JP2016535801A - ナノ粒子 - Google Patents

Abstract

本発明は、π共役ポリマーのナノ粒子に関する。本発明はまた、これらのポリマーのナノ粒子を含む水性組成物、ナノ粒子を作製する方法、並びにこれらのナノ粒子の電子デバイス及び部品の製造への使用に関する。

Description

本発明はナノ粒子に関し、特に、π共役ポリマーのナノ粒子に関する。また、本発明は、これらのポリマーのナノ粒子を含む水性組成物、ナノ粒子を作製する方法、並びにこれらのナノ粒子の電子デバイス及び部品の製造での使用に関する。

π共役の材料(π-conjugated materials)は、多くの注目を集めてきている。なぜなら、これらは、例えば、有機薄膜トランジスタ／有機電界効果トランジスタ（ＯＴＦＴ／ＯＦＥＴ）、有機光起電性太陽電池（ＯＰＶ）または有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等の部品またはデバイスの製造に対して、より低コストの可能性と、より柔軟なアプローチを提供するものであるからである。

これらの材料を使用する動機(drive)は、π共役の材料が、高結晶性無機半導体に比較して作製するのに非常に安価であるという事実に起因している。π共役の材料は、比較的に安価な製造方法でデバイスを作製するために使用することができる。特に、デバイスの製造に使用される大部分の有機材料は、１種または複数の一般的な有機溶媒中に可溶性であり、これは、多くのデバイスを何分の１かのコストで製造できる溶液プロセシングの可能性を可能とする。また、殆どのデバイスは、高性能を達成するためにアニーリングステップが必要としている。このステップは、通常高温（シリコンに対しては、少なくとも５００℃）で実施されるが、有機半導体材料に対しては、所要の温度ははるかに低い。有機材料のアニーリング温度がより低い場合、有機デバイスのための基板の選択性が柔軟となる。これによって、シリコンの高いアニーリング温度に耐えることができなかった透明なプラスチック等の材料の使用が可能となる。

有機半導体デバイス及び有機光起電性デバイスの製造に関する最新技術の１つの欠点は、製造工程で一般に使用されている有機溶媒が、作業場に伴う健康及び安全問題、並びに安全な貯蔵及び廃棄に関する環境問題を有していることにある。

さらに、所要のプロセシング温度は、無機半導体材料に対してより低いが、有機半導体デバイス及び有機光起電性デバイスの製造工程の間に、１００℃近くまたはそれを超える温度が利用されている。

したがって、有効であり、安全（すなわち、有害な有機溶媒が使用される必要性を回避する）であり、より低いプロセシング温度が使用できる、有機半導体デバイス及び有機光起電性デバイスの製造のための改良された技術が必要である。

本発明は、π共役ポリマーのナノ粒子が、有機半導体及び光起電性デバイスまたは部品の製造のために、水性媒体中で使用できるという認識に帰するものである。水性媒体の使用は、有機半導体及び光起電性デバイスまたは部品の製造の間に、刺激の強い(harsh)有機溶媒を使用する必要性を回避することができる。さらに、本発明に係る製造方法によれば、有機半導体及び光起電性デバイスを、有機溶媒中に十分に可溶性ではないポリマーから製造することを可能とする。

本発明は、水性媒体中に分散された複数のナノ粒子を含む水性組成物であって、
（ｉ）ナノ粒子は、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから形成され、
（ｉｉ）ナノ粒子は、４００ｎｍ未満の粒径を有し、
（ｉｉｉ）水性媒体中のナノ粒子の濃度は、１２ｍＭ以上であり、
非架橋のπ共役有機ポリマーは、炭素−炭素の三重結合をまったく含まない水性組成物を提供する。

本発明は、水性媒体中に分散された複数のナノ粒子を含む水性組成物であって、
（ｉ）ナノ粒子は、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから形成されるコアを含み、
（ｉｉ）ナノ粒子は、４００ｎｍ未満の粒径を有し、
（ｉｉｉ）水性媒体中のナノ粒子の濃度は、１２ｍＭ以上であり、
非架橋のπ共役有機ポリマーは、炭素−炭素の三重結合をまったく含まない真性半導体である水性組成物をさらに提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された水性組成物を形成する方法であって、
（ｉ）乳化重合またはミニエマルジョン重合技術によりナノ粒子を形成して、ナノ粒子の水性懸濁液を形成するステップと、
（ｉｉ）ナノ粒子懸濁液を場合により精製するステップと
を含む方法を提供する。

より適切には、ナノ粒子は、Ｓｔｉｌｌｅ反応または鈴木重合反応によって形成されるものである。

さらなる態様において、本発明は、１種または複数の非架橋のπ共役ポリマー(non-cross-linked π-conjugated polymer)を含むナノ粒子であって、
（ｉ）有機溶媒［例えばクロロベンゼン］中の溶解度が１０ｍｇ／ｍｌ未満である、１種または複数の非架橋のπ共役ポリマーを含み、
（ｉｉ）４００ｎｍ未満の粒径を有する、
ナノ粒子を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義されたナノ粒子を形成する方法であって、
（ｉ）乳化重合またはミニエマルジョン重合技術によりナノ粒子を形成して、ナノ粒子の懸濁液を形成するステップ、
（ｉｉ）１種または複数の反応副生成物を除去するために、ナノ粒子懸濁液を場合により精製するステップ、及び／または
（ｉｉｉ）ナノ粒子を場合により単離するステップ
を含む方法を提供する。

より適切には、ナノ粒子は、Ｓｔｉｌｌｅ反応または鈴木重合反応によって形成されるものである。

さらなる態様において、本発明は、有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品を調製する方法であって、
（ｉ）本明細書のナノ粒子を含む水性組成物を基板上に堆積するステップと、
（ｉｉ）基板をナノ粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度まで加熱して、基板上にπ共役有機ポリマーの膜を形成するステップと
を含む方法を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された方法によって、得ることが可能な、得られるまたは直接得られるπ共役膜を提供する。

さらなる態様において、本発明は、有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品を調製するために、本明細書で定義された水性組成物またはナノ粒子の使用を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された方法によって、得ることが可能な、得られるまたは直接得られる有機半導体または有機光起電性デバイスまたは部品を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された有機半導体膜を含む、有機半導体または有機光起電性デバイスまたは部品を提供する。

＜定義＞
本明細書及び特許請求の範囲に使用する用語は、別な提示がされた場合を除き、以下の通りの意味を有する。

用語「有機(organic)」は、有機材料及び有機金属材料が含まれる。例えば「π共役有機ポリマー(organic π-conjugated polymers)」には、π共役有機ポリマー及び有機金属π共役ポリマーの両方が含まれる。

用語「真性半導体(intrinsic semiconductor(s))」は、不純物が添加されておらず、熱平衡において電子及び正孔の密度が等しい、殆ど純粋な半導体を表す。また、真性半導体は、ｉ−タイプ半導体またはアンドープ半導体、すなわち、特筆すべきドーパント種がなにも存在しない純粋な半導体として当技術分野で知られている。

用語「粒径(particle size)」は、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒを用いる等の動的光散乱技術により決定された場合、数平均粒径、またはｚ平均粒径のいずれかを表す。数平均粒径は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）解析を参照する場合に引用される。

用語「Ｓｔｉｌｌｅ反応(Stille reaction)」は、Ｓｔｉｌｌｅカップリング(Stille coupling)としても知られており、有機スズ化合物とｓｐ^２混成有機ハロゲン化物とが関与する、パラジウムによって触媒される周知の化学反応カップリングを表す。反応は、有機合成において広範に使用される。共役ポリマー系の生成のためのＳｔｉｌｌｅ重合反応の使用は、例えば、Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２０１１、１１１、１４９３〜１５２８に記載されている。一般的な反応スキームは、
（Ｒ）_３Ｓｎ−Ｒ_１＋Ｘ−Ｒ_２→Ｒ_１−Ｒ_２
［式中、
Ｒは、（１〜６Ｃ）アルキル等のヒドロカルビル置換基であり、
Ｒ_１及びＲ_２は共に、本明細書で定義された非架橋性有機半導体ポリマーのπ共役モノマー単位であるか、またはＲ_１及びＲ_２は一緒になって（Ｒ_１−Ｒ_２）、非架橋性有機半導体ポリマーのπ共役モノマー単位を形成し、
Ｘは、反応性基、典型的にはＣｌ、Ｂｒ、Ｉ等のハロゲン化物、またはトリフラート、ＣＦ_３ＳＯ_３ ⁻等の擬ハロゲン化物である］
で示される。

用語「鈴木反応(Suzuki reaction)」は、アリール−またはビニル−ボロン酸とアリール−またはビニル−ハロゲン化物との周知の有機反応を表す。鈴木反応は、典型的にはパラジウム（０）錯体触媒によって触媒される。この反応は、化学分野において周知であり、以下に示す一般的な反応スキーム
に従う。
反応は、ハロゲン化物の代わりに、トリフラート（ＯＴｆ）等の擬ハロゲン化物とも作用する。ボロン酸エステル及び有機トリフルオロボラート塩を、ボロン酸の代わりに使用してもよい。ポリマー合成に対しては、Ｒ_１及びＲ_２は、モノマー単位を表す。

用語「アルキル(alkyl)」は、直鎖及び分枝鎖両方のアルキル基が含まれる。「プロピル(propyl)」等の個々のアルキル基は、直鎖型のみに特異的であり、「イソプロピル(isopropyl)」等の個々の分枝鎖アルキル基は、分枝鎖型のみに特異的である。例えば「（１〜２０Ｃ）アルキル」には、（１〜１４Ｃ）アルキル、（１〜１２Ｃ）アルキル、プロピル、イソプロピル及びｔ−ブチルが含まれる。本明細書で挙げられる他の基に対して、同様の規則が適用される。

用語「アルケニル(alkenyl)」及び「アルキニル(alkynyl)」は、直鎖及び分枝鎖両方のアルケニル基及びアルキニル基が含まれる。

用語「ハロ(halo)」は、フルオロ、クロロ、ブロモ及びヨードを表す。

用語「フルオロアルキル(fluoroalkyl)」は、１個または複数のフルオロ原子で置換された、本明細書で定義されたアルキル基、例えば、−ＣＦ_３、または−ＣＨ_２ＣＦ_３等を意味する。

用語「アリール(aryl)」は、フェニル、ナフタレンまたはアントラセン環を表すために本明細書で使用される。一実施形態において、この用語「アリール(aryl)」は、フェニルまたはナフタレンであり、特にフェニルである。

用語「ヘテロアリール(heteroaryl)」または「ヘテロ芳香族(heteroaromatic)」は、Ｎ、Ｏ、Ｓ、ＳｉまたはＳｅから選択される１個または複数（例えば、１〜４個、特に１個、２個または３個）のヘテロ原子を取り込んだ、芳香族単環式環、二環式環または三環式環を意味する。ヘテロアリール基の例は、５〜１８の環員を含有する単環式、二環式及び三環式基である。ヘテロアリール基は、例えば、５員もしくは６員の単環式環、８員、９員もしくは１０員の二環式環または１５員、１６員、１７員もしくは１８員の三環式環とすることができる。より適切には、二環式環または三環式環系中の各環は、５個または６個の環原子を含むものである。

