JP2019522609A

JP2019522609A - 高輝度ナノ構造体のためのコア／シェル量子ドット形態の改良法

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Publication number: JP2019522609A
Application number: JP2018560089A
Authority: JP
Inventors: グオ，ウェンツァオ; イッペン，クリスチャン; ホッツ，チャールズ; ビーラー，ローズ; リンチ，ジャレド; カン，シハイ; トルスキアー，ジョナサン; トゥ，ミンフ
Original assignee: ナノシス・インク．
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2019-08-15
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP7062600B2; CN109312228A; US10316250B2; CA3024169A1; KR20190010608A; AU2017267735A1; WO2017201386A1; AU2017267735B2; EP3458545A1; US20170335187A1; EP3458545B1; CN109312228B; KR102481314B1

Abstract

ナノ結晶コアを含む高輝度ナノ構造体、特に、高輝度量子ドットが提供される。また、ナノ結晶コアに酸エッチング工程、アニーリング工程、または酸エッチング工程とアニーリング工程の組合せを施すことを含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法も提供される。【選択図】図３

Description

ナノ結晶コアを含む高輝度ナノ構造体、特に、高輝度量子ドットが提供される。また、ナノ結晶コアに酸エッチング工程、アニーリング工程、または酸エッチング工程とアニーリング工程の組合せを施すことを含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法も提供される。

半導体ナノ構造体は、様々な電子デバイスおよび光学デバイスに内蔵することができる。このようなナノ構造体の電気的および光学的特性は、それらの組成、形状、およびサイズによって異なる。例えば、半導体ナノ粒子のサイズ調整可能な特性には、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、およびバイオメディカル標識などの用途に大きな関心が寄せられている。高輝度ナノ構造体は、このような用途に特に望ましい。

量子ドットは、一般にＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、および／またはＩＶ−ＩＶ族の数百〜数千の原子から構成されるナノメーターサイズのクラスターである。量子ドットの物理的寸法は、量子隔離効果と呼ばれる現象をもたらす特性である励起子ボーア半径の尺度である。量子隔離効果は、バルク固体でも分子レベルでも見られない特性である、量子ドットの光学的および電子的特性を調整する能力につながる。非特許文献１。

量子ドットの無機シェル被覆は、それらの電子工学的構造体を調整する一般的アプローチである。加えて、無機シェルの付着は、表面欠陥の不動態化によってよりロバストな粒子を生産することができる。非特許文献２。例えば、励起子がコア内に隔離された構造体を得るために、ＺｎＳなどのバンドギャップの大きな半導体材料のシェルを、ＣｄＳｅまたはＩｎＰなどのバンドギャップの小さなコアに付着させることができる。このアプローチにより、放射再結合の確率が高まり、量子収率が１００％に近い極めて有効な量子ドット合成が可能となる。

バンドギャップの小さなコアにバンドギャップの大きな半導体材料のシェルが付着されたコアシェル量子ドットもやはり分解機構を受けやすく、これはナノメーター未満の薄いシェルは環境因子への電荷移動を十分に抑制しないからである。数ナノメーターの薄いシェル被覆は、トンネリングまたは励起子移動の確率を引き下げ、従って、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ系に関して実証されている所見であるが、薄いシェル被覆は安定性を改善すると考えられる。

量子ドットの組成によらず、ほとんどの量子ドットは、励起光子に継続的に曝された後には元の高い量子収率を保持していない。多重シェルおよび薄いシェルなどの精巧なシェル形成工学は、コア内の搬送波機能が量子ドットの表面から離れ、光誘導性の量子ドット劣化の緩和に有効であった。

ＬＥＤおよびディスプレーなどの用途でナノ構造体の最大限の能力を利用するためには、ナノ構造体は同時に五つの規準を満たす必要がある：狭くかつ対称の発光スペクトル、高いフォトルミネセンス（ＰＬ）量子収率（ＱＹ）、高い光学安定性、環境に優しい材料、および低コストの大量生産法。高放射性で色調整可能な量子ドットに関するこれまでのほとんどの研究は、カドミウム、水銀、または鉛を含有する材料に集中していた。非特許文献３。しかし、カドミウム、水銀、または鉛などの有毒材料がヒトの健康および環境に重大な脅威となるという懸念が高まっており、欧州連合の特定有害物質使用制限指令（ＲｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｆＨａｚａｒｄｏｕｓＳｕｂｓｔａｎｃｅｓｒｕｌｅｓ）は、微量を超えるこれらの材料を含有する家電を禁止している。従って、ＬＥＤおよびディスプレーの生産のためにカドミウム、水銀、および鉛不含の材料を生産する必要がある。

リン化インジウムに基づくカドミウム不含量子ドットは、原型のセレン化カドミウム量子ドットよりも本質的に安定性が低い。価電子帯および伝導帯エネルギーレベルが高いほど、ＩｎＰ量子ドットは励起量子ドットから酸素への電子移動によってより光酸化を受けやすくなるとともに、励起量子ドットの空孔状態を再充填し得る、従って、励起子の放射再結合を抑制するアミンまたはチオールなどの電子供与物質によるフォトルミネセンス消光を受けやすくなる。ＩｎＰコアをＺｎＳｅおよび／またはＺｎＳシェルで被覆することによるコア／シェル構造体、例えば、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳの形成は、ＩｎＰナノ粒子の光学特性を増強および調整するための一般的なアプローチであり、また、ディスプレー用途で使用した場合にＩｎＰ量子ドットをより安定にする。例えば、非特許文献４；非特許文献５；および非特許文献６参照。

量子ドットの発光特性を利用するためにはコア／シェル構造体の形成が必要であることは普遍的に受け入れられている。コアの周囲に完全なシェル材料を成長させることは最新技術である。得られたコア／シェルドットは、球形の単結晶でなければならない。このようなコア／シェルドットは、通常、高い量子収率（ＱＹ）と過酷な適用条件下で良好な安定性を提供する。理想的なコア／シェル構造体の形成に必要な３つの基本要件がある：コアは狭いサイズ分布、球形を有し、界面欠陥が少なくなければならない。理想的なシェル形成材料は、コア材料よりもバンドギャップが大きくなければならず、かつ、コア材料と不釣り合いな小さい結晶格子を持たなければならない。

図１に示されるように、ＩｎＰコアとＺｎＳｅおよびＺｎＳシェルを有する量子ドットのＴＥＭ画像は、不十分な形態、すなわち、不十分なサイズ分布、とがった角、および多くの結晶ファセットを有する量子ドットを示す。この不十分な形態は、ＩｎＰコアがシェル形成材料によって均一に被覆されなかったことを示す。コアナノ粒子上でのシェルの成長中、シェルの結晶構造および形態は、コアの構造および形態で始まる傾向にある。従って、コアの不規則性は結果として得られるコア／シェルナノ粒子に持ち越される場合がある。

非特許文献７は、フッ素化合物の使用によるＩｎＰナノ結晶のフォトルミネセンス効率の改善を開示している。Ｔａｌａｐｉｎにより開示された方法では、サイズ選択的沈降とその後のＨＦ処理とロングパスフィルターを用いた照明の組合せを用い、バンド端発光がおよそ１．７ｎｍから６．５ｎｍまで調整可能なＩｎＰナノ結晶の単分散画分の再現性ある作製を可能とした。Ｔａｌａｐｉｎで使用されたエッチング法は、燐光体のダングリングボンドを効果的に除去した。残念なことに、非特許文献８で説明されたように、シェル成長の前にＩｎＰコアを予めエッチングすると、残留するフッ素が量子ドットの表面を遮断するので、不十分なコア／シェル構造体となった。

ナノ粒子のためにコア材料の形態を改善する合成方法を見出す必要がある。本発明は、球形度が実質的に改善された量子ドットを生産するために適用可能な方法を提供する。本発明は、酸エッチングおよび／またはアニーリング処理を用いた量子ドットコアの処理に焦点を当てる。この処理により、表面欠陥が少なく、より良好な形態を有するコアが得られる。処理済みのコアをシェル形成材料で被覆した後には、例えば、ＺｎＳｅ／ＺｎＳ、ＣａＳｅ／ＺｎＳＳｅ／ＺｎＳ、およびＩｎＰ／ＺｎＳｅＳ／ＺｎＳなどの高輝度球形コア／シェルドットが形成される。

Ｍｕｓｈｏｎｇａ，Ｐ．ら「ＩｎｄｉｕｍＰｈｏｓｐｈｉｄｅ−ＢａｓｅｄＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｊ．Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２０１２：ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ８６９２８４（２０１２）。Ｚｉｅｇｌｅｒ，Ｊ．ら「ＳｉｌｉｃａｃｏａｔｅｄＩｎＰ／ＺｎＳＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓａｓＣｏｎｖｅｒｔｅｒＭａｔｅｒｉａｌｉｎＷｈｉｔｅＬＥＤｓ」Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．２０：４０６８−４０７３（２００８）Ｗａｎｇ，Ａ．ら「Ｂｒｉｇｈｔ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ａｎｄｃｏｌｏｒ−ｓｔａｂｌｅｖｉｏｌｅｔＺｎＳｅ−ｂａｓｅｄｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ」Ｎａｎｏｓｃａｌｅ７：２９５１−２９５９（２０１５）Ｃｈｉｂｌｉ，Ｈ．ら「ＣｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆＩｎＰ／ＺｎＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｒｅｌａｔｅｄｔｏｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ」Ｎａｎｏｓｃａｌｅ３：２５５２−２５５９（２０１１）Ｂｌａｃｋｂｕｒｎ，Ｊ．Ｌ．ら「ＥｌｅｃｔｒｏｎａｎｄＨｏｌｅＴｒａｎｓｆｅｒｆｒｏｍＩｎｄｉｕｍＰｈｏｓｐｈｉｄｅＱｕａｎｔｕｍＤｏｔｓ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０９：２６２５−２６３１（２００５）Ｓｅｌｍａｒｔｅｎ，Ｄ．ら「ＱｕｅｎｃｈｉｎｇｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＱｕａｎｔｕｍＤｏｔＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅｂｙａ π−ＣｏｎｊｕｇａｔｅｄＰｏｌｙｍｅｒ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０９：１５９２７−１５９３３（２００５）Ｔａｌａｐｉｎ，Ｄ．Ｖ．ら「ＥｔｃｈｉｎｇｏｆＣｏｌｌｏｄｉａｌＩｎＰＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈＦｌｕｏｒｉｄｅｓ：ＰｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌＮａｔｕｒｅｏｆｔｈｅＰｒｏｃｅｓｓＲｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎＨｉｇｈＰｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０６：１２６５９−１２６６３（２００２）Ｍｕｓｈｏｎｇａ，Ｐ．らＪ．Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２０１２：ＡｒｔｉｃｌｅＩＤ８６９２８４（２０１２）

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを有機酸と接触させる工程、ここで、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は約１：１〜約１：１０００の間である；および
（ｂ）（ａ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体を生産する方法を対象とする。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアは、ＩｎＰ、ＩｎＺｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｓＰナノ結晶である。いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアは、ＩｎＰナノ結晶である。

