｅ／∂ｗは、ヤコビアン因子を表す。

量子組成物の３つの種類は、３１８ｎｍ、４５８ｎｍ、および５８０ｎｍにおいて特徴的な吸収特性を有し、ここで、ＧＳＨおよびＣＤについて特徴はまったくない。図３Ｂは、分子特徴をより明確に示すための、３つすべてのクラスターのヤコビアン因子の自然対数対波長のプロットを与える（はっきりした吸収特性は、矢印によって印されている）。図３Ｃは、純粋なＧＳＨおよびα−ＣＤの吸収プロファイルを提供する。

図３Ｄは、量子組成物Ａｕ_１５＠αＣＤ、Ａｕ_１５＠βＣＤ、およびＡｕ_１５＠γＣＤの発光スペクトルである。光励起および発光試験を、励起源として１００Ｗのキセノンランプを有するＮａｎｏＬｏｇ ＨＯＲＩＢＡ ＪＯＢＩＮＹＶＯＮ蛍光分光計を使用して、２４０ｎｍ／秒のスキャン速度で行った。励起および光放出モノクロメーターの両方のバンドパスを、５ｎｍで維持した。試料を３７５ｎｍで励起し、光放出を６９０ｎｍで観察した。これらの値は、Ａｕ_２２、Ａｕ_２３、およびＡｕ_１０などについて報告された数値と一致する。

クラスターの寿命値は、６９０ｎｍにおける発光の数値フィッティングによって得た。これらは、Ａｕ_１５＠αＣＤについて、０．０２９ｎｓ（８３．５０％）、１．５０ｎｓ（５．９０％）、１４．８０ｎｓ（２．６０％）、および１８１ｎｓ（８．０％）、Ａｕ_１５＠βＣＤについて、０．０７１ｎｓ（７６．６％）、１．１５ｎｓ（１１．８％）、１１．１０ｎｓ（４．５％）、および１６３ｎｓ（７．１％）、ならびにＡｕ_１５＠γＣＤについて、０．０２４ｎｓ（８４．７％）、１．２３ｎｓ（７．６％）、１３．９０ｎｓ（３．０％）、および１７２ｎｓ（４．７％）である。速い寿命成分が、これまで調査したいくつかのクラスターにおいて存在し、これらは、重みが低減された極めて遅い成分も示す。例えば、Ａｕ_２２系は、０．０５ｎｓ（８６．５０％）の速い寿命成分および１４１．８０ｎｓ（３．４０％）の遅い成分を示す^１４。クラスター組成物の量子収率は、参照として臭化エチジウムを使用して、室温で約６．７％（Ａｕ_１５＠αＣＤ）、６．５％（Ａｕ_１５＠βＣＤ）、および７％（Ａｕ_１５＠γＣＤ）であった。Ａｕ_２２（４％）およびＡｕ_２３（１．３％）などの他の同様のクラスターと比較して、ここでのクラスター組成物の量子収率は、かなりより大きい。

図４Ａは、α、β、およびγＣＤを含むクラスター組成物の円偏光二色性スペクトルを示す。円偏光二色性は、ＪＡＳＣＯ Ｊ−８１０円偏光二色性分光偏光計を使用して測定した。円偏光二色性におけるＧＳＨの検出限界（ＬＯＤ）は、約０．１ｍｇ／ｍＬである。さらに、純粋なＧＳＨ、別のクラスターＡｕ_２５ＳＧ_１８のスペクトルを、比較として図４Ａに含めた。ＧＳＨは、２３７ｎｍ付近に負のコットンピークを有するキラル化合物である。Ａｕ_２５ＳＧ_１８クラスターおよびクラスター組成物中にこのピークが存在しないことは、遊離ＧＳＨがまったく存在しないことを示唆する。