用語「ヘテロシクリル(heterocyclyl)」、「複素環式(heterocyclic)」または「複素環(heterocycle)」は、非芳香族の飽和または部分的に飽和の単環式、縮合、架橋、またはスピロの二環式複素環系を意味する。ヘテロシクリルという用語には、一価の種及び二価の種の両方が含まれる。単環式複素環式環は、その環中に、窒素、酸素または硫黄から選択される１〜５個（適切には、１個、２個または３個）のヘテロ原子を有し、約３〜１２個（適切には３〜７個）の環原子を含有する。二環式複素環は、その環中に、７〜１７員原子、適切には７〜１２員原子を含有する。二環式複素環は、約７〜約１７個の環原子、適切には、７〜１２個の環原子を含有する。二環式複素環式環は、縮合、スピロ、または架橋の環系であってもよい。当業者には理解されるように、任意の複素環は、炭素または窒素原子を介して等、任意の適切な原子を介して、別の基に連結されていてもよい。

用語「重合性基(polymerisable group)」は、重合することができる任意の官能基を表すために、本明細書で使用される。このような基の例には、オキシラン、オキセタン、アクリラート、メタクリラート、スチレンまたは場合により（１〜２０Ｃ）アルキルで置換されているヘテロアリール基（特にチオフェン）が含まれる。

＜水性組成物＞
前述のように、本発明は、水性媒体中に分散された複数のナノ粒子を含む水性組成物であって、
（ｉ）ナノ粒子は、１種または複数の非架橋のπ共役ポリマーを含み、
（ｉｉ）ナノ粒子は、４００ｎｍ未満の粒径を有し、
（ｉｉｉ）水性媒体中のナノ粒子の濃度は、１２ｍＭ以上である、
水性組成物を提供する。

また、別の態様において、本発明は、水性媒体中に分散された複数のナノ粒子を含む水性組成物であって、
（ｉ）ナノ粒子は、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから形成されるコアを含み、
（ｉｉ）ナノ粒子は、４００ｎｍ未満の粒径を有し、
（ｉｉｉ）水性媒体中のナノ粒子の濃度は、１２ｍＭ以上であり、
非架橋のπ共役有機ポリマーは、炭素−炭素の三重結合(carbon-carbon triple bonds)をまったく含まない真性半導体である水性組成物を提供する。

より適切には、ナノ粒子のコアは、ポリマー酸(polymeric acid)またはポリアニオン成分をまったく含まないものである。

一実施形態において、ナノ粒子のコアは、本明細書で定義された１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから本質的になる。

さらなる実施形態において、ナノ粒子のコアは、本明細書で定義された１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーからなり、（すなわち、これらは非架橋のπ共役有機ポリマーからのみ形成され、ナノ粒子のコア中には他のポリマー材料は存在しない）。

より適切には、非架橋のπ共役有機ポリマーのポリマー骨格は、荷電されていないものであり、さらに適切には、非架橋のπ共役有機ポリマー全体は、荷電されていないものである。

ナノ粒子のコアは、ナノ粒子を水性組成物中に分散させるか、または容易に分散性に維持させる役割を果たすものであり、適切な安定剤の被覆、例えば界面活性剤または乳化剤によって囲まれていてもよい。

ナノ粒子は、１種または複数の非架橋のπ共役ポリマーを含む。ナノ粒子を形成することが可能な任意の適切なπ共役ポリマーを使用してもよい。

より適切には、本発明に係るπ共役ポリマーは、炭素−炭素の三重結合をまったく含まない。したがって、一態様において、本発明は、炭素−炭素の三重結合をまったく含まないπ共役ポリマーに関する。炭素−炭素の三重結合中の電子は、π電子が十分に非局在化されない立体配座を生じさせるものである。

非架橋のπ共役ポリマーを形成するのに使用されるモノマー単位は、単独でまたは組み合わせてπ共役環系(π-conjugated ring system)を有するモノマーを提供する様々な化学部分の選択を含み得ることは、当業者には理解されよう。

単独でまたは任意の適切な組合せのいずれかでモノマー単位中に存在してもよい、適切なπ共役環系の例には、単環式アリール基（例えばフェニル環）、多環式アリール環系（例えば、フルオレン環系、ナフチル環）、単環式ヘテロアリール環（例えばチオフェン環）または多環式ヘテロアリール環系（例えば、ベンゾチアゾール、ベンゾジアザタゾー(benzodiazathazole)環、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン、またはピロロ［３，４−ｃ］ピロール）または他の共役複素環式環系（例えば、ピロロ−ピロール−１，４−ジオン環）が含まれる。ここで、各部分は、１種または複数の有機基、例えば、１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個または複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、またはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基で場合により置換されており、２つ以上のこのような部分が存在する場合、これらは、結合により、またはアミン結合（例えば、ビアリールアミンまたはトリアリールアミン基等）を介して共に連結されていてもよい。

本発明に係るモノマーまたはポリマー中に存在してもよい特定のπ共役部分のさらなる例には、
［式中、Ｒ、Ｒ_１及びＲ_２は、それぞれ独立に、水素または有機置換基（例えば、１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個または複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、またはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）であり、
Ｍは、金属（例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｄ、またはＡｕ）であり、
Ｌは、リガンド（例えば、ハロゲン化物、または１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個または複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、またはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）であり、
上記構造のそれぞれは、１個または複数の有機置換基（例えば、１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個または複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、またはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）で場合によりさらに置換されている］
が含まれる。

これらの部分は、本明細書で定義された非架橋のπ共役有機ポリマーのモノマー単位を提供するために、単独でまたは様々な異なる組合せで使用してもよいと理解される。

一実施形態において、有機置換基は、（１〜２０Ｃ）アルキル、（２〜２０Ｃ）アルケニル、（２〜２０Ｃ）アルキニル、（２〜２０Ｃ）アルカノイル、もしくは（１〜２０Ｃ）アルキル−ＳＯ_２−；または
−Ｚ^１−Ｑ^１基
［式中、
Ｚ^１は、直接結合(direct bond)、−ＣＯ−または−ＳＯ_２−であり、
Ｑ^１は、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、（３〜８Ｃ）シクロアルキル、アリール−（１〜１０Ｃ）アルキル、ヘテロアリール−（１〜１０Ｃ）アルキル、ヘテロシクリル−（１〜１０Ｃ）アルキル、または（３〜８Ｃ）シクロアルキル−（１〜１０Ｃ）アルキルから選択され；
ここで、各（１〜２０Ｃ）アルキル、（２〜２０Ｃ）アルケニル、（２〜２０Ｃ）アルキニル、（２〜２０Ｃ）アルカノイル、（１〜２０Ｃ）アルキル−ＳＯ_２−、またはＱ^１基は、ハロ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシ、（１〜２０Ｃ）アルキル、（１〜１０Ｃ）フルオロアルキル（１〜１０Ｃ）フルオロアルコキシ、アミノ、カルボキシ、カルバモイル、メルカプト、スルホニルアミノ、（１〜１０Ｃ）アルコキシ、（２〜１０Ｃ）アルカノイル、（１〜１０Ｃ）アルカノイルオキシから選択される１個または複数の置換基で場合によりさらに置換されている］
からなる群より選択される。

特定の実施形態において、非架橋のπ共役ポリマーは、
［式中、Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６及びＲ_７は、水素、または１〜３０個の炭素原子を含み１個または複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、Ｓｉ、またはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基からそれぞれ独立に選択され、
ａは、０、１、２または３であり；ｂは、０、１、２または３であり；ｃ及びｄは０、１または２であり；ｅ及びｆは、０または１であり；ｘは、０、１、２、３または４であり；ｙは、０、１、２、３または４であり；ｚは、０、１、２、３または４である］
の１種または複数からなる群より選択されるモノマー単位を含む。

ナノ粒子を形成する、非架橋のπ共役ポリマーは、適切には、１０から１０００の間の重合度を有する。

一実施形態において、Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６及びＲ_７は、水素、（１〜２０Ｃ）アルキル、（２〜２０Ｃ）アルケニル、（２〜２０Ｃ）アルキニル、（２〜２０Ｃ）アルカノイル、（１〜２０Ｃ）アルキル−ＳＯ_２−；または
−Ｚ^１−Ｑ^１基
［式中、Ｚ^１は、直接結合、−ＣＯ−または−ＳＯ_２−であり；
Ｑ^１は、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、（３〜８Ｃ）シクロアルキル、アリール−（１〜１０Ｃ）アルキル、ヘテロアリール−（１〜１０Ｃ）アルキル、ヘテロシクリル−（１〜１０Ｃ）アルキル、または（３〜８Ｃ）シクロアルキル−（１〜１０Ｃ）アルキルから選択され；
ここで、各（１〜２０Ｃ）アルキル、（２〜２０Ｃ）アルケニル、（２〜２０Ｃ）アルキニル、（２〜２０Ｃ）アルカノイル、（１〜２０Ｃ）アルキル−ＳＯ_２−、またはＱ^１基は、ハロ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシ、（１〜２０Ｃ）アルキル、（１〜１０Ｃ）フルオロアルキル（１〜１０Ｃ）フルオロアルコキシ、アミノ、カルボキシ、カルバモイル、メルカプト、スルホニルアミノ、（１〜１０Ｃ）アルコキシ、（２〜１０Ｃ）アルカノイル、（１〜１０Ｃ）アルカノイルオキシから選択される１個または複数の置換基で場合によりさらに置換されている］
からそれぞれ独立に選択される。

さらなる実施形態において、Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６及びＲ_７は、水素または（１〜２０Ｃ）アルキルからそれぞれ独立に選択される。

特定の実施形態において、Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６及びＲ_７は、存在する場合、すべて（１〜２０Ｃ）アルキルである。

さらなる実施形態において、非架橋のπ共役ポリマーは、
［式中、存在する各Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２及びＲ_５基は、独立に、上記に定義されている通りである］の１種または複数からなる群より選択されるモノマー単位を含む。

本実施形態において、重合度は、適切には１０から１０００の間である。

さらなる実施形態において、非架橋のπ共役ポリマーは、
の１種または複数からなる群より選択されるモノマー単位を含む。

水性媒体は、ナノ粒子が分散されている水性ビヒクルを提供する。媒体は、溶解された物質及び他の水混和性溶媒等のさらなる成分を含んでもよい。しかしながら、特定の実施形態において、水性媒体は、水、特に精製水である。

より適切には、ナノ粒子は、３００ｎｍ未満、より適切には２５０ｎｍ未満の粒径を有するものである。

一実施形態において、ナノ粒子のサイズは、３０〜４００ｎｍの範囲内である。

別の実施形態において、ナノ粒子のサイズは、３０〜３００ｎｍの範囲内である。

さらなる実施形態において、ナノ粒子のサイズは、５０〜２５０ｎｍの範囲内である。

別の実施形態において、ナノ粒子のサイズは、１００〜２５０ｎｍの範囲内である。

ナノ粒子の濃度に関する濃度は、重合反応に使用される最初のモノマー濃度に基づいており、モノマーの、ポリマーへの１００％の変換率と仮定する。

さらなる実施形態において、水性媒体中のナノ粒子の濃度は、１５ｍＭ以上である。さらなる実施形態において、水性媒体中のナノ粒子の濃度は、２０ｍＭ以上である。さらなる実施形態において、水性媒体中のナノ粒子の濃度は、２５ｍＭ以上である。