いくつかの実施形態では、前記有機酸は、カルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である。いくつかの実施形態では、前記有機酸は、ラウリン酸、ヘキサン酸、オレイン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、オクチルホスホン酸、２−エチルヘキサン酸、ミリスチン酸、デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、前記有機酸は、ラウリン酸である。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶および有機酸の加熱は、約１分〜約６時間の間行われる。いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアおよび有機酸の加熱は、約１０分〜約５０分の間行われる。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアおよび有機酸の加熱は、約５０℃〜約１００℃の間の温度である。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は、約１：２〜約１：１０００の間である。いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は、約１：５〜約１：１０００の間である。

いくつかの実施形態では、生産されるナノ構造体は、実質的に球形である。いくつかの実施形態では、（ｂ）で生産されるナノ構造体は、（ａ）の出発ナノ結晶コアに比べて球形度の増大を示す。いくつかの実施形態では、生産されるナノ構造体は、出発ナノ結晶コアに比べて約１％〜約１０％の間の球形度の増大を示す。

いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体は、精製を行わずにその後の工程で使用される。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを有機酸と接触させる工程、ここで、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は約１：１〜約１：１０００の間である；
（ｂ）（ａ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程；および
（ｃ）（ｂ）のナノ構造体を約２００℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱する工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法を対象とする。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを有機酸と接触させる工程、ここで、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は約１：１〜約１：１０００の間である；
（ｂ）（ａ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程；
（ｃ）（ｂ）のナノ構造体を約２００℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱する工程；
（ｄ）（ｃ）のナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱して、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法を対象とする。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを有機酸と接触させる工程、ここで、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は約１：１〜約１：１０００の間である；
（ｂ）（ａ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程；
（ｃ）（ｂ）のナノ構造体が約２００℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱する工程；
（ｄ）（ｂ）のナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱して、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法を対象とする。

いくつかの実施形態では、前記シェル材料は、亜鉛源、硫黄源、セレン源、およびテルル源のうち少なくとも二つを含む。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体は、１０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する。いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体は、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体は、７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体は、７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。

いくつかの実施形態では、前記有機酸はラウリン酸であり、前記ナノ結晶コアおよび有機酸の加熱は約１０分〜５０分の間行われ、かつ、前記ナノ結晶コアおよび有機酸の加熱は約５０℃〜約１００℃の間の温度である。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法を提供する。

いくつかの実施形態では、加熱は、約１分〜約２００分の間行われる。いくつかの実施形態では、加熱は、約１０分〜約５０分の間行われる。

いくつかの実施形態では、加熱は、約１５０℃〜約３００℃の間の温度である。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程；
（ｂ）生産されたナノ構造体を有機酸と接触させる工程；および
（ｃ）（ｂ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱してナノ構造体を得る工程
を含むナノ構造体の球形度を増大させる方法を提供する。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱して、出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程；
（ｂ）生産されたナノ構造体を有機酸と接触させる工程；
（ｃ）（ｂ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱してナノ構造体を得る工程；
（ｄ）生産されたナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱して、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法を提供する。

いくつかの実施形態では、前記シェル材料は、亜鉛源、硫黄源、セレン源、およびテルル源のうち少なくとも一つを含む。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、１０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する。いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、７０％〜９９％の間の量子収率を示す。いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、７５％〜９９％の間の量子収率を示す。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアは、約２００℃〜３００℃の間の温度で約１分〜２００分の間加熱される。

本発明は、
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱してナノ構造体を得る工程；
（ｂ）生産されたナノ構造体をシェル材料で接触させる工程；および
（ｃ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱して、少なくとも一つのシェルを有するナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体を生産する方法を提供する。

いくつかの実施形態では、前記ナノ結晶コアは、ＩｎＰ、ＩｎＺｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｓＰナノ結晶である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶コアは、ＩｎＰナノ結晶である。

いくつかの実施形態では、（ｃ）で生産されるナノ構造体は、実質的に球形である。いくつかの実施形態では、（ｃ）で生産されるナノ構造体は、（ａ）の出発ナノ結晶コアに比べて球形度の増大を示す。いくつかの実施形態では、（ｃ）で生産されるナノ構造体は、（ａ）の出発ナノ結晶コアに比べて約１％〜約１０％の間の球形度の増大を示す。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。いくつかの実施形態では、少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体は、７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。

本発明は、少なくとも一つのシェルを含むナノ構造体の集団であって、実質的に球形であり、かつ、１０ｎｍ〜６０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する集団を提供する。いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体の集団は、１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する。

いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体の集団は、完全球形から約１％〜約８％の間のばらつきがある。

いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体の集団は、完全球形から約１％〜約４％の間のばらつきがある。

いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体の集団は、７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。いくつかの実施形態では、前記ナノ構造体の集団は、７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。

図１は、コアエッチ工程を行わずに作製されたＺｎＳｅシェルおよびＺｎＳシェルを有するＩｎＰ量子ドットの透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）である。図１に示されるように、これらの量子ドットは、不十分なサイズ分布、とがった角、および多くの結晶ファセットを有する。図２は、（Ａ）酸エッチング工程前および（Ｂ）酸エッチング工程後の緑色ＩｎＰコアのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルである。図２に示されるように、第一励起子ピークの吸収は酸エッチング処理後に４７４．５ｎｍから４５５．５ｎｍへ青方偏移し、これはＩｎＰコアのサイズの縮小を示す。図３は、酸エッチング工程前（点線）および酸エッチング工程後（実線）の緑色ＩｎＰコアのＵＶ−Ｖｉｓスペクトルである。図３に示されるように、第一励起子ピークの吸収は、酸エッチング処理後に４６５ｎｍから４５０ｎｍへ青方偏移する。図４は、ラウリン酸溶液中、（ａ）１５０℃、（ｂ）２３０℃、および（ｃ）２９５℃の温度で１５分間のアニーリング後のＣｄＳｅ量子ドットのＴＥＭ画像である。図４に示されるように、（ｃ）においてより高温でアニーリングされたＣｄＳｅ量子ドットは、（ａ）においてより低温でアニーリングされたものに比べて増大した球形度を有する。

定義
そうではないことが定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の熟練者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。以下の定義は当業者を補い、本願に向けられ、いずれの関連するまたは無関連のケースにも、例えば、本願の権利者が所有するいずれの特許または特許出願にも帰属されるものではない。本明細書に記載されるものと類似または等価のいずれの方法および材料も本発明の試験のための実施において使用することができるが、本明細書には好ましい材料および方法が記載される。従って、本明細書で使用される技術用語は、特定の実施形態だけを述べるためのものではなく、限定を意図するものではない。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈がそうではないことを明示しない限り、複数の指示語を含む。従って、例えば、「ナノ構造体」という場合には、複数のかかるナノ構造体を含むなどである。

「約」という用語は、本明細書で使用される場合、所与の量の値がそのように記載される値の±１０％、または場合により値の±５％、またはいくつかの実施形態では、値の±１％変動することを示す。例えば、「約１００ｎｍ」は、９０ｎｍ〜１１０ｎｍ（含む）の範囲のサイズを包含する。

「ナノ構造体」は、約５００ｎｍ未満の寸法を有する少なくとも一つの領域または特徴的寸法を有する構造体である。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。一般に、領域または特徴的寸法は、構造体の最小軸に沿ったものである。このような構造体の例としては、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ構造体、ナノテトラポッド、トリポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、量子ドット、およびナノ粒子などが含まれる。ナノ構造体は、例えば、実質的に結晶性、実質的に単結晶性、多結晶性、非晶質、またはそれらの組合せであり得る。いくつかの実施形態では、ナノ構造体の三寸法のそれぞれは、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。

「ヘテロ構造体」という用語は、ナノ構造体に関して使用される場合、少なくとも二つの異なる、および／または識別可能な材料種を特徴とするナノ構造体を指す。一般に、ナノ構造体の一領域は第一の材料種を含み、そのナノ構造体の第二の領域は第二の材料種を含む。特定の実施形態では、ナノ構造体は、第一の材料のコアと第二の（または第三などの）材料の少なくとも一つのシェルを含み、異なる材料種が、例えば、ナノワイヤの長軸、分岐ナノワイヤのアームの長軸、またはナノ結晶の中心の周囲に放射状に分布している。シェルは、完全である必要はないが、シェルと見なされるように、またはナノ構造体の場合にはヘテロ構造体と見なされるように、隣接する材料を覆うことができ、例えば、ある材料のコアが第二の材料の小島で覆われていることを特徴とするナノ結晶はヘテロ構造体である。他の実施形態では、異なる材料種がナノ構造体内の異なる場所に、例えば、ナノワイヤの主（長）軸に沿ってまたは分岐ナノワイヤのアームの長軸に沿って分布される。ヘテロ構造体内の異なる領域は全く異なる材料を含むことができ、または異なる領域は、異なるドーパントもしくは異なる濃度の同じドーパントを含む基材（例えばケイ素）を含むことができる。

本明細書で使用される場合、ナノ構造体の「直径」は、ナノ構造体の第一の軸に垂直な横断面の直径を指し、ここで、第一の軸は、第二および第三の軸に対して最も長さが異なる（第二および第三の軸は、長さが互いにほぼ等しい）。第一の軸は、必ずしもナノ構造体の最長の軸ではなく、例えば、ディスク型のナノ構造体の場合には、横断面は、ディスクの短い縦軸に垂直の実質的に円形の横断面となろう。横断面が円形ではない場合には、直径は、その横断面の主軸と副軸の平均である。ナノワイヤなどの細長いまたは高縦横比のナノ構造体では、直径は、ナノワイヤの最長軸に垂直の横断面で測定される。球形ナノ構造体では、直径は、球体の中心を通って一端から他端まで測定される。

「結晶性」または「実質的に結晶性」という用語は、ナノ構造体に関して使用される場合、ナノ構造体が一般にその構造体の１以上の寸法にわたって長距離秩序を示す状態を指す。当業者には、単結晶の秩序は結晶の境界を越えて延在することができないので、「長距離秩序」という用語は特定のナノ構造体の実寸に依存することが理解されるであろう。この場合、「長距離秩序」は、ナノ構造体の寸法の少なくとも大部分にわたる実質的な秩序を意味する。場合によっては、ナノ構造体は、酸化物もしくはその他の被覆を持ち得るか、またはコアと少なくとも一つのシェルから構成され得る。このような場合では、酸化物、シェル、または他の被覆は、必要ではないが、このような秩序を示すことができる（例えば、それは非晶質、多結晶性、またはその他であり得る）ことが認識されるであろう。このような場合、「結晶性」、「実質的に結晶性」、「実質的に単結晶性」または「単結晶性」という句は、ナノ構造体の中心コア（被覆層またはシェルを除外する）を指す。「結晶性」または「実質的に結晶性」という用語はまた、本明細書で使用される場合、構造体が実質的長距離秩序（例えば、ナノ構造体またはそのコアの少なくとも一つの軸の長さの少なくとも約８０％を超える秩序）を示す限り、種々の欠陥、積層欠陥、および原子置換などを含む構造体も包含することが意図される。加えて、コアとナノ構造体の外側との間またはコアと隣接するシェルとの間またはシェルと第二の隣接するシェルとの間の界面は非結晶性領域を含んでもよく、さらには非晶質であってもよいことが認識されるであろう。これは、ナノ構造体が本明細書で定義されるような結晶性または実質的に結晶性であることを妨げるものでない。