図４Ａに見られるように、クラスター組成物のスペクトルは、Ａｕ_２５ＳＧ_１８クラスターのスペクトルと異なる。図４Ａは、クラスター組成物が誘導円偏光二色性を呈することを示唆する。クラスター組成物は、３３０〜３８０ｎｍ付近に正のコットンピーク、および４００〜４５５ｎｍ付近に負のコットンピークを有し、これらは、クラスターコアに帰され得る。図４Ｂは、Ａｕ_１５＠αＣＤについての吸収および円偏光二色性（ＣＤ）スペクトルの組み合わせたプロットを示す。

Ａｕ_１５＠αＣＤをガラスバイアル中に２４時間貯蔵し、溶液をデカントした。ガラスバイアルは、１０分間水超音波処理しても、クラスター組成物の薄層を保持する。クラスター組成物は、ガラス上で、インタクトで被覆されたままである。理論によって束縛されないが、クラスター組成物は、ガラスのＳｉ−ＯＨと結合し得ることが考えられる。

バルクＳｉＯ_２被膜を有する薄層クロマトグラフィー（ＴＬＣ）プレートに、２つの異なる濃度のクラスター組成物溶液を被覆した。高濃度および低濃度のクラスター組成物を有するプレートは、ＵＶ光下でそれぞれ、赤色およびバラ色の光放出を示す。クラスター組成物で被覆されたＴＬＣプレートは、フォトルミネッセンスの溶媒依存性を調べるための基板として使用することができる。ＴＬＣプレートからの光放出を、３７５ｎｍで励起して集めた。次いで２−プロパノールを、散布器を使用してプレート上に吹き付けた。吹き付け直後に、同じ励起を使用して光放出を集めた。発光強度がわずかに増強される。次いでプレートを完全に乾燥させ、発光を戻した。メタノールおよびエタノールなどのいくつかの他のアルコールを吹き付けた。発光は、プロパノール＜メタノール〜エタノールの順序で増大した。しかし、ＴＬＣプレート上に水を曝露すると、発光強度が激減した。光放出波長のシフトはまったく観察されなかった。光放出データを図５に提示する。

光放出の溶媒依存性は、溶媒分子とクラスター上の配位子との水素結合に帰されると現在のところ考えられる。結果として、非放射減衰速度が低減し、これにより光放出が増強される。クラスター組成物の光放出に加えて、図５は、７２５ｎｍでピークを示し、これは、ＴＬＣプレートからの光放出に帰される。アステリスク（^＊）は、回折格子の高次線がスペクトルをマスクする領域に対応し、ドル（＄）は、ＳｉＯ_２に由来する光放出に対応する。

光放出の溶媒依存性を使用してＴＬＣプレート上に文字を書いた。この手法では、ＴＬＣプレートに、所与の濃度のクラスター組成物を被覆した。一実施形態では、光放出強度が弱い（かつプレートの色がバラ色である）ように、低濃度のクラスター組成物を使用してＴＬＣプレートを被覆した。溶媒がプレートと接触すると、これは、発光強度を増強し、溶媒に曝露された領域がより明るい発光で現れる。溶媒が蒸発するにつれて、親発光が再現し、プレートを元の状態にする。

より高い濃度で、ＱＣは、強い光放出を伴ったゲル様物質を形成する傾向を有する。高濃度でのＣＤ分子および−ＳＧ分子の自己集合がゲル化をもたらし得る。これは、ＱＣを使用したゲルの最初の報告であると思われる。これらの物質を、ＳＥＭおよびＨＲＴＥＭによって分析した。ゲルの微細構造は、直径約８μｍの繊維から構成されている（図６Ｂ）。ＱＣによって形成されたゲル中の金の空間分布を試験するために、元素マッピングを、Ｘ線のエネルギー分散型分析（ＥＤＡＸ）を使用して実施した。図６Ａは、図６Ｂに示したゲルから収集したＥＤＡＸスペクトルを示す。ＥＤＡＸマッピングは、Ａｕ Ｍαを使用して行った。画像を図６Ｃに示す。繊維の詳細な構造をＴＥＭによって検査した（図６Ｄ）。上述したように、孤立したクラスターは、ＴＥＭにおいて見られない。ＴＥＭおよびＳＥＭの両方において、繊維様形態が観察される。シクロデキストリンおよびこれらの誘導体は、超分子化学においてホスト分子として大規模に使用されている。ＣＤの包接錯体（ＩＣ）およびゲスト分子は、超分子ナノ構造（ナノゲル）をもたらし得る。このような錯体は、特に、クラスターの低金属含量、および発光とともに水中でのその高い溶解度を考慮して、薬物送達および診断において用途を見出すことができる。