本発明に係るポリマーにおいて、重合度は、より適切には２０から８００、更に適切には３０から６００の間である。

一実施形態において、本発明に係る水性組成物は、粒子を懸濁液中に保持するために、安定剤をさらに含む。例えば、当技術分野で公知の非イオン性、カチオン性またはアニオン性安定剤等の任意の適切な安定剤を使用してもよい。適切な安定剤の特定の例には、非イオン性安定剤、例えば、
・ＴｒｉｔｏｎＸ系列オクチルフェノールエトキシラート、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ系列ノニルフェノールエトキシラート（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ）；
・Ｂｒｉｊ系列ポリ（オキシエチレン）グリコールアルキルエーテル、Ｓｕｐｅｒｏｎｉｃ系列、Ｔｗｅｅｎ系列ポリソルベート界面活性剤（Ｃｒｏｄａ）；
・エチレンオキシド及びプロピレンオキシドをベースとする、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ系列のブロックコポリマー（ＢＡＳＦ）；
・エチレンオキシド及びプロピレンオキシドをベースとする、Ｔｅｔｒｏｎｉｃ系列の５官能性ブロックコポリマー、Ｌｕｔｅｎｓｏｌ系列（ＢＡＳＦ）：
・Ｉｇｅｐａｌ系列、Ｒｈｏｄａｓｕｒｆ系列及びＡｎｔａｒｏｘ系列（Ｒｈｏｄｉａ）；
・Ｍｅｒｐｏｌ系列（Ｓｔｅｐａｎ Ｃｏ．）；
アニオン性安定剤、例えばドデシル硫酸ナトリウム(sodium dodecylsuplhate)（ＳＤＳ）；または、カチオン性安定剤、例えばセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）
が含まれる。

＜水性組成物の調製＞
さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された水性組成物を形成する方法であって、
（ｉ）水性媒体中で乳化重合またはミニエマルジョン重合技術によりナノ粒子を形成して、ナノ粒子の水性懸濁液を形成するステップ、及び
（ｉｉ）ナノ粒子懸濁液を場合により精製するステップ
を含む方法を提供する。

本発明に係るナノ粒子は、当技術分野で公知の任意の適切な技術によって形成してもよい。適切には、ナノ粒子は、乳化重合または分散重合技術により調製される。このような技術は、当技術分野で公知の標準的な重合反応を使用してもよい。

乳化重合の場合、モノマー成分は、触媒（例えば、Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４、ＩＰｒ^＊ＰｄＴＥＡＣｌ_２またはＰｄ_２（ｄｂａ）_３／Ｐ（ｏ−ｔｏｌ）_３）と共に適切な有機溶媒（例えば、クロロベンゼン、トルエンまたはキシレン）に溶解される。次いで、この溶液を水及び適切な乳化剤の水性媒体に添加する。任意の適切な乳化剤、例えば、ＳＤＳ、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ１０２、Ｂｒｉｊ Ｌ２３、及び／またはＴｗｅｅｎ ２０等を使用してもよい。得られたエマルジョンを撹拌、及び／または超音波処理して、エマルジョン、適切にはミニエマルジョンを形成してもよい。エマルジョン混合物を、有機半導体ポリマーナノ粒子を形成するために、一定期間（例えば、１時間〜２日）３０から１００℃の間の温度（（Ｐｄ（ＰＰｈ_３）_４、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３／Ｐ（ｏ−ｔｏｌ）_３に対しては、適切には７０から９５℃の間、より適切には８０から９５℃の間、及びＩＰｒ^＊ＰｄＴＥＡＣｌ_２に対しては、理想的には３０℃）まで緩やかに加熱させてもよい。当業者には、加熱する温度は（本明細書の実施例のセクションのように）用いる触媒系に依存することが理解される。

一実施形態において、ナノ粒子は、Ｓｔｉｌｌｅ反応または鈴木カップリング反応のいずれかによって形成される。このようなカップリング反応は、当技術分野で公知である。

ステップ（ｉｉ）において、乳化重合またはミニエマルジョン重合反応の後に形成されたナノ粒子の水性懸濁液は、任意の望ましくない成分、例えば、触媒、未反応の反応物、エマルジョン／分散体を安定化するのに使用された界面活性剤等を除去するために、場合により精製される。適切には、この精製ステップは、工程中で用いられる。当技術分野で公知の任意の適切な精製技術を使用してもよい。例えば、懸濁液を、重合反応後に存在する金属性試薬（例えば触媒）を除去するために、当技術分野で公知の金属捕捉手順にかけてもよい。これは、例えば、ステップ（ｉ）からの懸濁液、またはステップ（ｉｉ）からの精製された懸濁液を、ＳｉｌｉａＭｅｔＳチオ尿素及びＳｉｌｉａＭｅｔＳ ＴＡＡｃＯＮａの混合物と接触させることによって達成され得る。透析及び限外ろ過技術も、ある種の成分、例えば、存在する任意の界面活性剤を除去するために使用してもよい。

一実施形態において、ナノ粒子を、当技術分野で公知の任意の適切な分離技術によって、水性懸濁液から分離または単離してもよい。適切には、ナノ粒子は、遠心分離によって懸濁液から分離される。次いで、単離されたナノ粒子を所望の水性媒体に再分散してもよい。

＜ナノ粒子＞
別の態様において、本発明は、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーを含むナノ粒子であって、
（ｉ）有機溶媒［例えばクロロベンゼン］中の溶解度が１０ｍｇ／ｍｌ未満である、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーを含み、
（ｉｉ）４００ｎｍ未満の粒径を有する
ナノ粒子を提供する。

ナノ粒子は、低有機溶媒溶解度(low organic solubility)、すなわち有機溶媒（例えば、室温のクロロベンゼン）中の溶解度が１０ｍｇ／ｍｌ未満であるものであり、１種または複数のπ共役有機ポリマーを含む。この基準を満たす任意の適切なπ共役ポリマーを使用してもよい。

一実施形態において、低有機溶解度の非架橋のπ共役有機ポリマーは、有機溶媒（例えば、室温のクロロベンゼン）中の溶解度が５ｍｇ／ｍｌ未満である。

一実施形態において、低有機溶解度の非架橋のπ共役有機ポリマーは、有機溶媒（例えば、室温のクロロベンゼン）中の溶解度が１ｍｇ／ｍｌ未満である。

特定の実施形態において、非架橋のπ共役有機ポリマー中に存在するモノマー単位は、
［式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、ｎ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、上記に定義された通りである］
である。

さらなる実施形態において、非架橋性有機半導体ポリマー中に存在するモノマー単位は以下の構造式：
［式中、Ｒ_１及びＲ_２は、上記に定義された通りであり、ｎは、上記に定義された通りである］
を有する。

さらなる実施形態において、非架橋性有機半導体ポリマー中に存在するモノマー単位は、
である。

より適切には、ナノ粒子は３００ｎｍ未満の粒径を有し、さらに適切には２５０ｎｍ未満の粒径を有する。

一実施形態において、ナノ粒子のサイズは、３０〜４００ｎｍの範囲内である。

別の実施形態において、ナノ粒子のサイズは、３０〜３００ｎｍの範囲内である。

さらなる実施形態において、ナノ粒子のサイズは、５０〜２５０ｎｍの範囲内である。

別の実施形態において、ナノ粒子のサイズは、１００〜２５０ｎｍの範囲内である。

＜ナノ粒子の調製＞
本発明は、本明細書で定義されたナノ粒子を形成する方法であって、
（ｉ）乳化重合またはミニエマルジョン重合技術によりナノ粒子を形成して、ナノ粒子の懸濁液を形成するステップ、
（ｉｉ）１種または複数の反応副生成物を除去するために、ナノ粒子懸濁液を場合により精製するステップ、及び／または
（ｉｉｉ）ナノ粒子を場合により単離するステップ
を含む方法をさらに提供する。

一実施形態において、ナノ粒子は、Ｓｔｉｌｌｅ重合反応によって形成される。

反応は、適切には、乳化重合またはミニエマルジョン重合反応として実施される。

当業者なら、反応時間、反応温度等を含めて、Ｓｔｉｌｌｅ重合反応のための適切な反応条件を選択することが可能である。

代替の実施形態において、ナノ粒子は、鈴木カップリング反応によって調製される。

＜有機半導体デバイス及び部品＞
さらなる態様において、本発明は、有機半導体デバイスまたは部品を調製する方法であって、
（ｉ）本明細書で定義された、ナノ粒子を含む水性組成物を、基板上に堆積させるステップ、及び
（ｉｉ）基板をナノ粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度まで加熱して、基板表面上に有機半導体ポリマーの膜を形成するステップ
を含む方法を提供する。

本発明に係る方法は、優れた有機半導体特性を有するデバイス及び部品を提供する。さらに、本方法は、従来使用されている刺激が強いハロゲン化溶媒ではなく、水性組成物を使用するものである。

本発明に係る方法はまた、従来の技術（それによって、工程全体にわたり１００℃を超える温度が必要であり得る）の代わりに、溶液がより低い温度（または周囲温度でさえ）に適用されることを可能にする。

さらに、ナノ粒子の形態の有機半導体ポリマーを適用することによって、本発明に係る方法は、膜が、従来利用されている溶媒に難溶性のポリマーから形成されることを可能にする。

上記の利点は、プロセシングの主要な利点もたらすことである。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された方法によって、得ることが可能な、得られるまたは直接得られる有機半導体膜を提供する。

さらなる態様において、本発明は、有機半導体膜の調製に関して定義された、水性組成物またはナノ粒子の使用を提供する。

さらなる態様において、本発明は、有機半導体デバイスまたは部品の調製に関して定義された、水性組成物またはナノ粒子の使用を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された方法によって、得ることが可能な、得られるまたは直接得られる有機半導体膜、デバイスまたは部品を提供する。

さらなる態様において、本発明は、本明細書で定義された有機半導体膜を含む、有機半導体デバイスまたは部品を提供する。

有機半導体部品またはデバイスは、当技術分野で公知の任意の適切な部品またはデバイスあってもよい。例えば、部品またはデバイスは、光学的または電気光学的部品またはデバイスであってもよい。適切な部品またはデバイスの例には、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、集積回路（ＩＣ）の部品、無線周波認識（ＲＦＩＤ）標識、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、エレクトロルミネセンスディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、バックライト、光検出器、センサ、論理回路、記憶素子、コンデンサー、光起電性（ＰＶ）電池、光導電体及び電子写真素子が含まれる。

本方法のステップ（ｉｉ）において、基板は、通常１００℃を超える温度まで加熱される。

特に、光起電性デバイスの調製に対しては、本発明に係るナノ粒子は、電子アクセプター（例えばｎ−タイプ半導体、バックミンスターフラーレン、すなわち、Ｃ_６０、Ｃ_７０、ＰＣＢＭ）と混合してもよく、またはナノ粒子を電子アクセプターの存在下で調製する。