「単結晶性」という用語は、ナノ構造体に関して使用される場合、ナノ構造体が実質的に結晶性であり、実質的に単結晶を含むことを示す。コアと１以上のシェルを含むナノ構造体ヘテロ構造体に関して使用される場合、「単結晶性」とは、コアが実質的に結晶性であり、実質的に単結晶を含むことを示す。

「ナノ結晶」は、実質的に単結晶性のナノ構造体である。よって、ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満の少なくとも一つの領域または特徴的寸法を有する。いくつかの実施形態では、ナノ結晶は約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。「ナノ結晶」という用語は、種々の欠陥、積層欠陥、および原子置換などを含む実質的に単結晶性のナノ構造体、ならびにそのような欠陥、積層欠陥、または置換の無い実質的に単結晶性のナノ構造体を包含することが意図される。コアと１以上のシェルを含むナノ結晶ヘテロ構造体の場合には、ナノ結晶のコアは一般に実質的に単結晶性であるが、シェルはその必要はない。いくつかの実施形態では、ナノ結晶の酸寸法のそれぞれは、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。

「量子ドット」（または「ドット」）という用語は、量子隔離または励起子隔離を示すナノ結晶を指す。量子ドットは材料特性が実質的に均一であってもよく、または特定の実施形態では不均一であってもよく、例えば、コアと少なくとも一つのシェルを含む。量子ドットの光学特性は、それらの粒子サイズ、化学組成、および／または表面組成によって影響を受ける可能性があり、当技術分野で利用可能な好適な光学試験によって決定することができる。ナノ結晶サイズを、例えば、約１ｎｍ〜約１５ｎｍの間の範囲に調整する能力は、全光学スペクトルの光電子放射範囲が演色に大幅な融通性をもたせることを可能とする。

「配位子」は、ナノ構造体の１以上の面と、例えば、共有結合的、イオン的、ファンデルワールス的、またはナノ構造体の表面との多の分子相互作用を介して相互作用し得る（弱いものであれ強いものであれ）分子である。

「フォトルミネッセンス量子収率」は、放射される光子と例えばナノ構造体またはナノ構造体の集団により吸収される光子の比である。当技術分野で公知のように、量子収率は一般に、よく特徴づけられた標準サンプルと既知の量子収率値を用いた比較法により決定される。

本明細書で使用される場合、用語「シェル」は、コアに、または事前に付着された同じもしくは異なる組成の単回行為のシェル材の付着から得られるシェルに付着された材料を指す。厳密なシェル厚は、材料ならびに前駆体の投入および変換によって決まり、ナノメーターまたは単層で報告され得る。本明細書で使用される場合、「目標シェル厚」は、必要な前駆体量の計算に使用される、意図されるシェル厚を指す。本明細書で使用される場合、「実際のシェル厚」は、合成後に実際に付着されたシェル材料の量を指し、当技術分野で公知の方法により測定可能である。例として、実際のシェル厚は、シェル合成前後のナノ結晶のＴＥＭ画像から決定される粒子直径を比較することによって測定することができる。

本明細書で使用される場合、「半値全幅」（ＦＷＨＭ）という用語は、量子ドットのサイズ分布の指標である。量子ドットの放射スペクトルは一般に、ガウス曲線の形状を持つ。ガウス曲線の幅はＦＷＨＭと定義され、粒子のサイズ分布の概念を与える。小さいＦＷＨＭほど狭い量子ドットナノ結晶サイズ分布に相当する。ＦＷＨＭはまた、発光波長極大によっても異なる。

「アルキル」は、本明細書で使用される場合、示された数の炭素原子を有する直鎖または分岐、飽和、脂肪族基を指す。いくつかの実施形態では、アルキルは、Ｃ_１−２アルキル、Ｃ_１−３アルキル、Ｃ_１−４アルキル、Ｃ_１−５アルキル、Ｃ_１−６アルキル、Ｃ_１−７アルキル、Ｃ_１−８アルキル、Ｃ_１−９アルキル、Ｃ_１−１０アルキル、Ｃ_１−１２アルキル、Ｃ_１−１４アルキル、Ｃ_１−１６アルキル、Ｃ_１−１８アルキル、Ｃ_１−２０アルキル、Ｃ_８−２０アルキル、Ｃ_{１２−２０}アルキル、Ｃ_{１４−２０}アルキル、Ｃ_{１６−２０}アルキル、またはＣ_{１８−２０}アルキルである。例えば、Ｃ_１−６アルキルとしては、限定されるものではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ペンチル、イソペンチル、およびヘキシルが含まれる。いくつかの実施形態では、アルキルは、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、またはイコサニルである。

「場合により置換されていてもよいアルキル」は、本明細書で使用される場合、非置換型であるか、またはニトロ、ハロアルコキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、アルキルチオ、スルホンアミド、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、カルボキシ、カルボキシアルキル、およびシクロアルキルから独立に選択される１、２、または３個の置換基で置換されたアルキルを指す。一実施形態では、場合により、置換アルキルは、２個の置換基で置換されている。別の実施形態では、場合により置換されていてもよいアルキルは、１個の置換基で置換されている。非限定例の置換アルキル基としては、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＯ_２、−ＣＨ_２ＳＯ_２ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＳＯ_２ＣＨ_３、−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＰｈ、および−ＣＨ_２Ｃ_６Ｈ_１１が含まれる。

「アリール」は、本明細書で使用される場合、６〜１４個の炭素原子を有する非置換単環式または二環式芳香環系、すなわち、Ｃ６−１４アリールを指す。非限定例のアリール基としては、フェニル、ナフチル、フェナントリル、アントラシル、インデニル、アズレニル、ビフェニル、ビフェニレニル、およびフルオレニル基が含まれる。一実施形態では、アリール基は、フェニルまたはナフチルである。

「場合により置換されていてもよいアリール」は、本明細書で使用される場合、非置換型であるか、またはハロ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシ、ハロアルコキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、アルキルチオ、カルボキサミド、スルホンアミド、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、カルボキシ、カルボキシアルキル、アルキル、場合により置換されていてもよいシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、場合により置換されていてもよいアリール、場合により置換されていてもよいヘテロアリール、場合により置換されていてもよいヘテロシクロ、アルコキシアルキル、（アミノ）アルキル、（カルボキサミド）アルキル、メルカプトアルキル、および（ヘテロシクロ）アルキルからなる群から独立に選択される１〜５個の置換基で置換されているアリールを指す。

「ヘテロアリール」または「複素芳香族」は、本明細書で使用される場合、５〜１４個の環原子を有する非置換単環式および二環式芳香環系、すなわち、環のうち一つの少なくとも一つの炭素原子が酸素、窒素および硫黄からなる群から独立に選択されるヘテロ原子で置換された５〜１４員ヘテロアリールを指す。一実施形態では、ヘテロアリールは、酸素、窒素および硫黄からなる群から独立に選択される１、２、３、または４個のヘテロ原子を含む。一実施形態では、ヘテロアリールは、３個のヘテロ原子を有する。別の実施形態では、ヘテロアリールは、２個のヘテロ原子を有する。別の実施形態では、ヘテロアリールは、１個のヘテロ原子を有する。別の実施形態では、ヘテロアリールは、５〜１０員ヘテロアリールである。別の実施形態では、ヘテロアリールは、５員または６員ヘテロアリールである。別の実施形態では、ヘテロアリールは５個の環原子を有し、例えば、チエニル、すなわち、４個の炭素原子と１個の硫黄原子を有する５員ヘテロアリールである。別の実施形態では、ヘテロアリールは６個の環原子を有し、例えば、ピリジル、すなわち、５個の炭素原子と１個の窒素原子を有する６員ヘテロアリールである。非限定例のヘテロアリール基としては、チエニル、ベンゾ［ｂ］チエニル、ナフト［２，３−ｂ］チエニル、チアントレニル、フリル、ベンゾフリル、ピラニル、イソベンゾフラニル、ベンゾオキサゾニル、クロメニル、キサンテニル、２Ｈ−ピロリル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジニル、ピリダジニル、イソインドリル、３Ｈ−インドリル、インドリル、インダゾリル、プリニル、イソキノリル、キノリル、フタラジニル、ナフチリジニル、シンノリニル、キナゾリニル、プテリジニル、４ａＨ−カルバゾリル、カルバゾリル、β−カルボリニル、フェナントリジニル、アクリジニル、ピリミジニル、フェナントロリニル、フェナジニル、チアゾリル、イソチアゾリル、フェノチアゾリル、イソキサゾリル、フラザニル、およびフェノキサジニルが含まれる。一実施形態では、ヘテロアリールは、チエニル（例えば、チエン−２−イルおよびチエン−３−イル）、フリル（例えば、２−フリルおよび３−フリル）、ピロリル（例えば、１Ｈ−ピロール−２−イルおよび１Ｈ−ピロール−３−イル）、イミダゾリル（例えば、２Ｈ−イミダゾール−２−イルおよび２Ｈ−イミダゾール−４−イル）、ピラゾリル（例えば、１Ｈ−ピラゾール−３−イル、１Ｈ−ピラゾール−４−イル、および１Ｈ−ピラゾール−５−イル）、ピリジル（例えば、ピリジン−２−イル、ピリジン−３−イル、およびピリジン−４−イル）、ピリミジニル（例えば、ピリミジン−２−イル、ピリミジン−４−イル、およびピリミジン−５−イル）、チアゾリル（例えば、チアゾール−２−イル、チアゾール−４−イル、およびチアゾール−５−イル）、イソチアゾリル（例えば、イソチアゾール−３−イル、イソチアゾール−４−イル、およびイソチアゾール−５−イル）、オキサゾリル（例えば、オキサゾール−２−イル、オキサゾール−４−イル、およびオキサゾール−５−イル）、イソキサゾリル（例えば、イソキサゾール−３−イル、イソキサゾール−４−イル、およびイソキサゾール−５−イル）、またはインダゾリル（例えば、１Ｈ−インダゾール−３−イル）である。「ヘテロアリール」という用語はまた、存在し得るＮ−オキシドも含む。非限定例のＮ−オキシドは、ピリジルＮ−オキシドである。

「場合により置換されていてもよいヘテロアリール」は、本明細書で使用される場合、非置換型であるか、またはハロ、ニトロ、シアノ、ヒドロキシ、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、ハロアルキル、ヒドロキシアルキル、アルコキシ、ハロアルコキシ、アリールオキシ、アラルキルオキシ、アルキルチオ、カルボキサミド、スルホンアミド、アルキルカルボニル、アリールカルボニル、アルキルスルホニル、アリールスルホニル、カルボキシ、カルボキシアルキル、アルキル、場合により置換されていてもよいシクロアルキル、アルケニル、アルキニル、場合により置換されていてもよいアリール、場合により置換されていてもよいヘテロアリール、場合により置換されていてもよいヘテロシクロ、アルコキシアルキル、（アミノ）アルキル、（カルボキサミド）アルキル、メルカプトアルキル、および（ヘテロシクロ）アルキルからなる群から独立に選択される１〜４個の置換基、例えば、１または２個の置換基で置換されたヘテロアリールを指す。一実施形態では、場合により置換されていてもよいヘテロアリールは、１個の置換基を有する。いずれの利用可能な炭素または窒素原子も置換可能である。