クラスター組成物は、Ｃｕ^２＋などの金属イオンの選択的検出に使用することができる。クラスター組成物の水溶液を調製した。金属イオンをＵＶ光下で個々に添加した。Ｃｕ^２＋イオンを添加すると、発光の劇的な変化、すなわち赤色光放出の消失、その後の黄色光放出の出現があった（数分以内）。Ｃｕ^２＋を添加する前後のクラスター溶液のＵＶ−可視スペクトルおよび発光スペクトルを、図７Ａおよび７Ｂに示す。Ｃｕ^２＋を添加した後でさえ、分子吸収特性は、依然としてインタクト（intact）であり（図７Ａ）、クラスター組成物が安定であることを示唆する。しかし、Ｃｕ^２＋を添加する前後のクラスター組成物のＰＬスペクトルを詳しく調べることによって、光放出極大の劇的な変化が観察された（約１００ｎｍのブルーシフト）。

均等物
ある特定の実施形態を例示および説明してきたが、これらにおいて変更および改変を、以下の特許請求の範囲に定義したそのより広い態様における技術から逸脱することなく、当該技術分野における通常の技術に従って行うことができることが理解されるべきである。

要素を記述する脈絡において（特に、以下の特許請求の範囲の脈絡において）、用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」、ならびに同様の指示対象の使用は、本明細書で別段の指定のない限り、または脈絡による明らかな矛盾のない限り、単数形と複数形の両方に及ぶと解釈されるべきである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「含有する」は、別段の言及のない限り、制限のない用語（すなわち、「含むがそれだけに限らない」を意味する）と解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用した用語および表現は、限定の用語としてではなく、説明の用語として使用されており、このような用語および表現の使用において、示し、記載した特徴またはこれらの一部の任意の均等物を除外する意図はまったくなく、主張した本発明の範囲内で様々な改変が可能であることが認識される。さらに、語句「から本質的になる」は、具体的に列挙された要素、および主張した発明の基本特性および新規特性に実質的に影響しない追加の要素を含むことが理解されるであろう。語句「からなる」は、具体的に指定されていないいずれの要素も除外する。

本開示は、本願に記載した特定の実施形態の観点から限定されるべきでない。当業者に明らかとなるように、多くの改変および変形を、その精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。本明細書で列挙したものに加えて、本開示の範囲内の機能的に等価な方法および組成物が、前述の説明から当業者に明らかとなるであろう。このような改変および変形は、添付の特許請求の範囲内に入ることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲が権利を与えられる均等物の全範囲とともに、添付の特許請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきである。本開示は、特定の方法、試薬、化合物、組成物、または生物系に限定されず、これらはもちろん、多様となり得ることが理解されるべきである。本明細書で使用した専門用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のためのものであり、限定的であるように意図されていないことも理解されるべきである。

さらに、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループの観点から記載されている場合、当業者は、本開示はこのマーカッシュグループの任意の個々のメンバーまたはメンバーのサブグループの観点からもそれによって記載されていることを認識するであろう。

当業者によって理解されるように、任意およびすべての目的について、特に、書面による明細を提供する観点から、本明細書に開示したすべての範囲は、これらの任意およびすべての可能なサブ範囲およびサブ範囲の組合せも包含する。任意の列挙された範囲は、少なくとも均等な２分の１、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１などに分解される同じ範囲を十分に説明し、使用可能にすると容易に認識され得る。非限定例として、本明細書で論じた各範囲は、下位３分の１、中央の３分の１、および上位３分の１などに容易に分解され得る。やはり当業者によって理解されるように、すべての言い回し、例えば、「最大〜まで」、「少なくとも」、「より大きい」、「未満」などは、列挙した数値を含み、上記に論じたサブ範囲にその後分解され得る範囲を指す。最後に、当業者によって理解されるように、１つの範囲は、各個々のメンバーを含む。