半導体デバイスを製造する方法の一例を、実施例のセクションで説明する。

付随する図面を参照して、本発明をさらに説明する。

図１は、ミニエマルジョン重合方法の略図である。 図２は、実施例３の反応１から４によって得られたナノ粒子のＵＶ−可視光吸収（破線）及びＰＬ発光スペクトル（実線）であり、反応１及び３に対してはλ_ｅｘ＝３９０ｎｍ、反応２及び４に対してはλ_ｅｘ＝４５０ｎｍである。 図３は、ガラス上のトップゲート／ボトムコンタクト型デバイスの概略図である（実施例４を参照）。 図４は、ナノ粒子ＰＢＴＴＴトップゲート／ボトムコンタクト型トランジスタの伝達曲線(transfer curve)の一例、及び同じデバイスの出力特性を示すグラフである（実施例４を参照）。 図５は、線状のＰＢＴＴＴトップゲート／ボトムコンタクト型トランジスタの伝達曲線のさらなる例、及び同じデバイスの出力特性を示すグラフである（実施例４を参照）。

［実施例１］
＜ポリ（２，５−ビス（３−テトラデシルチオフェン−２−イル）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン）（ＰＢＴＴＴ）及びポリ（３，６−ジ（２−チエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（ＰＤＰＰＴＴ）の共役ナノ粒子の調製＞
ポリ（２，５−ビス（３−テトラデシルチオフェン−２−イル）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン）（ＰＢＴＴＴ）^１及びポリ（３，６−ジ（２−チエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン）チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（ＰＤＰＰＴＴ）^２は共に、有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）中の半導体層として高い正孔キャリア移動度を有する。

ＰＢＴＴＴ及びＰＤＰＰＴＴの構造を下記に示す。

本実施例では、ポリマーを下記２つのステップからなるミニエマルジョン重合の技術によって合成した。
１．水中の乳化剤溶液に有機溶液を注入することによって、モノマー／触媒の小滴を形成するステップ。
２．２，５−ビストリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］チオフェンと、５，５’−ジブロモ−４，４’−ジテトラデシル−２，２’−ビチオフェン（ＰＢＴＴＴに対して）、または３，６−ジ（２−ブロモチエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン（ＰＤＰＰＴＴに対して）との間のＳｔｉｌｌｅクロスカップリング反応によるミニエマルジョン中で重合するステップ。

方法を図１にて概略的に示す。

［実験］
＜３−テトラデシルチオフェンの合成＞
還流凝縮器を備え乾燥した１００ｍＬ三口丸底フラスコをアルゴンでフラッシュし、マグネシウム（１．２３ｇ、５１ｍｍｏｌ）、Ｉ_２の結晶一片、及び６０ｍＬの無水ＴＨＦを充填した。この溶液に、１−ブロモテトラデカン（１４．６ｍＬ、４９ｍｍｏｌ）を撹拌下で滴下添加した。反応混合物を窒素雰囲気下、１時間緩やかに還流した。別のフラスコ中で、３−ブロモチオフェン（４．６ｍＬ、４９ｍｍｏｌ）及びＮｉ（ｄｐｐｅ）Ｃｌ_２（１５５ｍｇ、０．２９ｍｍｏｌ）を、３０ｍＬの無水ジエチルエーテルに溶解した。１−マグネシオブロモテトラデカンの溶液を、３−ブロモチオフェン及びＮｉ（ｄｐｐｅ）Ｃｌ_２触媒を含有するフラスコにカニューレで入れた。反応を窒素雰囲気下一晩緩やかに還流した。反応混合物を、氷及びＨＣｌを含有するビーカー中に注ぐことによってクエンチした。有機相をブライン及び水で３回洗浄し、ジエチルエーテルで抽出した。エーテル相をＭｇＳＯ４で乾燥し、ろ過し、溶媒を除去した。３−テトラデシルチオフェンをカラムクロマトグラフィ（シリカゲル、ペンタン）によって精製した。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 7.22-7.20 (m, 1H), 6.91-6.88 (m, 2H), 2.60-2.58 (t, J=7.6 Hz, 2H), 1.64 (m, 2H), 1.32-1.25 (m, 22H), 0.89-0.87 (t, J=6.6 Hz, 3H). ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,) δ 143.5, 138.4, 125.2, 119.3, 34.3, 32.1, 30.7, 30.4, 29.8, 29.8, 29.8, 29.6, 29.5, 29.5, 29.3, 22.9, 22.5, 14.3.

＜２−ブロモ−３−テトラデシルチオフェンの合成＞
化合物３−テトラデシルチオフェン（３ｇ、１１ｍｍｏｌ）を、０℃でＣＨＣｌ_３と酢酸の混合物（５ｍＬ／５ｍＬ）に溶解した。ＮＢＳ（２．４７ｇ、１４ｍｍｏｌ）を少しずつ添加し、０℃で２０分間撹拌した。溶液を水（２×５０ｍＬ）、飽和ＮａＨＣＯ_３（１×５０ｍＬ）で洗浄し、最終的に水（１×５０ｍＬ）で洗浄した。有機層を無水ＭｇＳＯ_４で乾燥し、濃縮し、カラムクロマトグラフィ（シリカゲル、ペンタン）により精製して、２−ブロモ−３−テトラデシルチオフェンを無色の油として回収した（１．６ｇ、収率４２％）。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 6.90 (d, J=7.6 Hz, 1H), 6.81 (d, J=7.6 Hz, 1H), 2.60-2.50 (t, J=7.6 Hz, 2H), 1.65-1.50 (m, 2H,), 1.40-1.15 (m, 22H), 0.91-0.81 (t, J=6.6 Hz, 3H). ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,) δ 142.1, 128.4, 125.3, 108.9, 53.9, 32.1, 29.9, 29.9, 29.8, 29.8, 29.7, 29.6, 29.5, 29.5, 29.4, 22.9, 22.9, 14.3.

＜５，５’−ジブロモ−４，４’−ジテトラデシル−２，２’−ビチオフェンの合成＞
ジイソプロピルアミン（４６５ｍｇ、４．６ｍｍｏｌ）を３０ｍＬのＴＨＦに添加し、溶液を０℃まで冷却した。１．６Ｍ ｎ−ＢｕＬｉ(n-Buli)溶液（２．６ｍＬ、４．２ｍｍｏｌ）を３０分の間滴下添加した。得られた混合物を０℃でさらに３０分間撹拌した後、−７８℃まで冷却し、次いで５ｍＬ無水ＴＨＦ中の２−ブロモ−３−テトラデシルチオフェン（１．５ｇ、４．２ｍｍｏｌ）溶液を滴下添加した。反応混合物を−７８℃で６０分間撹拌した後、無水塩化銅（ＩＩ）（０．４６ｇ、５ｍｍｏｌ）を一度に添加した。反応混合物を−７８℃に３０分間維持し、この場合、反応混合物の色が透明な緑色／青緑色から、透明な青色、透明な紫色、透明な茶色、濁った茶色に変化した。冷却を取り外し、反応混合物を一晩室温まで加温させた。反応混合物を、希塩酸により中性ｐＨまで反応混合物を酸性化することにより後処理し、次いでエーテル（３×５０ｍＬ）で抽出し、合わせたエーテル層を水（２×５０ｍＬ）で洗浄し、次いでエーテル層をＭｇＳＯ_４で乾燥した。溶媒を減圧下で除去し、得られた茶色の油をカラムクロマトグラフィ（シリカゲル、ヘキサン）を用いて精製して、粗生成物を得た。粗生成物を少量のクロロホルムに溶解し、０℃に冷却したメタノール中で沈殿させ、真空下室温で乾燥し、最後に酢酸エチルから再結晶させて、２．４２ｇ（３．４ｍｍｏｌ、８１％）の生成物をふわふわした明るい黄色の結晶として得た。¹H NMR (CDCl_3, 300 MHz) δ 6.79 (s, 2H), 2.55 (t, J=7.6 Hz, 4H), 1.57 (五重線, 4H), 1.28 (m, 44H), 0.88 (t, J=7.6 Hz, 6H). ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,) δ 143.0, 136.2, 124.5, 107.9, 53.4, 32.0, 29.7, 29.7, 29.7, 29.7, 29.6, 29.6, 29.4, 29.4, 29.2, 22.7, 22.7, 14.2; HRMS (MALDI): m/z C₃₀H₆₀Br₂S₂の計算値: 716.25 (100%), 718.25 (54.3%); 714.25 (49.0%) [M]+; 実測値: 716, 718, 714; C₃₆H₆₀Br₂S₂の元素分析計算値: C, 60.32; H, 8.44; Br, 22.29; S, 8.95; 実測値C, 60.25; H, 8.48; Br, 22.36; S, 8.84.

＜９−（ヨードメチル）ノナデカンの合成＞
０℃で４０ｍＬのジクロロメタン中の２−オクチル−ドデカノール（１４．８ｍＬ、４２ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、トリフェニルホスフィン（１１．９ｍＬ、５０ｍｍｏｌ）及びイミダゾール（２．８ｍＬ、５０ｍｍｏｌ）を添加した。混合物を１５分間撹拌した後、ヨウ素（１２．１ｇ、４８ｍｍｏｌ）を添加した。反応物を２時間に亘って室温まで加温させた後、５ｍＬの飽和Ｎａ_２ＳＯ_３を添加した。明るい黄色の反応混合物を真空中で濃縮し、ペンタン（５０ｍＬ）で希釈し、水（１００ｍＬ）で３回及びブライン（１００ｍＬ）で１回洗浄した。得られたペンタン溶液を３ｃｍのプラグを通過させ、真空中で濃縮して、生成物を無色の油として得た（１６．６ｇ、９８％）。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 3.28 (d, J=4.5 Hz, 2H), 1.11-1.34 (m, 33H), 0.85-0.94 (m, 6H). ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,) δ 38.8, 34.6, 32.1, 32.0, 29.9, 29.8, 29.7, 29.5, 28.9, 22.9, 22.8, 17.1, 14.3.

＜３，６−ジチオフェン−２−イル−２，５−ジヒドロ−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオンの合成＞
ナトリウム（３．１６ｇ、１３７ｍｍｏｌ）、ｔ−アミルアルコール（４５ｍＬ）及び塩化鉄（ＩＩＩ）（５０ｍｇ）をフラスコに添加した。混合物をナトリウムが消滅するまで１時間最大で９５〜１０２℃まで加温し、次いで８５℃まで冷却した。２−チオフェンカルボニトリル（８．５３ｍＬ、９２ｍｍｏｌ）を一度に注入した。５ｍＬのｔ−アミルアルコール中のコハク酸ジエチル（６．０９ｍＬ、３７ｍｍｏｌ）を１５分でゆっくり滴下した。混合物を８５℃に２時間維持し、次いで５０℃まで冷却した。次いで混合物をメタノール（２５ｍＬ）で希釈した。氷酢酸（１５ｍＬ）をゆっくり添加し、混合物を２分間還流した。混合物を再び５０℃まで冷却し、メタノール（２５ｍＬ）で希釈した。懸濁液をろ過した。固体生成物を温水及びメタノールで洗浄し、真空下６０℃の温度で乾燥して、濃い赤色の固体（６ｇ、５５％）を得た。生成物は、さらに精製することなく、次のステップに使用した。¹H NMR (DMSO-D₆), 400 MHz): δ 11.26 (s, 2H), 8.21 (d, J=3.7 Hz, 2H), 7.96 (d, J=4.9 Hz, 2H), 7.30 (dd, J₁=3.7 Hz, J₂=4.9 Hz, 2H). ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,) δ 161.8, 136.2, 132.7, 131.3, 130.9, 128.8, 108.9.