「カルボン酸」は、本明細書で使用される場合、カルボキシル基を含み、一般式Ｒ−ＣＯＯＨ（式中、Ｒは、アルキル、場合により置換されていてもよいアルキル、アリール、場合により置換されていてもよいアリール、ヘテロアリール、または場合により置換されていてもよいヘテロアリールである）を有する化合物を指す。

「ホスホン酸」は、本明細書で使用される場合、一般式Ｒ−ＰＯ（ＯＨ）_２（式中、Ｒは、アルキル、場合により置換されていてもよいアルキル、アリール、場合により置換されていてもよいアリール、ヘテロアリール、または場合により置換されていてもよいヘテロアリールである）の化合物を指す。

「スルホン酸」は、本明細書で使用される場合、一般式Ｒ−Ｓ（Ｏ）_２−ＯＨ（式中、Ｒは、アルキル、場合により置換されていてもよいアルキル、アリール、場合により置換されていてもよいアリール、ヘテロアリール、または場合により置換されていてもよいヘテロアリールである）を有する化合物を指す。

球形度は、物体がどれだけ球形（丸い）かの指標であり、形状のコンパクト性の程度の指標である。Ｗａｄｅｌｌ，Ｈ．，「Ｖｏｌｕｍｅ，Ｓｈａｐｅ，ａｎｄＲｏｕｎｄｎｅｓｓｏｆＱｕａｒｔｚＰａｒｔｉｃｌｅｓ」，Ｊ．ｏｆＧｅｏｌｏｇｙ４３：２５０−２８０（１９３５）は、粒子の球形度Ψを、球体（与えられた粒子と同じ体積を有する）の表面積と粒子の表面積に比として定義する。
Ψ＝（π^１／３（６Ｖ_ｐ）^２／３）／Ａ_ｐ
式中、Ｖ_ｐは粒子の体積であり、Ａ_ｐは粒子の表面積である。球体の球形度は１であり、球体でない粒子は１未満の球形度を有する。

「実質的に球形」は、本明細書で使用される場合、球体（与えられたナノ構造体と同じ体積を有する）の表面積と粒子の表面積の比が少なくとも０．９、またはパーセンテージ百分率比として表した場合は９０％であることを意味する。従って、「実質的に球形」であるナノ構造体の集団は、ナノ構造体の少なくとも７５％が、与えられた粒子と同じ体積を有する完全な球体の表面積の少なくとも９０％の表面積を有する集団である、そして、「実質的に球形である」個々の粒子は、完全な球体（与えられた粒子と同じ体積を有する）の表面積から１０％以下のばらつきを持つ表面積を有する。

例えば、酸エッチングおよび／またはアニーリング工程の前と後など、ナノ構造体の二つの集団の球形度を比べる場合、各ナノ構造体の球形度が別個に測定され、二つの別個の測定値が比較され得る。そうではないことが明示されない限り本明細書に挙げられている範囲は包含を示す。

種々のさらなる用語が本明細書に定義され、またはそうでなければ特徴づけられる。

コアの生産
様々なナノ構造体のコロイド合成のための方法は当技術分野で公知である。このような方法としては、例えば得られるナノ構造体のサイズおよび／または形状分布を制御するためにナノ構造体の成長を制御するための技術が含まれる。

典型的なコロイド合成では、半導体ナノ構造体は、熱分解を受ける前駆体を高温溶液（例えば、高温溶媒および／または界面活性剤）に高速で導入することによって生産される。前駆体は同時にまたは連続して導入することができる。前駆体は迅速に反応して核を形成する。ナノ構造体成長は、一般に導入／核形成温度よりも低い成長温度で前記の核にモノマーを添加することによって起こる。

配位子はナノ構造体の表面と相互作用する。成長温度で、配位子は迅速にナノ構造体表面に吸着および脱着し、成長中のナノ構造体の凝集を抑制しつつナノ構造体に原子を付加するおよび／または除去することを可能にする。一般にナノ構造体表面への配位の弱い配位子は、ナノ構造体の急速成長を可能とするが、ナノ構造体表面への結合がより強い配位子は、緩慢なナノ構造体成長をもたらす。配位子はまた、ナノ構造体成長を緩慢にするために前駆体の一つ（または複数）と相互作用し得る。

単一の配位子の存在下でのナノ構造体成長は一般に、球形ナノ構造体を生じる。しかしながら、二つ以上の配位子の混合物を使用すると、例えば、二つ（またはそれを超える）配位子が成長中のナノ構造体の異なる結晶学的面に違った吸着を示す場合には、非球形ナノ構造体が生産され得るように成長を制御することが可能となる。

従って、いくつかのパラメーターがナノ構造体成長に影響を及ぼすことが知られており、得られるナノ構造体のサイズおよび／または形状分布を制御するように独立にまたは組み合わせて操作することができる。これらには、例えば、温度（核形成および／または成長）、前駆体組成、時間依存的前駆体濃度、前駆体相互の比、界面活性剤組成、界面活性剤の数、および界面活性剤相互の比および／または前駆体との比が含まれる。

ＩＩ−ＶＩ族ナノ構造体の合成は、米国特許第６，２２５，１９８号、同第６，３２２，９０１号、同第６，２０７，２２９号、同第６，６０７，８２９号、同第７，０６０，２４３号、同第７，３７４，８２４号、同第６，８６１，１５５、同第７，１２５，６０５号、同第７，５６６，４７６号、同第８，１５８，１９３号、および同第８，１０１，２３４号、ならびに米国特許出願公開第２０１１／０２６２７５２号および同第２０１１／０２６３０６２号に記載されている。いくつかの実施形態では、コアは、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＯ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＨｇＯ、ＨｇＳｅ、ＨｇＳ、およびＨｇＴｅからなる群から選択されるＩＩ−ＶＩ族ナノ結晶である。いくつかの実施形態では、コアは、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、またはＣｄＳからなる群から選択されるナノ結晶である。

ＣｄＳｅおよびＣｄＳ量子ドットなどのＩＩ−ＶＩ族ナノ構造体は望ましい発光挙動を示すが、カドミウムの毒性などの問題が、そのようなナノ構造体が使用可能である用途に限定する。従って、好ましい発光特性を有する低毒性の別の用途が極めて望ましい。一般にＩＩＩ−Ｖ族ナノ構造体、特にＩｎＰ系ナノ構造体は、それらの適合する放射範囲のために、カドミウム系材料の最もよく知られる代替品を提供する。

いくつかの実施形態では、ナノ構造体はカドミウム不含である。本明細書で使用される場合、「カドミウム不含」という用語は、ナノ構造体が１００重量ｐｐｍ未満のカドミウムしか含まないことを意図する。特定有害物質使用制限（ＲｏＨＳ）コンプライアンス規定は、均一な前駆体原料中に０．０１重量％（１００ｐｐｍ）以下のカドミウムでなければならないことを要件としている。本発明のＣｄ不含ナノ構造体中のカドミウムレベルは、前駆体材料中の微量金属濃度に宣言されている。Ｃｄ不含ナノ構造体の前駆体材料中の微量金属（カドミウムを含む）濃度は、誘導結合プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）によって測定され、１０億分の１（ｐｐｂ）レベルである。いくつかの実施形態では、「カドミウム不含」のナノ構造体が含有するカドミウムは、約５０ｐｐｍ未満、約２０ｐｐｍ未満、約１０ｐｐｍ未満、または約１ｐｐｍ未満である。

いくつかの実施形態では、コアはＩＩＩ−Ｖ族ナノ構造体である。いくつかの実施形態では、コアは、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＢＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、およびＩｎＳｂからなる群から選択されるＩＩＩ−Ｖ族ナノ結晶である。いくつかの実施形態では、コアは、ＩｎＰナノ結晶である。

ＩＩＩ−Ｖ族ナノ構造体の合成は、米国特許第５，５０５，９２８号、同第６，３０６，７３６号、同第６，５７６，２９１号、同第６，７８８，４５３号、同第６，８２１，３３７号、同第７，１３８，０９８７号、同第７，５５７，０２８号、同第８，０６２，９６７号、同第７，６４５，３９７号、および同第８，２８２，４１２号および米国特許出願公開第２０１５／２３６１９５号に記載されている。ＩＩＩ−Ｖ族ナノ構造体の合成はまた、Ｗｅｌｌｓ，Ｒ．Ｌ．ら「Ｔｈｅｕｓｅｏｆｔｒｉｓ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ）ａｒｓｉｎｅｔｏｐｒｅｐａｒｅｇａｌｌｉｕｍａｒｓｅｎｉｄｅａｎｄｉｎｄｉｕｍａｒｓｅｎｉｄｅ」Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１：４−６（１９８９）およびＧｕｚｅｌｉａｎ，Ａ．Ａ．ら「ＣｏｌｌｏｉｄａｌｃｈｅｍｉｃａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＩｎＡｓｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ」Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６９：１４３２−１４３４（１９９６）にも記載されている。