他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に示されている。

Claims (19)

1. Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎ（式中、ｍおよびｎは独立して２〜１００である）を含む量子クラスターと、
   １つまたは複数の保護剤分子と、
   量子クラスターを部分的または完全に囲繞する分子キャビティーと
   を含む組成物。
2. 保護剤分子がチオールである、請求項１に記載の組成物。
3. チオールが、グルタチオン、システイン、メルカプトコハク酸、ジメルカプトコハク酸、フェニルエタンチオールを含む、請求項２に記載の組成物。
4. 分子キャビティーが、シクロデキストリン、カリキシラン、クラウンエーテル、または任意の２つ以上の組合せを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の組成物。
5. ｎが１５である、請求項１から４のいずれか一項に記載の組成物。
6. 量子クラスターがＡｕ_ｎを含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の組成物。
7. 発光性である、請求項１から６のいずれか一項に記載の組成物。
8. 量子クラスターを調製する方法であって、
   金塩、銀塩、またはこれらの混合物に第１の量のグルタチオンを添加することによって、混合物を形成することと、
   混合物に還元剤を添加することによって沈殿物を形成することと、
   沈殿物を第２の量のグルタチオン、およびシクロデキストリンと混合することによって量子クラスターを形成することとを含み、量子クラスターは、
   Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎ（式中、ｍおよびｎは、独立して２〜１００である）と、
   １つまたは複数の保護剤分子と、
   量子クラスターを部分的または完全に囲繞する分子キャビティーと
   を含む、方法。
9. グルタチオンの第１の量と、金塩、銀塩、またはこれらの混合物の量とのモル比を約１：２〜約１：８にすることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 沈殿物が、ａ）Ａｇ_ｍ、Ａｕ_ｎ、またはＡｇ_ｍＡｕ_ｎの量子クラスター、およびｂ）グルタチオンを含み、ｍおよびｎが独立して２〜１００である、請求項８または９に記載の方法。
11. 金塩が三価の金を起源とするものである、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 還元剤がＮａＢＨ_４またはＬｉＢＨ_４である、請求項８から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含む組成物で被覆された基板を提供することと、
    基板を第１の溶媒に曝露することと
    を含む方法であって、
    第１の溶媒は、組成物から発光応答を誘導し、
    組成物は、あるパターンで基板上に被覆され、
    第１の溶媒は、液体溶媒または溶媒蒸気を含む、方法。
14. 溶媒が、メタノール、エタノール、２−プロパノール、水、アセトニトリル、アセトン、ジクロロメタン、四塩化炭素、クロロホルム、トルエン、ヘキサン、またはこれらの任意の２つ以上の混合物を含む、請求項１３に記載の方法。
15. 第１の溶媒を除去することをさらに含み、第１の溶媒が除去された後、組成物は発光せず、または強度が低減された発光を呈する、請求項１３または１４に記載の方法。
16. パターン形成された被膜を溶媒に曝露することと、
    パターン形成された被膜を検出することと
    を含む認証方法であって、
    被膜は、量子クラスター、保護剤化合物、および分子キャビティーを含み、
    被膜は、溶媒に曝露されたとき発光性であり、溶媒が除去されたとき発光性でなく、または発光性がより低く、
    パターン形成された被膜は、被膜が塗布された物体の真正性をコード化する、方法。
17. パターン形成された被膜が、文字、番号、記号、絵、またはバーコードを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 物体が、流通貨幣、財務文書、法律文書、輸送用コンテナ、電子オブジェクト、医療用デバイス、医薬包装、封筒、または包装である、請求項１６または１７に記載の方法。
19. 物体の真正性を検証することをさらに含む、請求項１６、１７、または１８に記載の方法。

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