＜２，５−ビス（２−オクチルドデシル）−３，６−ジ（チオフェン−２−イル）−２，５−ジヒドロピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオンの合成＞
無水カリウムｔｅｒｔ−ブトキシド（１．１５ｇ、１０ｍｍｏｌ）及び３，６−ジチオフェン−２−イル−２，５−ジヒドロ−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン（１．４ｇ、５ｍｍｏｌ）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、４０ｍＬ）に溶解し、アルゴン下１２０℃まで１時間加熱した。９−（ヨードメチル）ノナデカン（１１．４２ｇ、２８ｍｍｏｌ）を滴下添加し、混合物を一晩１３０℃で加熱した。溶液を室温まで冷却した。これを水（２００ｍＬ）中に注ぎ、ジクロロメタンにより抽出した。有機層を回収し、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥した。溶媒を減圧下で除去し、残渣をシリカゲル、溶離液としてジクロロメタン／石油エーテル（１：５）によるフラッシュクロマトグラフィーによって精製し、表題の化合物(titled compound)（１ｇ、２５％）を得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 8.87 (d, J=4.0 Hz,2H), 7.62 (d, J=4.8 Hz, 2H), 7.27(m, 2H), 4.02 (d, J=8.0 Hz, 4H), 1.90 (s, 2H), 1.18-1.34 (m, 32H), 0.85 (m, 12H). ¹³C (CDCl₃, 100 MHz): δ 161.9, 140.6, 135.4, 130.8, 130.0, 128.5, 108.1, 46.3, 37.9, 32.1, 32.0, 30.2, 30.2, 29.8, 29.8, 22.8, 22.8, 14.3, 14.3. HRMS (MALDI): m/z C₅₄H₈₈N₂O₂S₂の計算値: 860.63 (100%), 861.63 (61.8%), 862.64 (17.4%); [M]+; 実測値: 860, 861, 862, 863, 864.

＜３，６−ジ（２−ブロモチエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオンの合成＞
アルミニウムフォイルで包んだアルゴン下のＳｃｈｌｅｎｋフラスコ(Schlenk flask)中で、２，５−ビス（２−オクチルドデシル）−３，６−ジ（チオフェン−２−イル）−２，５−ジヒドロピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン（４００ｍｇ、０．４６ｍｍｏｌ）を無水クロロホルム（２０ｍＬ）に溶解した。Ｎ−ブロモスクシンイミド（２１５ｍｇ、１．２１ｍｍｏｌ）を少しずつ添加し、混合物をアルゴン下室温で一晩撹拌した。次いで、反応混合物を氷水（２５０ｍＬ）中に注ぎ、ジクロロメタンで抽出した。有機層を回収し、無水ＭｇＳＯ_４で乾燥した。溶媒を減圧下で除去し、残渣をシリカゲル、溶離液としてジエチルエーテル／ヘキサン（１：３０）によるフラッシュクロマトグラフィーによって精製した。次いで化合物をメタノールに懸濁させ、ろ過し、残っている結晶を熱水、冷メタノールで洗浄し、真空下で乾燥して、暗赤色の固体（４５０ｍｇ、９５％）を得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 8.62 (d, J=4 Hz, 2H), 7.21 (d, J=4.4 Hz, 2H), 3.92 (d, J=8.0 Hz, 4 H), 1.85 (s, 2H), 1.18-1.30 (m, 32H), 0.86 (m, 12H). ¹³C (CDCl₃, 100 MHz): δ 161.6, 139.6, 135.6, 131.6, 131.4, 119.2, 108.2, 46.5, 38.0, 32.2, 32.1, 31.4, 30.2, 30.0, 30.0, 29.8, 29.7, 29.6, 29.5, 26.4, 22.9, 22.9, 14.4. HRMS (MALDI): m/z C₅₄H₈₆Br₂N₂O₂S₂の計算値: 1018.45 (100%), 1020.45 (64.4%); [M]+; 実測値: 1016, 1017, 1018, 1019, 1020.

＜２，５−ビストリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］チオフェンの合成＞
チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（１．１１ｇ、７．９ｍｍｏｌ）をアルゴン下２０ｍｌの無水ＴＨＦに溶解し、−５０℃まで冷却した。１０ｍＬ（１６．６ｍｍｏｌ）のヘキサン中の１．６Ｍ ｎ−ブチルリチウム溶液を４５分間滴下添加した。混合物を−５０℃で２時間撹拌し、次いで１８ｍＬの無水ＴＨＦ中のトリメチルスズクロリド（３．４７ｇ、１７．４ｍｍｏｌ）を添加した。溶液を−５０℃で２時間撹拌し、次いで室温まで加温し、この温度で一晩撹拌した。溶液を１００ｍｌのジエチルエーテルで希釈し、重炭酸ナトリウム水溶液で抽出し、乾燥し、蒸発させた。残渣を−２０℃でアセトニトリルから結晶化させて、１．９ｇ（５８％）の無色の結晶を得た。¹H NMR (CD₂Cl₂, 300 MHz,): δ 7.28 (s, 2H), 0.41 (s, 2H); ¹³C NMR (CDCl₃, 75 MHz,): δ 147.6, 141.4, 126.1, -8.1.

［１Ａ ＰＢＴＴＴナノ粒子の乳化重合］
Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ(Schlenk tube)中で、ヘキサデカン（０．０３ｍＬ）を、イオン性界面活性剤、ドデシル硫酸ナトリウム（４１０ｍｇ、脱イオン水中２ｗｔ％）の水溶液（１６ｍＬ）に添加した。次いで、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブをアルゴンで（３回）慎重に排気／再充填することによって、次いでアルゴンを、撹拌溶液を通して３０分間吹き込むことによって、内容物を室温で脱気した。アルゴン雰囲気を有するグローブボックス内で、別の２５ｍＬ Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中に、５，５’−ジブロモ−４，４’−ジテトラデシル−２，２’−ビチオフェン（２００ｍｇ、２７９μｍｏｌ）、２，５−ビストリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（１３０ｍｇ、２７９μｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（５ｍｇ、５．６μｍｏｌ）及びＰ（ｏ−ｔｏｌ）_３（７ｍｇ、２２．３μｍｏｌ）を添加し、次いで４ｍＬのトルエンに溶解する。次いで、撹拌溶液を通してアルゴンを１０分間吹き込むことによって、モノマー／触媒溶液を脱気した。最後に、モノマー／触媒混合物を、撹拌した界面活性剤溶液中に添加し、得られた混合物を予備エマルジョン化のために１０分間撹拌した。混合物を１０分間超音波処理することによって、ミニエマルジョンを調製した。次いで、混合物を最大８５℃まで加熱した。この温度を、アルゴン雰囲気下７００ｒｐｍの撹拌速度で２４時間維持した。次いで、ナノ粒子懸濁液を２Ｌの脱イオン水に浸漬された透析膜チューブを介して５日間透析する（界面活性剤の最大量を回避するために水を毎日交換する）。その後、懸濁液をビーカー並びにＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）チオ尿素（５ｍｇ、添加量１．０８ｍｍｏｌ／ｇ）とＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）ＴＡＡｃＯＮａ（１１８８ｍｇ、添加量０．４７ｍｍｏｌ／ｇ）の混合物中に注ぐ。捕捉される金属及び使用される金属捕捉剤の量は、Ｓｉｌｉｃｙｃｌｅ（登録商標）社によって提唱された以下の式：
に従って計算される。

混合物を室温で２４時間撹拌し、次いで綿を通してろ過して、ＳｉＯ_２／Ｓｉ基板上への堆積にすぐに使用することができる懸濁液を得る。ＧＰＣ（ＣＨ_５Ｃｌ）Ｍｎ（１６４２８ｇ／ｍｏｌ）、Ｍｗ（３１４５８ｇ／ｍｏｌ）。

［１Ｂ ＰＤＰＰＴＴナノ粒子の乳化重合]
Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中で、ヘキサデカン（０．０５ｍＬ）を、イオン性界面活性剤、ドデシル硫酸ナトリウム（６２５ｍｇ、脱イオン水中２ｗｔ％）の水溶液（２５ｍＬ）に添加した。次いで、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブをアルゴンで（３回）慎重に排気／再充填することによって、次いでアルゴンを、撹拌溶液を通して３０分間吹き込むことによって、内容物を室温で脱気した。アルゴン雰囲気を有するグローブボックス内で、別の２５ｍＬ Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中に、３，６−ジ（２−ブロモチエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン（１００ｍｇ、９８μｍｏｌ）、２，５−ビストリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（４６ｍｇ、９８μｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（１．８ｍｇ、１．９６μｍｏｌ）及びＰ（ｏ−ｔｏｌ）_３（２．４ｍｇ、７．８５μｍｏｌ）を添加し、次いで２ｍＬのトルエンに溶解する。次いで、撹拌溶液を通してアルゴンを１０分間吹き込むことによって、モノマー／触媒溶液を脱気した。最後にモノマー／触媒混合物を、撹拌した界面活性剤溶液中に添加し、得られた混合物を予備エマルジョン化のために１０分間撹拌した。混合物を１０分間超音波処理することによって、ミニエマルジョンを調製した。次いで、混合物を最大８５℃まで加熱した。アルゴン雰囲気下７００ｒｐｍの撹拌速度で、この温度を２４時間維持した。次いで、ナノ粒子懸濁液を、２Ｌの脱イオン水に浸漬された透析膜チューブを介して５日間透析する（界面活性剤の最大量を回避するために水を毎日交換する）。その後、懸濁液をビーカー並びにＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）チオ尿素（２ｍｇ、添加量１．０８ｍｍｏｌ／ｇ）とＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）ＴＡＡｃＯＮａ（４１８ｍｇ、添加量０．４７ｍｍｏｌ／ｇ）の混合物中に注ぐ。混合物を室温で２４時間撹拌し、次いで綿を通してろ過する。ＧＰＣ（ＣＨ_５Ｃｌ）Ｍｎ（１３４２２ｇ／ｍｏｌ）、Ｍｗ（１７８１３１ｇ／ｍｏｌ）。