ＩｎＰ系ナノ構造体の合成は、例えば、Ｘｉｅ，Ｒ．ら「ＣｏｌｌｏｉｄａｌＩｎＰｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓａｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｍｉｔｔｅｒｓｃｏｖｅｒｉｎｇｂｌｕｅｔｏｎｅａｒ−ｉｎｆｒａｒｅｄ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２９：１５４３２−１５４３３（２００７）；Ｍｉｃｉｃ，Ｏ．Ｉ．ら「Ｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｏｆｌａｔｔｉｃｅ−ｍａｔｃｈｅｄＺｎＣｄＳｅ２ｓｈｅｌｌｓｏｎＩｎＰｃｏｒｅｓ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｏｒｙ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０４：１２１４９−１２１５６（２０００）；Ｌｉｕ，Ｚ．ら「ＣｏｒｅｄｕｃｔｉｏｎｃｏｌｌｏｉｄａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＩＩＩ−Ｖｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ：ＴｈｅｃａｓｅｏｆＩｎＰ」Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．Ｅｎｇｌ．４７：３５４０−３５４２（２００８）；Ｌｉ，Ｌ．ら「ＥｃｏｎｏｍｉｃｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙＩｎＰｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｕｓｉｎｇｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈｉｄｅａｓｔｈｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｐｒｅｃｕｒｓｏｒ」Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２０：２６２１−２６２３（２００８）；Ｄ．ＢａｔｔａｇｌｉａａｎｄＸ．Ｐｅｎｇ「ＦｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙＩｎＰａｎｄＩｎＡｓｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｉｎａｎｏｎｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔ」ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ２：１０２７−１０３０（２００２）；Ｋｉｍ，Ｓ．ら「ＨｉｇｈｌｙｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＩｎＰ／ＧａＰ／ＺｎＳｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅｓ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３４：３８０４−３８０９（２０１２）；Ｎａｎｎ，Ｔ．ら「Ｗａｔｅｒｓｐｌｉｔｔｉｎｇｂｙｖｉｓｉｂｌｅｌｉｇｈｔ：Ａｎａｎｏｐｈｏｔｏｃａｔｈｏｄｅｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ」Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．４９：１５７４−１５７７（２０１０）；Ｂｏｒｃｈｅｒｔ，Ｈ．ら「ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＺｎＳｐａｓｓｉｖａｔｅｄＩｎＰｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｂｙＸＰＳ」ＮａｎｏＬｅｔｔｅｒｓ２：１５１−１５４（２００２）；Ｌ．ＬｉａｎｄＰ．Ｒｅｉｓｓ「Ｏｎｅ−ｐｏｔｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｉｇｈｌｙｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＩｎＰ／ＺｎＳｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓｗｉｔｈｏｕｔｐｒｅｃｕｒｓｏｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３０：１１５８８−１１５８９（２００８）；Ｈｕｓｓａｉｎ，Ｓ．ら「Ｏｎｅ−ｐｏｔｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ−ｑｕａｌｉｔｙＩｎＰ／ＺｎＳ（ｃｏｒｅ／ｓｈｅｌｌ）ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｃｅｌｌｕｌａｒｉｍａｇｉｎｇ」Ｃｈｅｍｐｈｙｓｃｈｅｍ．１０：１４６６−１４７０（２００９）；Ｘｕ，Ｓ．ら「Ｒａｐｉｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｈｉｇｈ−ｑｕａｌｉｔｙＩｎＰｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２８：１０５４−１０５５（２００６）；Ｍｉｃｉｃ，Ｏ．Ｉ．ら「Ｓｉｚｅ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｏｆＩｎＰｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０１：４９０４−４９１２（１９９７）；Ｈａｕｂｏｌｄ，Ｓ．ら「ＳｔｒｏｎｇｌｙｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＩｎＰ／ＺｎＳｃｏｒｅ−ｓｈｅｌｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ」Ｃｈｅｍｐｈｙｓｃｈｅｍ．５：３３１−３３４（２００１）；ＣｒｏｓＧａｇｎｅｕｘ，Ａ．ら「ＳｕｒｆａｃｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＩｎＰｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ：Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｔｕｄｙ」Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１３２：１８１４７−１８１５７（２０１０）；Ｍｉｃｉｃ，Ｏ．Ｉ．ら「ＳｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＩｎＰ，ＧａＰ，ａｎｄＧａｌｎＰ２ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．９９：７７５４−７７５９（１９９５）；Ｇｕｚｅｌｉａｎ，Ａ．Ａ．ら「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｓｉｚｅ−ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ｓｕｒｆａｃｅ−ｐａｓｓｉｖａｔｅｄＩｎＰｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．１００：７２１２−７２１９（１９９６）；Ｌｕｃｅｙ，Ｄ．Ｗ．ら「ＭｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅｄＩｎＰｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｌｌｏｉｄａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｉｎａｎｏｎ−ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔ」Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．１７：３７５４−３７６２（２００５）；Ｌｉｍ，Ｊ．ら「ＩｎＰ＠ＺｎＳｅＳ，ｃｏｒｅ＠ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｇｒａｄｉｅｎｔｓｈｅｌｌｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ」Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２３：４４５９−４４６３（２０１１）；およびＺａｎ，Ｆ．ら「ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｎｂｌｉｎｋｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｓｉｎｇｌｅＩｎＰ／ＺｎＳｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ：ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄＵＶｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ」Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｃ１１６：３９４−３９５０（２０１２）に記載されている。しかしながら、このような努力は、量子収率の高いＩｎＰナノ構造体の生産には限定された成功をもたらすに過ぎなかった。

いくつかの実施形態では、コアがドープされている。いくつかの実施形態では、半導体ナノ結晶のドーパントは、１以上の遷移金属を含む金属を含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、およびそれらの組合せからなる群から選択される遷移金属である。いくつかの実施形態では、ドーパントは、非金属を含む。いくつかの実施形態では、ドーパントは、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｕＩｎＳ_２、ＣｕＩｎＳｅ_２、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、またはＧａＡｓである。

いくつかの実施形態では、コアは、シェルの付着前に精製される。いくつかの実施形態では、コアは、コア溶液からの沈澱を除去するために濾過される。

いくつかの実施形態では、コアの直径は量子隔離を用いて決定される。量子ドットなどの０次元ナノ晶子における量子隔離は、晶子境界内の電子の空間的隔離から生じる。量子隔離は、材料の直径が波動関数のブロイ波長と同じ大きさとなった際に見られる。ナノ粒子の電子および光学特性にはバルク材料のものから実質的にばらつきがある。粒子は隔離寸法が粒子の波長に比べて大きい場合にあたかも自由であったよう振る舞う。この状態の間、バンドギャップは、連続的エネルギー状態のためにその元のエネルギーで留まる。しかしながら、隔離寸法は縮小し、ある限界、一般にナノスケールに達し、エネルギースペクトルは不連続となる。結果として、バンドギャップはサイズ依存的となる。

いくつかの実施形態では、コアは、シェルの付着前に酸エッチング工程が施される。

いくつかの実施形態では、コアは、シェルの付着前にアニーリング工程が施される。

いくつかの実施形態では、コアは、シェルの付着前に酸エッチング工程およびアニーリング工程が施される。

コアの酸エッチング
いくつかの実施形態では、コアは、コアに１以上のシェルを付着する前に酸でエッチングされる。

いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は有機酸である。いくつかの実施形態では、有機酸は、カルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である。

いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は、ラウリン酸、ヘキサン酸、オレイン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、オクチルホスホン酸、２−エチルヘキサン酸、ミリスチン酸、デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は、ラウリン酸である。

いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸の濃度は、０．１Ｍ〜５Ｍの間、０．１Ｍ〜４Ｍの間、０．１Ｍ〜３Ｍの間、０．１Ｍ〜２Ｍの間、０．１Ｍ〜２Ｍの間、０．５Ｍ〜５Ｍの間、０．５Ｍ〜４Ｍの間、０．５Ｍ〜３Ｍの間、０．５Ｍ〜２Ｍの間、０．５Ｍ〜１Ｍの間、１Ｍ〜５Ｍの間、１Ｍ〜４Ｍの間、１Ｍ〜３Ｍの間、１Ｍ〜２Ｍの間、２Ｍ〜５Ｍの間、２Ｍ〜４Ｍの間、２Ｍ〜３Ｍの間、３Ｍ〜５Ｍの間、３Ｍ〜４Ｍの間、または４Ｍ〜５Ｍの間である。

いくつかの実施形態では、ナノ結晶コアと酸のモル比は、約１：１〜約１：１０００の間である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶コアと酸のモル比は、約１：１〜約１：１０００の間、約１：１〜１：５００の間、約１：１〜約１：２５０の間、約１：１〜約１：１００の間、約１：１〜約１：５０の間、約１：２〜約１：１０００の間、約１：２〜約１：５００の間、約１：２〜約１：２５０の間、約１：２〜約１：１００の間、約１：２〜約１：５０の間、約１：５〜約１：１０００の間の、約１：５〜約１：５００の間、約１：５〜約１：２５０の間、約１：５〜約１：１００の間、約１：５〜約１：５０の間、約１：１０〜約１：１０００の間、約１：１０〜約１：５００の間、約１：１０〜約１：２５０の間、約１：１０〜約１：１００の間、または約１：１０〜約１：５０の間である。いくつかの実施形態では、ナノ結晶コアと酸のモル比は、約１：５〜約１：２０の間である。

いくつかの実施形態では、酸の添加前の反応混合物の温度は、約５０℃〜約２５０℃の間、約５０℃〜約２００℃の間、約５０℃〜約１５０℃の間、約５０℃〜約１００℃の間、約１００℃〜約２５０℃の間、約１００℃〜約２００℃の間、約１００℃〜約１５０℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、または約２００℃〜約２５０℃の間である。いくつかの実施形態では、酸の添加前の反応混合物の温度は、約５０℃〜約１００℃の間である。

いくつかの実施形態では、酸が添加され、エッチングは、約５０℃〜約２５０℃の間、約５０℃〜約２００℃の間、約５０℃〜約１５０℃の間、約５０℃〜約１００℃の間、約１００℃〜約２５０℃の間、約１００℃〜約２００℃の間、約１００℃〜約１５０℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、または約２００℃〜約２５０℃の間の温度で行われる。いくつかの実施形態では、エッチングは、約５０℃〜約１００℃の間の温度で行われる。

いくつかの実施形態では、酸エッチングは、約１分〜約６時間の間、約１分〜約２時間の間、約１分〜約１時間の間、約１分〜約４０分の間、約１分〜約３０分の間、約１分〜約２０分の間、約１分〜約１０分の間、約１０分〜約６時間の間、約１０分〜約２時間の間、約１０分〜約１時間の間、約１０分〜約４０分の間、約１０分〜約３０分の間、約１０分〜約２０分の間、約２０分〜約６時間の間、約２０分〜約２時間の間、約２０分〜約１時間の間、約２０分〜約４０分の間、約２０分〜約３０分の間、約３０分〜約６時間の間、約３０分〜約２時間の間、約３０分〜約１時間の間、約３０分〜約４０分の間、約４０分〜約６時間の間、約４０分〜約２時間の間、約４０分〜約１時間の間、約１時間〜約６時間の間、約１時間〜約２時間の間、または約２時間〜約６時間の間行われる。いくつかの実施形態では、酸エッチングは、約１０分〜約５０分の間行われる。

いくつかの実施形態では、エッチングのための反応混合物は、有機溶媒をさらに含む。いくつかの実施形態では、エッチング反応混合物に使用される有機溶媒は、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、酢酸エチル、イソプロパノール、メタノール、ｎ−ブタノール、ｎ−プロパノール、テトラヒドロフラン、または水である。

いくつかの実施形態では、エッチングされたコアは、精製を行わずにその後の工程で使用される。

いくつかの実施形態では、エッチングされたコアは、その後の工程で使用する前に精製される。いくつかの実施形態では、エッチングされたコアは、遠心分離される。いくつかの実施形態では、反応混合物からコアを沈澱させるために反応混合物に有機溶媒が添加される。

いくつかの実施形態では、反応混合物からコアを沈澱させるために使用される有機溶媒は、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、酢酸エチル、イソプロパノール、メタノール、ｎ−ブタノール、ｎ−プロパノール、テトラヒドロフラン、または水である。

コアのアニーリング
いくつかの実施形態では、コアは、１以上のシェルを付着する前にアニーリングされる。

いくつかの実施形態では、コアは、酸エッチング前にアニーリングされる。いくつかの実施形態では、コアは、酸エッチング後にアニーリングされる。

いくつかの実施形態では、アニーリング前の反応混合物の温度は、約５０℃〜約２５０℃の間、約５０℃〜約２００℃の間、約５０℃〜約１５０℃の間、約５０℃〜約１００℃の間、約１００℃〜約２５０℃の間、約１００℃〜約２００℃の間、約１００℃〜約１５０℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、または約２００℃〜約２５０℃の間である。いくつかの実施形態では、アニーリング前の反応混合物の温度は、約５０℃〜約１５０℃の間である。

いくつかの実施形態では、コアは、約１５０℃〜約３５０℃の間、約１５０℃〜約３００℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、約２００℃〜約３５０℃の間、約２００℃〜約３００℃の間、約２００℃〜約２５０℃の間、約２５０℃〜約３５０℃の間、約２５０℃〜約３００℃の間、または約３００℃〜約３５０℃の間の温度でアニーリングされる。いくつかの実施形態では、コアは、約２００℃〜約３１０℃の間の温度でアニーリングされる。