［１Ｃ ＰＤＰＰＴＴナノ粒子の乳化重合（１０ｍｇ／ｍＬ）］
Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中で、ヘキサデカン（０．０１ｍＬ）を、イオン性界面活性剤、ドデシル硫酸ナトリウム（３３３ｍｇ、脱イオン水中２ｗｔ％）の水溶液（１３ｍＬ）に添加した。次いで、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブをアルゴンで（３回）慎重に排気／再充填することによって、次いでアルゴンを、撹拌溶液を通して３０分間吹き込むことによって、内容物を室温で脱気した。アルゴン雰囲気を有するグローブボックス内で、別の２５ｍＬ Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中に、３，６−ジ（２−ブロモチエン−５−イル）−２，５−ジ（２−オクチルドデシル）−ピロロ［３，４−ｃ］ピロール−１，４−ジオン（８０ｍｇ、７８μｍｏｌ）、２，５−ビストリメチルスタンニル−チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（３７ｍｇ、７８μｍｏｌ）、Ｐｄ_２（ｄｂａ）_３（１．４ｍｇ、１．５７μｍｏｌ）及びＰ（ｏ−ｔｏｌ）_３（１．９１ｍｇ、６．２８μｍｏｌ）を添加し、次いで３．２ｍＬのクロロベンゼンに溶解する。次いで、撹拌溶液を通してアルゴンを１０分間吹き込むことによって、モノマー／触媒溶液を脱気した。最後にモノマー／触媒混合物を、撹拌された界面活性剤溶液中に添加し、得られた混合物を予備エマルジョン化のために１０分間撹拌した。混合物を１０分間超音波処理することによって、ミニエマルジョンを調製した。次いで、混合物を最大８５℃まで加熱した。アルゴン雰囲気下７００ｒｐｍの撹拌速度で、この温度を２４時間維持した。ナノ粒子を、１．５ｍＬエッペンドルフ（１．４ｍＬ脱イオン水が追加された）中で、反応混合物０．１ｍＬの遠心分離（１４０００ｒｐｍで３０分間）によって抽出する。粒子を脱イオン水中に再懸濁させることによって洗浄し、続いて１４０００ｒｐｍで３０分間遠心分離する（工程を３回実施する）。その後粒子を脱イオン水（１０ｍｇ／ｍＬ）に再懸濁させ、ビーカー並びにＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）チオ尿素（２ｍｇ、添加量１．０８ｍｍｏｌ／ｇ）とＳｉｌｉａＭｅｔＳ（登録商標）ＴＡＡｃＯＮａ（３３４ｍｇ、添加量０．４７ｍｍｏｌ／ｇ）の混合物中に注ぐ。混合物を室温で２４時間撹拌し、次いで綿を通してろ過する。

＜ナノ粒子の特性決定＞
［ナノ粒子のサイズ及びゼータ電位］
ナノ粒子試料を、反応混合物から１ｍｇの粒子を抜き取ることで調製する。試料を脱イオン水（１．５ｍＬの全体の体積）で洗浄する。試料の遠心分離（１４０００ｒｐｍで２０分間）後、水を除去する。この工程を３回実施する。ナノ粒子分散体のサイズ及びゼータ電位を、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ、Ｎａｎｏ ＺＳを用いて２０℃の温度で測定した。

ＰＢＴＴＴ粒子（１Ａ）の粒径は、１６６ｎｍ（ＰＤＩ ０．０７８）であった。

ＰＤＰＰＴＴ粒子（１Ｂ）の粒径は、２１７ｎｍ（ＰＤＩ ０．２７２）であり、ＰＤＰＰＴＴ（１０ｍｇ／ｍｌ）粒子（１Ｃ）のサイズは１４９ｎｍ（ＰＤＩ ０．２０２）であった。

［金属捕捉］
Ｓｔｉｌｌｅクロスカップリングからのパラジウム及びスズ不用物(wastes)を、Ｓｉｌｉｃｙｃｌｅ（登録商標）社製官能化シリカゲル：ＳｉｌｉａＭｅｔ−チオ尿素（Ｐｄ）及びＳｉｌｉａＭｅｔ−ＴＡＡｃＯＮａ（Ｓｎ）により除去する。

パラジウム及びスズ濃度を、誘導結合プラズマ−質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）によって確認した。それは、ＰＢＴＴＴ粒子に対して、微少量の金属（表１を参照）を示し、これはすべての金属が除去されると思われることを示唆する。

［実施例２］
＜エマルジョン系中の共役ポリマーナノ粒子（ＣＰＮ）の調製＞
一連の共役ポリマーナノ粒子（ＣＰＮ）の安定なエマルジョンを、以下のスキーム１に示す、９，９−ジオクチルフルオレン−２，７−ジボロン酸ビス（１，３−プロパンジオール）エステル（１）と、ジブロモモノマー構造（２、３、４または５）のそれぞれとの鈴木クロスカップリング反応を介して合成した。いずれの場合も、２種のモノマー及びパラジウム触媒、（ＩＰｒ^＊）ＰｄＣｌ_２（ＴＥＡ）（２ｍｏｌ％、構造６）をキシレンに溶解し、非イオン性界面活性剤、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１０２（典型的には、水中５ｗｔ％）を用いてエマルジョンとして分散した。使用した塩基はテトラエチルアンモニウムヒドロキシド（１当量）であった。

記述されたすべての重合反応は、エマルジョン状態において、（ＩＰｒ^＊）ＰｄＣｌ_２（ＴＥＡ）により、３０℃で２４〜４８時間後に成功裡に触媒された。

＜２．１ ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）、ＰＦ８［ポリ（１−２）］エマルジョンの合成＞
［典型的な重合反応］
以下の手順を使用して、表２の反応Ａとして示された、ナノ粒子のＰＦ８分散体を生成した。１００ｍｌ三口丸底フラスコ中で、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド溶液（水中４０％）（０．１６ｇ、０．４ｍｍｏｌ）を、非イオン性界面活性剤、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１０２（２．５ｇ、脱イオン水中５ｗｔ％）の水溶液（５０ｍｌ）に添加した。次いで、オーバーヘッドスターラーモーターで駆動されるＤ型ＰＴＦＥパドルを用いて撹拌しながら、溶液を通して窒素ガスを吹き込むことによって、内容物を３０分間十分に脱気した。次いで、別の１０ｍｌ二口丸底フラスコを使用して、有機溶媒中にモノマーを一緒に混合し、その後、反応フラスコに添加した。モノマー１（０．１１５１ｇ、０．２ｍｍｏｌ）及びモノマー２（０．１０９６ｇ、０．２ｍｍｏｌ）をキシレン（２ｍｌ）に溶解した。モノマー溶液を脱気し、次いで、触媒（ＩＰｒ^＊）ＰｄＣｌ_２（ＴＥＡ）（０．００９５ｇ、０．００８ｍｍｏｌ）を添加し、続いて、得られた溶液をさらに脱気した。モノマー／触媒溶液を、今度は３０℃に維持された主反応フラスコにおいて撹拌された界面活性剤／塩基溶液（３００ｒｐｍ）中に移動させるのにシリンジを使用した。内容物を、窒素ガス下３０℃で２４時間機械的に撹拌した。モノマー／触媒混合物の添加により、内容物が濁ってくるようになる。約１時間後、反応内容物は、ナノ粒子が形成されるにつれて澄んできて、残る反応時間の間に、分散体の色は次第に淡黄色に変化した。

最終粗製エマルジョンの試料（０．５ｍｌ）を遠心機バイアルに添加し、１．０ｍｌのメタノールを加えた。次いで、バイアル内容物を１４，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離した。ポリマー材料は沈降分離され、上澄み液をピペットによってデカンテーションした。水（０．５ｍｌ）を添加して、試料材料を再分散させ、次いでメタノール（１．０ｍｌ）を添加し、１４，０００ｒｐｍで１０分間のさらなる遠心分離のサイクルを完了した。上澄みを再びバイアルからデカンテーションし、ポリマーを真空下で乾燥させておいた。存在するポリマーのモル質量を決定するためのゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）解析に備えて、少量のＴＨＦ（１．５ｍｌ）を試料バイアルに添加して、ポリマーを再溶解した。報告されたＵＶ−可視光スペクトル特性及びＤＬＳ解析は、水３ｍｌ中の、粗製エマルジョン８μＬから得られた。エマルジョンの蛍光測定は、λ＝３９０ｎｍにおける励起から得られた。

より高濃度のＰＦ８ナノ粒子は、表２の反応Ｂ、Ｃ及びＤに概説されたように、キシレン中のモノマー濃度、並びに／またはキシレンの量及び界面活性剤をそれぞれ増加させることによって達成された。ＰＦ８エマルジョンの光学的特性を表３に概説する。

ＰＦ８ナノ粒子のエマルジョンのＴＥＭ解析は、この合成方法を用いて標準的棒状構造が形成されたことを示した。アスペクト比４〜５を有する長さが最大で１００ｎｍまでの棒が観察された。

＜２．２ ポリ［（９，９−ジ−オクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−（ベンゾ［２，１，３］チアジアゾール−４，８−ジイル）］、ＰＦ８ＢＴ［ポリ（１−３）］エマルジョンの合成＞
ボロン酸エステル１（０．１１５１ｇ、０．２ｍｍｏｌ）及びジブロモ３（０．０５８００ｇ、０．２ｍｍｏｌ）モノマーを用いてセクション２．１に記載された方法を繰り返して、ＰＦ８ＢＴナノ粒子を含有するエマルジョン（表２の反応Ｅ）を合成した。エマルジョン反応で生成されたポリマーの試料を、モル質量分析のために前述の方法を用いて単離した。生成されたポリマーのモル質量及び形成されたエマルジョンの特性決定を表２に示す。ＵＶ−可視光スペクトル特性及び報告されたＤＬＳ解析を、水３ｍｌ中の粗製エマルジョン２７μＬから得た。エマルジョンの蛍光測定を、λ＝４７０ｎｍにおける励起から得た。

より高濃度のＰＦ８ＢＴナノ粒子は、反応の開始時にキシレンに溶解したモノマーの濃度を増加させることによって得た（表２の反応Ｆ）。ＰＦ８ＢＴエマルジョンの光学特性を表３に概説する。

ＰＦ８ＢＴナノ粒子のエマルジョンのＴＥＭ解析は、約２０ｎｍの平均粒径（ｄ_ｎ）を有する球状ナノ粒子の標準的な分布を示した。

＜２．３ ポリ（９，９’−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−ブチルフェニル）ジフェニルアミン）、ＰＦ８ＴＡＡ［ポリ（１−４）］エマルジョンの合成＞
ボロン酸エステル１（０．１１５１ｇ、０．２ｍｍｏｌ）及びジブロモ４（０．０９１８０ｇ、０．２ｍｍｏｌ）モノマーを用いてセクション２．１に記載された方法を繰り返して、ＰＦ８ＴＡＡナノ粒子を含有するエマルジョン（表２の反応Ｇ）を合成した。この場合は、反応を３０℃で４８時間維持した。エマルジョン反応で生成されたポリマーの試料を、モル質量分析のために前述の方法を用いて単離した。生成されたポリマーのモル質量及び形成されたエマルジョンの特性決定を表２に示す。ＵＶ−可視光スペクトル特性及び報告されたＤＬＳ解析を、３ｍｌの水中の粗製エマルジョン１１μＬから得た。エマルジョンの蛍光測定を、λ＝３８０ｎｍにおける励起から得た。

より高濃度のＰＦ８ＴＡＡ［ポリ（１−４）］ナノ粒子を生成するためのさらなるエマルジョン反応は、４倍高濃度のモノマー、キシレン、界面活性剤及び塩基から出発することにより成功裡に完成された。これは、９．５ｍｇ／ｍｌの共役ポリマー材料を含有しているエマルジョンを生成することに等しかった（表２の反応Ｈ）。

１００ｍｌ三口丸底フラスコ中で、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド溶液（水中４０％）（０．６２６８ｇ、１．６ｍｍｏｌ）を、非イオン性界面活性剤、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１０２（１０ｇ、脱イオン中２０ｗｔ％）の水溶液（５０ｍｌ）に添加した。次いで、機械的に撹拌された溶液を通して窒素ガスを吹き込むことによって内容物を３０分間十分に脱気した。次いで、有機溶媒中にモノマーを一緒に混合するために別の１０ｍｌ二口丸底フラスコを使用し、その後反応フラスコに添加した。ボロン酸エステル１（０．４６０４ｇ、０．８ｍｍｏｌ）及びジブロモ４（０．３６７２ｇ、０．８ｍｍｏｌ）をキシレン（８ｍｌ）に溶解した。モノマー溶液を脱気し、次いで、触媒（ＩＰｒ^＊）ＰｄＣｌ_２（ＴＥＡ）（０．０３８ｇ、０．０３２ｍｍｏｌ）を添加し、続いて、得られ溶液をさらに脱気した。モノマー／触媒溶液を、今度は３０℃に維持された主反応フラスコ中において撹拌された界面活性剤／塩基溶液（３００ｒｐｍ）中に移動させるのにシリンジを使用した。内容物を、窒素ガス下３０℃で４８時間機械的に撹拌した。

エマルジョン反応で生成されたポリマーの試料を、モル質量分析のために前述の方法を用いて単離した。生成されたポリマーのモル質量及び形成されたエマルジョンの特性決定を表２に示す。ＵＶ−可視光スペクトル特性及び報告されたＤＬＳ解析を、水８．５ｍｌ中の粗製エマルジョン１２μＬから得た。エマルジョンの蛍光測定を、λ＝３８０ｎｍにおける励起から得た。ＰＦ８ＴＡＡエマルジョンの光学特性を表３に概説する。

ＰＦ８ＴＡＡナノ粒子のエマルジョンのＴＥＭ解析は、２０〜４０ｎｍの間の平均粒径（ｄ_ｎ）を有する球状ナノ粒子の標準的な分布を示した。

＜２．４ ポリ［（９，９−ジオクチルフルオレニル−２，７−ジイル）−ｃｏ−ビチオフェン］、ＰＦ８Ｔ２［ポリ（１−５）］エマルジョンの合成＞
ボロン酸エステル１（０．１１５１ｇ、０．２ｍｍｏｌ）及びジブロモ５（０．０６４８ｇ、０．２ｍｍｏｌ）モノマーを用いて、２．１節に記載された方法を繰り返して、ＰＦ８Ｔ２ナノ粒子を含有するエマルジョン（表２Ａの反応Ｉ）を合成した。エマルジョン反応で生成されたポリマーの試料を、モル質量分析のために前述の方法を用いて単離した。生成されたポリマーのモル質量及び形成されたエマルジョンの特性決定を表２Ａに示す。ＵＶ−可視光スペクトル特性及び報告されたＤＬＳ解析を、水３ｍｌ中の粗製エマルジョン１２μＬから得た。エマルジョンの蛍光測定を、λ＝４６０ｎｍにおける励起から得た。

より高濃度のＰＦ８Ｔ２ナノ粒子は、２倍増量のキシレン及び界面活性剤中の、４倍増量のモノマー及び塩基から出発することにより成功裡に完成された。これは、８．２ｍｇ／ｍｌの共役ポリマー材料を含有しているエマルジョンを生成することに等しかった（表２Ａの反応Ｊ）。ＰＦ８Ｔ２ナノ粒子の光学特性を表２Ｂに概説する。

ＰＦ８Ｔ２ナノ粒子のエマルジョンのＴＥＭ解析は、この合成方法を用いて標準的棒状構造が形成されることを示した。アスペクト比４〜５を有する長さが最大で２００ｎｍまでの棒が観察された。

［実施例３］
＜ポリフルオレン（ＰＦＯ）及びポリ（９，９’−ジオクチルフルオレン−ｃｏ−ベンゾチアジアゾール）（ＰＦ８ＢＴ）のナノ粒子の調製＞
［全般的なミニエマルジョンの手順］
ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ、２５０ｍｇ）及び脱イオン水（２５ｍＬ）をＳｃｈｌｅｎｋチューブに移し、得られた溶液を、２０分間アルゴンを吹き込むことによって脱気した。モノマーＡ及びＢ（表３を参照）をトルエン（１ｍＬ）に溶解し、これにヘキサデカン（７８μＬ）も添加し、この溶液を同様に５分間脱気した。触媒（表３を参照）をモノマー溶液に添加し、次いでこれを反応容器に移した。反応混合物を、氷浴で冷却しながら、超音波処理（Ｃｏｌｅ Ｐａｒｍｅｒ ７５０Ｗ超音波発生装置、マイクロチップを使用、出力４０％）によって２分間乳化した。Ｓｃｈｌｅｎｋチューブを再封止し、ミニエマルジョンを反応温度（表３を参照）まで加熱し、１６時間撹拌した。室温まで冷却後、反応容器のふたを取り外し、残留有機溶媒を除去するために、エマルジョンを５時間撹拌した。残留ＳＤＳを除去するために、エマルジョンを２５ＫＤａ ＭＷＣＯを有する透析チューブに移し、水と接触させて７日間透析した（水を１日当たり２回交換した）。

［動的光散乱（ＤＬＳ）解析］
ＤＬＳ解析用のナノ粒子を調製するために、１００μＬの水性分散体を９００μＬの脱イオン水で希釈し、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳを用いて粒径を測定した。

［ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）解析］
各試料のナノ粒子を含む線状ポリマーを、２５０μＬの水性分散体を蒸発乾固させることによって単離し、次いで残渣をＴＨＦ（１．５ｍＬ）に溶解した。この溶液を、０．４５μｍフィルターを通したろ過によって、不溶性の界面活性剤（ＳＤＳ）を除去した。ゲル浸透クロマトグラフィーを、２×ＰＬゲル１０μｍ Ｍｉｘｅｄ−Ｂ及びＰＬゲル５００Ａカラム、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＶＥ３５８０ ＲＩ検出器及びＶＥ ３２４０ ＵＶ／ＶＩＳ ５０マルチチャネル検出器を用いた、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＧＰＣｍａｘ ＶＥ２００１溶媒／サンプルモジュールを使用して３５℃で実施した。流量は１ｍＬ／分であり、システムをＡｇｉｌｅｎｔ製の２００〜１８０×１０^４ｇ／ｍｏｌの範囲の多分散度の低いポリスチレン標準物質で校正した。解析した試料は、フローマーカーとしてｎ−ドデカンを含有していた。

［光物理的な特性決定］
ＵＶ−可視光吸収及び光ルミネセンススペクトルの測定のために、調製されたままのナノ粒子分散体の試料を、λ_ａｂｓにおける光学密度が＜１になるまで脱イオン水で希釈した。ナノ粒子分散体のＵＶ−可視光吸収スペクトルをＶａｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５５ ５０００ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計により室温で記録した。その蛍光スペクトルを、ＴＨＦ（線状ポリマー）または水（ナノ粒子）中のいずれかで室温においてＶａｒｉａｎ Ｃａｒｙ Ｅｃｌｉｐｓｅ蛍光光度計で記録した。

結果を図２に示す。

［実施例４］
＜ＰＦＯをベースとする緑色及び赤色発光共役ポリマーナノ粒子（ＣＰＮ）の合成＞
緑色（ＰＦＯ−ＢＴ）及び赤色発光（ＰＦＯ−ＤＢＴ）を有するＰＦＯをベースとする一連の共役ポリマーナノ粒子（ＣＰＮ）を、９，９−ジオクチル−９Ｈ−フルオレン−２，７−ジボロン酸ビス（ピナコール）エステル（Ａ）と、９，９−ジオクチル−２，７−ジブロモフルオレン（Ｂ）、及びアクセプター単位として、異なる添加量の４，７−ジブロモ−２，１，３−ベンゾチアジアゾール（Ｃ）または４，７−ビス（２−ブロモ−５−チエニル）−２，１，３−ベンゾチアジアゾール（Ｄ）との鈴木カップリングを介したミニエマルジョン重合によって合成した。

［全般的なミニエマルジョンの手順］
Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中で、アルゴン下、ドデシル硫酸ナトリウム（５０ｍｇ）を脱イオン水（１０ｍＬ）に溶解した。溶液を、アルゴンを吹き込むことによって３０分間脱気した。別のフラスコ中で、モノマーＡ（５８．６ｍｇ、９．１２×１０^−２ｍｍｏｌ）、モノマーＢ及びモノマーＣまたはＤ（表６中の量）をトルエン（１ｍＬ）に溶解し、これにヘキサデカン（７８μＬ）を添加し、混合物を、アルゴンを吹き込むことによって５分間脱気した。この時間後、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（２．２ｍｇ、９．１３×１０^−３ｍｍｏｌ）をモノマー混合物に添加し、次いで、これをＳＤＳ溶液に注入した。ミニエマルジョン化を促進するために、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブを氷浴に収容し、混合物を、マイクロチップを備えた超音波発生装置（Ｃｏｌｅ Ｐａｒｍｅｒ ７５０ Ｗ超音波発生装置、振幅２２％）を用いて２分間超音波処理をした。チューブを再封止し、次いで最大７２℃まで加熱した。この温度に達したあと、水酸化ナトリウム１Ｍ水溶液（３６５μＬ）を添加し、反応混合物を１６時間撹拌した。室温に到るまで冷却した後、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブを開け、混合物を５時間撹拌して、残留トルエンを除去した。ＳＤＳを除去するために、４００μＬの得られたミニエマルジョンを１．６ｍＬの脱イオン水で希釈し、あらかじめ水（２×２ｍＬ）で洗浄したＡｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ−２（２０ｍｇ）を添加した。混合物を室温で２時間撹拌し、Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ−２を除去した。Ａｍｂｅｒｌｉｔｅ ＸＡＤ−２による処理を、混合物を振とうしたとき、泡の形成がもはや観察されなくなるまで繰り返した。

ＤＬＳにより粒径を決定するために、ＳＤＳ除去後の各試料６０μＬを、１ｍＬの脱イオン水で希釈し、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳを用いて評価を実施した。

ミニエマルジョンから得られたポリマーの分子量を、ＴＨＦ中のゲル浸透クロマトグラフィーによって決定した。７５０μＬの粗製ミニエマルジョンを１．５ｍＬエッペンドルフチューブに添加し、チューブにメタノールを充填することによってポリマーを単離した。試料を１４，０００ｒｐｍで１０分間遠心分離し、デカンテーションした。各試料に対して得られた沈殿物を乾燥し、ＴＨＦ（１ｍＬ）に溶解し、次いで、０．４５μｍのフィルターを通してろ過した。フローマーカーとしてｎ−ドデカンを添加後、２×ＰＬゲル１０μｍ Ｍｉｘｅｄ−Ｂ及びＰＬゲル５００Ａカラム、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＶＥ３５８０ ＲＩ検出器及びＶＥ ３２４０ ＵＶ／ＶＩＳ ５０ マルチチャネル検出器を備えた、Ｖｉｓｃｏｔｅｋ ＧＰＣｍａｘ ＶＥ２００１溶媒／サンプルモジュールを用いてＧＰＣ測定を実施した。流量は、１ｍＬ／分であり、システムをＡｇｉｌｅｎｔ製の２００〜１８０×１０４ｇ／ｍｏｌの範囲の多分散度の低いポリスチレン標準物質で校正した。