いくつかの実施形態では、アニーリングは、約１分〜約６時間の間、約１分〜約２時間の間、約１分〜約１時間の間、約１分〜約４０分の間、約１分〜約３０分の間、約１分〜約２０分の間、約１分〜約１０分の間、約１０分〜約６時間の間、約１０分〜約２時間の間、約１０分〜約１時間の間、約１０分〜約４０分の間、約１０分〜約３０分の間、約１０分〜約２０分の間、約２０分〜約６時間の間、約２０分〜約２時間の間、約２０分〜約１時間の間、約２０分〜約４０分の間、約２０分〜約３０分の間、約３０分〜約６時間の間、約３０分〜約２時間の間、約３０分〜約１時間の間、約３０分〜約４０分の間、約４０分〜約６時間の間、約４０分〜約２時間の間、約４０分〜約１時間の間、約１時間〜約６時間の間、約１時間〜約２時間の間、または約２時間〜約６時間の間行われる。いくつかの実施形態では、アニーリングは、約１分〜約２００分の間行われる。

いくつかの実施形態では、アニーリング後の反応混合物の温度は、約５０℃〜約２５０℃の間、約５０℃〜約２００℃の間、約５０℃〜約１５０℃の間、約５０℃〜約１００℃の間、約１００℃〜約２５０℃の間、約１００℃〜約２００℃の間、約１００℃〜約１５０℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、または約２００℃〜約２５０℃の間である。いくつかの実施形態では、アニーリング前の反応混合物の温度は、約１００℃〜１５０℃の間である。

いくつかの実施形態では、アニーリングされたコアは、精製を行わずにその後の工程で使用される。

いくつかの実施形態では、アニーリングされたコアは、その後の工程で使用する前に精製される。いくつかの実施形態では、コアは、遠心分離される。いくつかの実施形態では、反応混合物からコアを沈澱させるために有機溶媒が添加される。

シェルの生産
いくつかの実施形態では、本発明のナノ構造体は、コアと少なくとも一つのシェルを含む。いくつかの実施形態では、本発明のナノ構造体は、コアと少なくとも二つのシェルを含む。シェルは、例えば、ナノ構造体の量子収率および／または安定性を高めることができる。いくつかの実施形態では、コアとシェルは異なる材料を含む。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、異なるシェル材料のシェル含む。

いくつかの実施形態では、シェルは、ＩＩ族とＶＩ族材料の混合物を含むコアまたはコア／シェルに付着される。いくつかの実施形態では、シェルは、亜鉛源、セレン源、硫黄源、テルル源、およびカドミウム源のうち少なくとも二つの混合物である。いくつかの実施形態では、シェルは、亜鉛源、セレン源、硫黄源、テルル源、およびカドミウム源の混合物である。いくつかの実施形態では、シェル材料は、亜鉛源、セレン源、硫黄源、テルル源、およびカドミウム源のうち三つの混合物である。いくつかの実施形態では、シェルは、亜鉛と硫黄；亜鉛とセレン；亜鉛と硫黄とセレン；亜鉛とテルル；亜鉛とテルルと硫黄；亜鉛とテルルとセレン；亜鉛とカドミウムと硫黄；亜鉛とカドミウムとセレン；カドミウムと硫黄；カドミウムとセレン；カドミウムとセレンと硫黄；カドミウムと亜鉛と硫黄；カドミウムと亜鉛とセレン；またはカドミウムと亜鉛と硫黄とセレンの混合物である。

シェルの厚さは、提供される前駆体の量を変えることによって制御することができる。所与のシェル厚に対して、前駆体のうち少なくとも一つが、場合により、成長反応が実質的に完全である場合に所定の厚さのシェルが得られる量で提供される。二つ以上の異なる前駆体が提供される場合、各前駆体の量が制限されてもよいし、またはそれらの前駆体の一つが限定量で提供され、他のものが過剰量で提供されてもよい。

各シェルの厚さは、当業者に公知の技術を用いて決定することができる。いくつかの実施形態では、各シェルの厚さは、各シェルの付加の前後のナノ構造体の平均直径を比較することによって決定される。いくつかの実施形態では、各シェルの付加の前後のナノ構造体の平均直径は、ＴＥＭによって決定される。いくつかの実施形態では、各シェルは、０．０５ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜２ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜０．９ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜０．７ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜０．５ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜０．３ｎｍの間、０．０５ｎｍ〜０．１ｎｍの間、０．１ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．１ｎｍ〜２ｎｍの間、０．１ｎｍ〜０．９ｎｍの間、０．１ｎｍ〜０．７ｎｍの間、０．１ｎｍ〜０．５ｎｍの間、０．１ｎｍ〜０．３ｎｍの間、０．３ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．３ｎｍ〜２ｎｍの間、０．３ｎｍ〜０．９ｎｍの間、０．３ｎｍ〜０．７ｎｍの間、０．３ｎｍ〜０．５ｎｍの間、０．５ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．５ｎｍ〜２ｎｍの間、０．５ｎｍ〜０．９ｎｍの間、０．５ｎｍ〜０．７ｎｍの間、０．７ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．７ｎｍ〜２ｎｍの間、０．７ｎｍ〜０．９ｎｍの間、０．９ｎｍ〜３．５ｎｍの間、０．９ｎｍ〜２ｎｍの間、または２ｎｍ〜３．５ｎｍの間の厚さを有する。

いくつかの実施形態では、各シェルは、少なくとも一つのナノ構造体配位子の存在下で合成される。配位子は、例えば、溶媒またはポリマー中のナノ構造体の混和性を高め（ナノ構造体が相互に凝集しないように組成物全体にナノ構造体を分布させることを可能とする）、ナノ構造体の量子収率を増大させ、および／またはナノ構造体発光を保つことができる（例えば、ナノ構造体がマトリックスに組み込まれる）。いくつかの実施形態では、コア合成とシェル合成のための配位子は同じある。いくつかの実施形態では、コア合成とシェル合成のための配位子は異なる。合成後、ナノ構造体の表面の配位子を他の望ましい特性を有する異なる配位子に交換することができる。配位子の例は、米国特許第７，５７２，３９５号、同第８，１４３，７０３号、同第８，４２５，８０３号、同第８，５６３，１３３号、同第８，９１６，０６４号、同第９，００５，４８０号、同第９，１３９，７７０号、および同第９，１６９，４３５号、および米国特許出願公開第２００８／０１１８７５５号に開示されている。

シェルの合成に好適な配位子は、当業者に公知である。いくつかの実施形態では、配位子は、ラウリン酸、カプロン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、およびオレイン酸からなる群から選択される脂肪酸である。いくつかの実施形態では、配位子は、有機ホスフィン、またはトリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）、ジフェニルホスフィン（ＤＰＰ）、トリフェニルホスフィンオキシド、およびトリブチルホスフィンオキシドから選択される有機ホスフィンオキシドである。いくつかの実施形態では、配位子は、ドデシルアミン、オレイルアミン、ヘキサデシルアミン、ジオクチルアミン、およびオクタデシルアミンからなる群から選択されるアミンである。いくつかの実施形態では、配位子は、トリブチルホスフィン、オレイン酸、またはオレイン酸亜鉛である。

いくつかの実施形態では、各シェルは、配位子の混合物の存在下で生産される。いくつかの実施形態では、各シェルは、２、３、４、５、または６種の異なる配位子を含む混合物の存在下で生産される。いくつかの実施形態では、各シェルは、３種の異なる配位子を含む混合物の存在下で生産される。いくつかの実施形態では、配位子の混合物は、トリブチルホスフィン、オレイン酸、およびオレイン酸亜鉛を含む。

いくつかの実施形態では、各シェルは、溶媒の存在下で生産される。いくつかの実施形態では、溶媒は、１−オクタデセン、１−ヘキサデセン、１−エイコセン、エイコサン、オクタデカン、ヘキサデカン、テトラデカン、スクアレン、スクワラン、トリオクチルホスフィンオキシド、およびジオクチルエーテルからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、溶媒は、１−オクタデセンである。

いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体は、２０℃〜３１０℃の間、２０℃〜２８０℃の間、２０℃〜２５０℃の間、２０℃〜２００℃の間、２０℃〜１５０℃の間、２０℃〜１００℃の間、２０℃〜５０℃の間、５０℃〜３１０℃の間、５０℃〜２８０℃の間、５０℃〜２５０℃の間、５０℃〜２００℃の間、５０℃〜１５０℃の間、５０℃〜１００℃の間、１００℃〜３１０℃の間、１００℃〜２８０℃の間、１００℃〜２５０℃の間、１００℃〜２００℃の間、１００℃〜１５０℃の間、１５０℃〜３１０℃の間、１５０℃〜２８０℃の間、１５０℃〜２５０℃の間、１５０℃〜２００℃の間、２００℃〜３１０℃の間、２００℃〜２８０℃の間、２００℃〜２５０℃の間、２５０℃〜３１０℃の間、２５０℃〜２８０℃の間、または２８０℃〜３１０℃の間の添加温度で接触させる。いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体は、２０℃〜１００℃の間の添加温度で接触させる。

いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体を接触させた後、反応混合物の温度は、２００℃〜３１０℃の間、２００℃〜２８０℃の間、２００℃〜２５０℃の間、２００℃〜２２０℃の間、２２０℃〜３１０℃の間、２２０℃〜２８０℃の間、２２０℃〜２５０℃の間、２５０℃〜３１０℃の間、２５０℃〜２８０℃の間、または２８０℃〜３１０℃の間の高温まで上昇させる。いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体を接触させた後、反応混合物の温度は、２５０℃〜３１０℃の間まで上昇させる。

いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体を接触させた後、温度が高温に達する時間は、２〜２４０分の間、２〜２００分の間、２〜１００分の間、２〜６０分の間、２〜４０分の間、５〜２４０分の間、５〜２００分の間、５〜１００分の間、５〜６０分の間、５〜４０分の間、１０〜２４０分の間、１０〜２００分の間、１０〜１００分の間、１０〜６０分の間、１０〜４０分の間、４０〜２４０分の間、４０〜２００分の間、４０〜１００分の間、４０〜６０分の間、６０〜２４０分の間、６０〜２００分の間、６０〜１００分の間、１００〜２４０分の間、１００〜２００分の間、または２００〜２４０分の間である。

いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体を接触させた後、反応混合物の温度は、２〜２４０分の間、２〜２００分の間、２〜１００分の間、２〜６０分の間、２〜４０分の間、５〜２４０分の間、５〜２００分の間、５〜１００分の間、５〜６０分の間、５〜４０分の間、１０〜２４０分の間、１０〜２００分の間、１０〜１００分の間、１０〜６０分の間、１０〜４０分の間、４０〜２４０分の間、４０〜２００分の間、４０〜１００分の間、４０〜６０分の間、６０〜２４０分の間、６０〜２００分の間、６０〜１００分の間、１００〜２４０分の間、１００〜２００分の間、または２００〜２４０分の間、高温で維持される。いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルおよびシェル前駆体を接触させた後、反応混合物の温度は、３０〜１２０分の間、高温で維持される。

いくつかの実施形態では、付加的シェルが、反応混合物に添加されるシェル材料前駆体のさらなる添加とその後の高温での維持により生産される。一般に、付加的シェル前駆体は、従前のシェルの反応が実質的に完了した後（例えば、従前の前駆体のうち少なくとも一つが枯渇するかもしくは反応から除去された場合またはさらなる成長が検出できない場合）に提供される。前駆体のさらなる添加は付加的シェルを作り出す。

いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、さらなるシェルを施すために付加的シェル材料前駆体を添加する前に冷却される。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、さらなるシェルを施すためにシェル材料前駆体を添加するために高温で維持される。

ナノ構造体が所望の厚さおよび直径に達するように十分な量のシェルが添加された後、ナノ構造体は冷却することができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、室温まで冷却される。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体を含む反応混合物を希釈するために有機溶媒が添加される。

いくつかの実施形態では、反応混合物を希釈するために使用される有機溶媒は、エタノール、ヘキサン、ペンタン、トルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、アセトン、酢酸エチル、ジクロロメタン（塩化メチレン）、クロロホルム、ジメチルホルムアミド、またはＮ−メチルピロリジノンである。いくつかの実施形態では、有機溶媒はトルエンである。

いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は単離される。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、有機溶媒を用いる沈澱により単離される。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、エタノールを用いた軟凝集によって単離される。

コア／シェルナノ構造体のサイズは、当業者に公知の技術を用いて決定することができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体のサイズは、ＴＥＭを用いて決定される。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、１ｎｍ〜１５ｎｍの間、１ｎｍ〜１０ｎｍの間、１ｎｍ〜９ｎｍの間、１ｎｍ〜８ｎｍの間、１ｎｍ〜７ｎｍの間、１ｎｍ〜６ｎｍの間、１ｎｍ〜５ｎｍの間、５ｎｍ〜１５ｎｍの間、５ｎｍ〜１０ｎｍの間、５ｎｍ〜９ｎｍの間、５ｎｍ〜８ｎｍの間、５ｎｍ〜７ｎｍの間、５ｎｍ〜６ｎｍの間、６ｎｍ〜１５ｎｍの間、６ｎｍ〜１０ｎｍの間、６ｎｍ〜９ｎｍの間、６ｎｍ〜８ｎｍの間、６ｎｍ〜７ｎｍの間、７ｎｍ〜１５ｎｍの間、７ｎｍ〜１０ｎｍの間、７ｎｍ〜９ｎｍの間、７ｎｍ〜８ｎｍの間、８ｎｍ〜１５ｎｍの間、８ｎｍ〜１０ｎｍの間、８ｎｍ〜９ｎｍの間、９ｎｍ〜１５ｎｍの間、９ｎｍ〜１０ｎｍの間、または１０ｎｍ〜１５ｎｍの間の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、６ｎｍ〜７ｎｍの間の平均直径を有する。

いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、付加的シェルの付着前に酸エッチング工程を施される。

ＺｎＳｅシェルの生産
いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルナノ構造体に付着されるシェルは、ＺｎＳｅシェルである。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳｅシェルを作製するためにコアまたはコア／シェルナノ構造体と接触されるシェル前駆体は、亜鉛源およびセレン源を含む。

いくつかの実施形態では、亜鉛源は、ジアルキル亜鉛化合物である。いくつかの実施形態では、亜鉛源は、カルボン酸亜鉛である。いくつかの実施形態では、亜鉛源は、ジエチル亜鉛、ジメチル亜鉛、酢酸亜鉛、アセチルアセトン酸亜鉛、ヨウ化亜鉛、臭化亜鉛、塩化亜鉛、フッ化亜鉛、炭酸亜鉛、シアン化亜鉛、硝酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、酸化亜鉛、過酸化亜鉛、過塩素酸亜鉛、硫酸亜鉛、ヘキサン酸亜鉛、オクタン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態では、亜鉛源は、オレイン酸亜鉛、ヘキサン酸亜鉛、オクタン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ミリスチン酸亜鉛、パルミチン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ジチオカルバミン酸亜鉛、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態では、亜鉛源は、オレイン酸亜鉛である。

いくつかの実施形態では、セレン源は、アルキル置換セレノ尿素である。いくつかの実施形態では、セレン源は、セレン化ホスフィンである。いくつかの実施形態では、セレン源は、セレン化トリオクチルホスフィン、セレン化トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン、セレン化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホスフィン、セレン化トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィン、セレン化トリメチルホスフィン、セレン化トリフェニルホスフィン、セレン化ジフェニルホスフィン、セレン化フェニルホスフィン、セレン化トリシクロヘキシルホスフィン、セレン化シクロヘキシルホスフィン、１−オクタンセレノール、１−ドデカンセレノール、セレノフェノール、セレン元素、セレン化水素、セレン化ビス（トリメチルシリル）、セレノ尿素、およびそれらの混合物から選択される。いくつかの実施形態では、セレン源は、セレン化トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン、セレン化トリ（ｓｅｃ−ブチル）ホスフィン、またはセレン化トリ（ｔｅｒｔ−ブチル）ホスフィンである。いくつかの実施形態では、セレン源は、セレン化トリオクチルホスフィンである。

ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルの生産
いくつかの実施形態では、高輝度ナノ構造体は、内シェルと外シェルの間にシェル層を含む。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルを含み、ここで、０＜ｘ＜１である。

いくつかの実施形態では、ナノ構造体は、ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルを含み、ここで、ｘは０〜１の間である。いくつかの実施形態では、ｘは、０．０１〜０．９９の間である。いくつかの実施形態では、ｘは、０．２５〜１の間、０．２５〜０．７５の間、０．２５〜０．５の間、０．５〜１の間、０．５〜０．７５の間、または０．７５〜１の間である。いくつかの実施形態では、ｘは０．５である。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルは、ＺｎＳｅシェルとＺｎＳシェルの間のひずみを緩和する。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルのｘは、生じるナノ構造体の内部から外部へと徐々に小さくなる。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘシェルの層を作製するためにコアまたはコア／シェルと接触させるシェル前駆体は、亜鉛源、セレン源、および硫黄源を含む。

いくつかの実施形態では、硫黄源は、硫黄元素、オクタンチオール、ドデカンチオール、オクタデカンチオール、硫化トリブチルホスフィン、イソチオシアン酸シクロヘキシル、α−トルエンチオール、トリチオ炭酸エチレン、アリルメルカプタン、硫化ビス（トリメチルシリル）、硫化トリオクチルホスフィン、およびそれらの混合物から選択される。いくつかの実施形態では、硫黄源は、アルキル置換ジチオカルバミン酸亜鉛である。いくつかの実施形態では、硫黄源は、オクタンチオールである。

ＺｎＳシェルの生産
いくつかの実施形態では、コアまたはコア／シェルナノ構造体に付着されるシェルは、ＺｎＳシェルである。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳシェルを作製するためにコアまたはコア／シェルナノ構造体と接触させるシェル前駆体は、亜鉛源と硫黄源を含む。

いくつかの実施形態では、ＺｎＳシェルは、粒子表面の欠陥を不動態化し、量子収率の改善ならびにＬＥＤおよびレーザーなどのデバイスに使用された場合により高い効率をもたらす。さらに、欠陥状態により引き起こされるスペクトル不純物が不動態化により除去され得、彩度が増す。

いくつかの実施形態では、亜鉛源は、亜鉛塩をカルボン酸と反応させるとによって生産される。いくつかの実施形態では、カルボン酸は、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、アクリル酸、メタクリル酸、ブト−２−エン酸、ブト−３−エン酸、ペント−２−エン酸、ペント−４−エン酸、ヘクス−２−エン酸、ヘクス−３−エン酸、ヘクス−４−エン酸、ヘクス−５−エン酸、ヘプト−６−エン酸、オクト−２−エン酸、デク−２−エン酸、ウンデク−１０−エン酸、ドデク−５−エン酸、オレイン酸、ガドレイン酸、エルカ酸、リノール酸、α−リノレン酸、カレンド酸、エイコサジエン酸、エイコサトリエン酸、アラキドン酸、ステアリドン酸、安息香酸、パラ−トルイル酸、オルト−トルイル酸、メタ−トルイル酸、ヒドロ桂皮酸、ナフテン酸、桂皮酸、パラ−トルエンスルホン酸、およびそれらの混合物から選択される。

コア／シェルナノ構造体の酸エッチング
いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、付加的シェルを付着する前に酸でエッチングされる。

いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は、有機酸である。いくつかの実施形態では、有機酸は、カルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である。

いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は、ラウリン酸、ヘキサン酸、オレイン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、オクチルホスホン酸、２−エチルヘキサン酸、ミリスチン酸、デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、またはそれらの混合物である。いくつかの実施形態では、エッチングに使用される酸は、は、ラウリン酸である。

いくつかの実施形態では、酸が添加され、エッチングは、約５０℃〜約２５０℃の間、約５０℃〜約２００℃の間、約５０℃〜約１５０℃の間、約５０℃〜約１００℃の間、約１００℃〜約２５０℃の間、約１００℃〜約２００℃の間、約１００℃〜約１５０℃の間、約１５０℃〜約２５０℃の間、約１５０℃〜約２００℃の間、または約２００℃〜約２５０℃の間の温度で行われる。

いくつかの実施形態では、酸エッチングは、約１分〜約６時間の間、約１分〜約２時間の間、約１分〜約１時間の間、約１分〜約４０分の間、約１分〜約３０分の間、約１分〜約２０分の間、約１分〜約１０分の間、約１０分〜約６時間の間、約１０分〜約２時間の間、約１０分〜約１時間の間、約１０分〜約４０分の間、約１０分〜約３０分の間、約１０分〜約２０分の間、約２０分〜約６時間の間、約２０分〜約２時間の間、約２０分〜約１時間の間、約２０分〜約４０分の間、約２０分〜約３０分の間、約３０分〜約６時間の間、約３０分〜約２時間の間、約３０分〜約１時間の間、約３０分〜約４０分の間、約４０分〜約６時間の間、約４０分〜約２時間の間、約４０分〜約１時間の間、約１時間〜約６時の間間、約１時間〜約２時間の間、または約２時間〜約６時間の間行われる。いくつかの実施形態では、酸エッチングは、約１０分〜約３０分の間行われる。

いくつかの実施形態では、エッチングされたコア／シェルナノ構造体は、精製を行わずにその後の工程で使用される。

いくつかの実施形態では、エッチングされたコア／シェルナノ構造体は、その後の工程で使用する前に精製される。いくつかの実施形態では、エッチングされたコア／シェルナノ構造体は、遠心分離される。いくつかの実施形態では、反応混合物からコア／シェルナノ構造体を沈澱させるために反応混合物に有機溶媒が添加される。

いくつかの実施形態では、反応混合物からコア／シェルナノ構造体を沈澱させるために使用される有機溶媒は、アセトニトリル、アセトン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、酢酸エチル、イソプロパノール、メタノール、ｎ−ブタノール、ｎ−プロパノール、テトラヒドロフラン、または水である。

コア／シェルナノ構造体
いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、コア／ＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ構造体またはコア／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘ／ＺｎＳナノ構造体である。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳナノ構造体またはコア／ＺｎＳｅ／ＺｎＳｅ_ｘＳ_１−ｘ／ＺｎＳナノ構造体である。

いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、高いフォトルミネセンス量子収率を示す。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、６０％〜９９％の間、６０％〜９５％の間、６０％〜９０％の間、６０％〜８５％の間、６０％〜８０％の間、６０％〜７０％の間、７０％〜９９％の間、７０％〜９５％の間、７０％〜９０％の間、７０％〜８５％の間、７０％〜８０％の間、７５％〜９９％の間、７５％〜９５％の間、７５％〜９０％の間、７５％〜８５％の間、７５％〜８０％の間、８０％〜９９％の間、８０％〜９５％の間、８０％〜９０％の間、８０％〜８５％の間、８５％〜９９％の間、８５％〜９５％の間、８０％〜８５％の間、８５％〜９９％の間、８５％〜９０％の間、９０％〜９９％の間、９０％〜９５％の間、または９５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、７５％〜９６％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す。