ＰＦＯ−ＢＴ及びＰＦＯ−ＤＢＴナノ粒子の分子量及び粒径を表７に示す。

ＣＰＮの水性分散体のＵＶ−可視光吸収スペクトルを、Ｖａｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５５ ５０００ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計を用いて記録した。同じ試料の蛍光スペクトルを、緑色及び赤色発光ＣＰＮに対して、それぞれλ＝３９０ｎｍ及びλ＝４０５ｎｍの励起波長で、室温でＶａｒｉａｎ Ｃａｒｙ Ｅｃｌｉｐｓｅ蛍光光度計により記録した。蛍光量子収率（ＱＹ）を、検出器として使用した、光子カウンテングモードで作動する冷却されたＲ９２８Ｐ光電子増倍管を備えた励起及び発光の２つのモノクロメーターで構成された、Ｆｌｕｏｒｏｌｏｇ ３−２２−ｉＨＲ（Ｈｏｒｉｂａ）分光蛍光光度計に装着された積分球を用いて決定した。光物理的な特性を表８に示す。

［実施例５］
＜ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）（Ｐ３ＨＴ）ナノ粒子の合成＞
Ｐ３ＨＴナノ粒子を、ミニエマルジョン重合を用いた鈴木カップリングを介して、Ｂｒ及びＭＩＤＡボロナートで官能化されたＡ−Ｂタイプのモノマーから合成した。

Ｓｃｈｌｅｎｋチューブ中で、ドデシル硫酸ナトリウム（５０ｍｇ）を、アルゴン下脱イオン水（１０ｍＬ）に溶解した。溶液を、アルゴンを吹き込むことによって３０分間脱気した。別のＳｃｈｌｅｎｋフラスコ中に、モノマーＡ（７５ｍｇ、０．１８７ｍｍｏｌ）及びヘキサデカン（７８μＬ）を添加した。モノマーを含有するフラスコをグローブボックスに収容し、次いでＰｄ_２（ｄｂａ）_３（４．３ｍｇ、４．６５×１０^−３ｍｏｌ）、ＳＰｈｏｓ（３．９ｍｇ、９．３×１０^−３ｍｏｌ）及び１ｍＬの脱気したトルエンを添加した。得られた溶液を、アルゴンを吹き込むことによってさらに１０分間脱気した。この時間後、モノマー混合物を、撹拌下ＳＤＳ溶液に注入した。ミニエマルジョン化を促進するために、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブを氷浴に収容し、混合物を、マイクロチップを備えた超音波発生装置（Ｃｏｌｅ Ｐａｒｍｅｒ ７５０ Ｗ超音波発生装置、振幅２２％）を用いて２分間超音波処理をした。チューブを再封止し、次いで最大で５５℃または７２℃まで加熱した。所望の温度に達したあと、リン酸カリウム１Ｍ水溶液（３７５μＬ）を添加し、反応混合物を２０時間撹拌した。室温に到るまで冷却した後、Ｓｃｈｌｅｎｋチューブを開け、混合物を５時間撹拌して、残留トルエンを除去した。

ＤＬＳによって粒径を決定するために、各粗試料６０μＬを、１ｍＬの脱イオン水で希釈し、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳを用いて評価を実施した。

ミニエマルジョンから得られたポリマーの分子量を、実施例４で説明したように、ＴＨＦ中のゲル浸透クロマトグラフィーによって決定した。

ＣＰＮの水性分散体のＵＶ−可視光吸収スペクトルを、実施例４で言及したように、Ｖａｒｉａｎ Ｃａｒｙ ５５ ５０００ＵＶ−Ｖｉｓ−ＮＩＲ分光光度計を用いて記録した。

Ｐ３ＨＴナノ粒子の分子量、粒径及び吸収極大を表９に示す。

［実施例６］
＜ナノ粒子及び線状のＰＢＴＴＴをベースとするデバイスの製造及び特性決定＞
トップゲート／ボトムコンタクト型ＯＦＥＴの概略図を図３に示す。

トップゲート／ボトムコンタクト型デバイスを、以下の方法により製造した。ガラス基板を、メタノール、アセトン及びイソプロパノールによる逐次のすすぎによって清浄にし、続いて窒素フロー下で乾燥した。次いで、ガラス基板をＵＶ／オゾンに２０分間、及び酸素プラズマ（６０Ｗ）に２分間曝露した。３ｎｍのＣｒを熱蒸着させ、続いて４０ｎｍのＡｕを蒸着させた。基板をペンタフルオロベンゼンチオール（ＰＦＢＴ）のエタノール溶液に２４時間浸漬して、分子がチオラート結合によって金に化学吸着された自己組織化単分子層（ＳＡＭ）を形成させた。ＳＡＭで被覆された基体を、物理吸着された物質を除去するために溶媒ですすいだ後、水中のナノ粒子ＰＢＴＴＴ（１０ｍｇ／ｍｌ、周囲温度）または１，２−ジクロロベンゼン中の線状のＰＢＴＴＴ（７ｍｇ／ｍｌ、１００℃に加熱された）を、それぞれ、周囲条件下で、または窒素グローブボックス中で、２０００ｒｐｍで１分間スピンコートし、続いて１６０℃で２０分間アニーリングした。次に、ポリ（１，１，２，４，４，５，５，６，７，７−デカフルオロ−３−オキサ−１，６−ヘプタジエン）、（２００μｌ、ペルフルオロトリブチルアミン中９ｗｔ％溶液）を、周囲条件下、３０００ｒｐｍで１分間スピンコートした。次いで、基板を１００℃で４０分間乾燥し、Ａｌトップゲート（７０ｎｍ）を、シャドーマスクを通して高真空条件下（＜１０^−６Ｔｏｒｒ）で、基板上に熱蒸着した。これらのデバイスにおいて、チャネル長Ｌ及びチャネル幅Ｗは、それぞれ、６０μｍ及び１ｍｍであった。次いで、ソースとドレイン接点を、等方性アルゴンプラズマエッチング（１００Ｗ、２０分）によって隔てた。これらのデバイスからの例の伝達曲線を図４及び５に示す。

線状のＰＢＴＴＴ及びナノ粒子ＰＢＴＴＴのトランジスタの両方に対する、計算されたパラメーターを表１０に示す。

［参考文献］
(1) McCulloch, I.; Heeney, M.; Bailey, C.; Genevicius, K.; MacDonald, I.; Shkunov, M.; Sparrowe, D.; Tierney, S.; Wagner, R.; Zhang, W.; Chabinyc, M. L.; Kline, R. J.; McGehee, M. D.; Toney, M. F. Nat. Mater. 2006, 5, 328.
(2) Li, J.; Zhao, Y.; Tan, H. S.; Guo, Y.; Di, C.-A.; Yu, G.; Liu, Y.; Lin, M.; Lim, S. H.; Zhou, Y.; Su, H.; Ong, B. S. Sci. Rep. 2012.

Claims (20)

1. 水性媒体中に分散された複数のナノ粒子を含む水性組成物であって、
   （ｉ）前記ナノ粒子が、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから形成されたコアを含み、
   （ｉｉ）前記ナノ粒子の粒径が、４００ｎｍ未満であり、
   （ｉｉｉ）前記水性媒体中の前記ナノ粒子の濃度が、１２ｍＭ以上であり、
   前記非架橋のπ共役有機ポリマーが、炭素−炭素の三重結合を含まない真性半導体である、水性組成物。
2. 前記ナノ粒子の前記コアが、前記１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから本質的になるものである、請求項１に記載の水性組成物。
3. 前記非架橋のπ共役有機ポリマーのポリマー骨格が、荷電されていないものである、請求項１または請求項２に記載の水性組成物。
4. 前記ナノ粒子のコアが、安定剤で覆われている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水性組成物。
5. 前記非架橋のπ共役有機ポリマー中に存在するモノマー単位が、
   ［ここで、式中、Ｒ、Ｒ_１及びＲ_２は、水素、または有機置換基（例えば、１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個もしくは複数のヘテロ原子（例えば、Ｎ、Ｏ、Ｓ、ＳｉまたはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）であり、
   Ｍは、金属（例えば、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｃｕ、ＰｄまたはＡｕ）であり、
   Ｌは、リガンド（例えば、ハロゲン化物、または１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個もしくは複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、ＳｉまたはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）であり、
   上記構造は、それぞれ、１個または複数の有機置換基（例えば、１〜３０個の炭素原子を場合により含み、１個もしくは複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、ＳｉまたはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基、または芳香族もしくはヘテロ芳香族基）で場合によりさらに置換されている。］
   からなる群より選択される、請求項１に記載の水性組成物。
6. 前記非架橋のπ共役有機ポリマー中に存在するモノマー単位が、
   ［ここで、式中、Ｒ、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６及びＲ_７は、それぞれ独立に、水素、または１〜３０個の炭素原子を含み、１個もしくは複数のヘテロ原子（例えばＮ、Ｏ、Ｓ、ＳｉまたはＰ）を場合により含むヒドロカルビル置換基から選択されるものであり、
   ａは、０、１、２または３であり、ｂは、０、１、２または３であり、ｃ及びｄは、０、１または２であり、ｅ及びｆは、０または１であり、ｘは、０、１、２、３または４であり、
   ｙは、０、１、２、３または４であり、ｚは、０、１、２、３または４である。］
   からなる群より選択される、請求項１に記載の水性組成物。
7. 前記水性媒体が水である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水性組成物。
8. 前記ナノ粒子のサイズが、３０〜３００ｎｍの範囲内である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水性組成物。
9. 前記水性媒体中の前記ナノ粒子の濃度が、１５ｍＭ以上である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の水性組成物。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の水性組成物を形成する方法であって、
    （ｉ）乳化重合またはミニエマルジョン重合技術により前記ナノ粒子を形成して、ナノ粒子の水性懸濁液を形成するステップと、
    （ｉｉ）前記ナノ粒子の懸濁液を場合により精製するステップと
    を含む方法。
11. 前記ナノ粒子が、Ｓｔｉｌｌｅ反応または鈴木重合反応によって形成されている、請求項１０に記載の方法。
12. １種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーを含むナノ粒子であって、
    （ｉ）有機溶媒（例えば、室温のクロロベンゼン）中の溶解度が１０ｍｇ／ｍｌ未満である、１種または複数の非架橋のπ共役有機ポリマーから形成されてなり、
    （ｉｉ）４００ｎｍ未満の粒径を有する、
    ナノ粒子。
13. 前記非架橋のπ共役有機ポリマー中に存在するモノマー単位が、式：
    （ここで、式中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、ｎ、ｃ、ｄ、ｅ及びｆは、請求項２に記載のものである。）
    を有する、請求項１２に記載のナノ粒子。
14. 前記非架橋のπ共役ポリマー中に存在するモノマー単位が、式：
    （ここで、式中、Ｒ_１、Ｒ_２及びｎは、請求項２に記載のものである。）
    を有する、請求項１２に記載のナノ粒子。
15. 前記ナノ粒子のサイズが、３０〜３００ｎｍの範囲内である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のナノ粒子。
16. 有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品を調製する方法であって、
    （ｉ）請求項１〜６のいずれか一項に記載のナノ粒子を含む水性組成物を、基板上に堆積させるステップと、
    （ｉｉ）前記基板を前記ナノ粒子のガラス転移温度（Ｔｇ）を超える温度まで加熱して、前記基板上にπ共役有機ポリマーの膜を形成するステップと
    を含む方法。
17. 請求項１６に記載の方法により得られた有機半導体膜。
18. 有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品を調製するための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の水性組成物、または請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のナノ粒子の使用。
19. 請求項１６に記載の方法により得られた有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品。
20. 請求項１７に記載の有機半導体膜を含む、有機半導体または光起電性デバイスもしくは部品。