コア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、スペクトルのいずれの所望の部分も本質的にカバーすることができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、３００ｎｍ〜７５０ｎｍの間、３００ｎｍ〜６５０ｎｍの間、３００ｎｍ〜５５０ｎｍの間、３００ｎｍ〜４５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜７５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの間、４５０ｎｍ〜５５０ｎｍの間、５５０ｎｍ〜７５０ｎｍの間、５５０ｎｍ〜６５０ｎｍの間、または６５０ｎｍ〜７５０ｎｍの間の発光極大を有する。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、５００ｎｍ〜５５０ｎｍの間の発光極大を有する。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、６００ｎｍ〜６５０ｎｍの間の発光極大を有する。

コア／シェルナノ構造体のサイズ分布は、比較的狭いものであり得る。いくつかの実施形態では、集団またはコア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、１０ｎｍ〜６０ｎｍの間、１０ｎｍ〜４０ｎｍの間、１０ｎｍ〜３０ｎｍの間、１０ｎｍ〜２０ｎｍの間、２０ｎｍ〜６０ｎの間、２０ｎｍ〜４０ｎｍの間、２０ｎｍ〜３０ｎｍの間、３０ｎｍ〜６０ｎｍの間、３０ｎｍ〜４０ｎｍの間、または４０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅を有し得る。いくつかの実施形態では、集団またはコア／シェルナノ構造体のフォトルミネセンススペクトルは、３５ｎｍ〜４５ｎｍの間の半値全幅を有し得る。

いくつかの実施形態では、本発明のコア／シェルナノ構造体は、連続的青色光露光下で長期間、高レベルのフォトルミネセンス強度を維持することができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体(nanostructrures)は、少なくとも２，０００時間、少なくとも４，０００時間、少なくとも６，０００時間、少なくとも８，０００時間、または少なくとも１０，０００時間の９０％強度（初期強度レベルに比べて）を維持することができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、少なくとも２，０００時間、少なくとも４，０００時間、少なくとも６，０００時間、少なくとも８，０００時間、または少なくとも１０，０００時間の８０％強度（初期強度レベルに比べて）を維持することができる。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は、少なくとも２，０００時間、少なくとも４，０００時間、少なくとも６，０００時間、少なくとも８，０００時間、または少なくとも１０，０００時間の７０％強度（初期強度レベルに比べて）を維持することができる。

得られるコア／シェルナノ構造体は、場合により、ナノ構造燐光体の生産に使用され、および／またはデバイス、例えば、ＬＥＤ、バックライト、ダウンライト、またはその他のディスプレーもしくは照明装置もしくは光学フィルターに内蔵されるマトリックス（例えば、有機ポリマー、ケイ素含有ポリマー、無機、ガラス質、および／またはその他のマトリックス）に包埋されてもよい。例示的燐光体および照明装置は、所望の波長付近に発光極大を有するナノ構造体の集団を組み込むことによって特定の色の光を、または発光極大の異なるナノ構造体の二以上の異なる集団を組み込むことによって広色域を作り出すことができる。様々な好適なマトリックスが当技術分野で公知である。例えば、米国特許第７，０６８，８９８号および米国特許出願公開第２０１０／０２７６６３８号、同第２００７／００３４８３３号、および同第２０１２／０１１３６７２号参照。例示的ナノ構造燐光体フィルム、ＬＥＤ、バックライティング装置などが例えば米国特許出願公開第２０１０／０２７６６３８号、同第２０１２／０１１３６７２号、同第２００８／０２３７５４０号、同第２０１０／０１１０７２８号、および同第２０１０／０１５５７４９号および米国特許第７，３７４，８０７号、同第７，６４５，３９７号、同第６，５０１，０９１号、および同第６，８０３，７１９号に記載されている。

ＩｎＰ、ＺｎＳｅ、およびＺｎＳの相対モル比は、与えられた直径の球形ＩｎＰコアに基づき、体積、質量、および従って所望の球形シェルのモル量を測定することによって計算される。例えば、ＺｎＳｅおよびＺｎＳで被覆された直径１．８ｎｍの緑色ＩｎＰコアは、コア内に結合されるＩｎＰのモル量に対して９．２モル当量のＺｎＳｅと４２．８モル当量のＺｎＳを要する。このシェル構造体は、総粒子直径６．２３ｎｍで得られる。

得られるコア／シェルナノ構造体は、イメージングまたは標識、例えば、生物学的イメージングまたは標識に使用することができる。従って、得られるコア／シェルナノ構造体は、場合により、限定されるものではないが、ペプチドまたはタンパク質（例えば、抗体または抗体ドメイン、アビジン、ストレプトアビジン、ニュートラビジン、またはその他の結合または認識分子）、リガンド（例えば、ビオチン）、ポリヌクレオチド（例えば、短いオリゴヌクレオチドまたはより長い核酸）、炭水化物、または脂質（例えば、リン脂質またはその他のミセル）を含む生体分子に共有結合的にまたは非共有結合的に結合させてもよい。１以上のコア／シェルナノ構造体は、与えられた用途に対して所望であれば、各生体分子に結合させることができる。このようなコア／シェルナノ構造体標識生体分子は、例えば、ｉｎｖｉｔｒｏ、ｉｎｖｉｖｏ、およびｉｎｃｅｌｌｕｌｏ、例えば、結合または化学反応の探究ならびに細胞下標識、細胞標識、および生物標識に使用が見出せる。

本方法から得られるコア／シェルナノ構造体もまた、本発明の特徴である。従って、一種の実施形態は、コア／シェルナノ構造体の集団を提供する。いくつかの実施形態では、コア／シェルナノ構造体は量子ドットである。

ナノ粒子の球形度の測定
ナノ粒子の球形度を測定するための方法は当業者に公知である。いくつかの実施形態では、粒子形状の均一性または球形度の計測はＴＥＭ画像を使用することによって得てもよい。ＴＥＭは、電子ビームが検体に透過され、画像が形成され、拡大され、蛍光スクリーンもしくは写真フィルム層の上に現れるように向けられるか、または電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラなどのセンサによって検出されるイメージング技術である。ＴＥＭでは、粒子サイズ、サイズ分布、およびナノ粒子の形態などのナノ粒子に関する情報が得られる。

いくつかの実施形態では、ナノ粒子の球形度は、Ｃｈｅｎ，Ｌ．−Ｃ．ら「ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＳｈａｐｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒＰｒｏｃｅｓｓＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ２ＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＳｙｎｔｈｅｓｉｓ」Ｒｅｖ．Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．１８：６７７−６８４（２００８）に開示されているような動的光散乱原理を有する粒子サイジングシステムを用いて測定される。そして、Ｃｈｅｎは、粒子のさらなる解析がＴＥＭと、球形度を検出し、かつ、均一性を作り出すために開発された画像解析技術を用いて行えることを開示している。Ｃｈｅｎは、各粒子輪郭の球形度が粒子の最大半径と最小半径の間の相違を比較するアルゴリズムを用いて計算できることを開示している。

Ｃｈｅｎの方法を用い、ＴＥＭは、真円度評価のために粒子輪郭を検出する適用することができる−正確な粒子輪郭は、最大１／５０ピクセルのサブピクセル分解能を有するラプラシアンエッジ検出によって容易に検出することができる。ナノ構造体の粒子輪廓は、ＴＥＭにより得られる検出粒子画像を用いて評価することができる。次に、各粒子輪廓の球形度は、最小／最大フィッティングアルゴリズムを用いて計算され、この場合、粒子の真円性の程度は、検出された輪廓に囲まれた円の最大半径と最小半径の間の相違として定義される。計算値は、それが粒子の直径に比例するために正規化されなければならない。

いくつかの実施形態では、粒子は実質的に球形である。いくつかの実施形態では、実質的に球形とは、完全球形から約１％〜約１０％の間、約１％〜約８％の間、約１％〜約６％の間、約１％〜約４％の間、約１％〜約２％の間、約２％〜約１０％の間、約２％〜約８％の間、約２％〜約６％の間、約２％〜約４％の間、約４％〜約１０％の間、約４％〜約８％の間、約４％〜約６％の間、約６％〜約１０％の間、約６％〜約８％の間、または約８％〜約１０％の間のばらつきのある粒子平均を指す。

いくつかの実施形態では、酸エッチング後の粒子平均は、酸エッチング前の粒子平均に比べて球形度に約１％〜約１０％の間、約１％〜約８％の間、約１％〜約６％の間、約１％〜約４％の間、約１％〜約２％の間、約２％〜約１０％の間、約２％〜約８％の間、約２％〜約６％の間、約２％〜約４％の間、約４％〜約１０％の間、約４％〜約８％の間、約４％〜約６％の間、約６％〜約１０％の間、約６％〜約８％の間、または約８％〜約１０％の間の増大を示す。

いくつかの実施形態では、アニーリング後の粒子平均は、アニーリング前の粒子平均に比べて球形度に約１％〜約１０％の間、約１％〜約８％の間、約１％〜約６％の間、約１％〜約４％の間、約１％〜約２％の間、約２％〜約１０％の間、約２％〜約８％の間、約２％〜約６％の間、約２％〜約４％の間、約４％〜約１０％の間、約４％〜約８％の間、約４％〜約６％の間、約６％〜約１０％の間、約６％〜約８％の間、または約８％〜約１０％の間の増大を示す。

以上に本発明を全般的に記載してきたが、それらは以下の実施例を参照することにより理解され、これらの実施例は単に例示のために本明細書に示され、特に断りのない限り限定することを意図するものではない。

以下の実施例は本明細書に記載される生成物および方法の例示であって限定ではない。当技術分野で通常に遭遇し、本開示に鑑みて当業者に自明の様々な条件、配合、およびその他のパラメーターの好適な改変および適合は、本発明の趣旨および範囲内にある。

以下は高輝度ナノ構造体の成長を実証する一連の例を示す。

実施例１
前駆体としてオレイン酸亜鉛、セレン化トリブチルホスフィン、およびオクタンチオールを用いる、２８０℃を超える温度での緑色ＩｎＰコア上の厚いＺｎＳｅ／ＺｎＳ多層シェルの付着を記載する。

オレイン酸亜鉛は、固体としての酢酸亜鉛とオレイン酸から作製した。セレン化トリ（ｎ−ブチル）ホスフィン（ＴＢＰＳｅ）は、セレンペレットとトリ（ｎ−ブチル）ホスフィンから作製した。ＩｎＰコア溶液は、コア溶液から沈澱を除去するためにアリコート（例えば、１５ｍＬのコア）を５μｍポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）シリンジフィルターで濾過することによって作製した。

２５０ｍＬの３首丸底フラスコに３．４８ｇ（５．５４ｍｍｏｌ、１３．３８当量）のオレイン酸亜鉛と３３．５４ｍＬの１−オクタデセンを室温、空気中で加えた。このフラスコに撹拌子、ゴム隔膜、シュランクアダプタ、および熱電対を装備した。このフラスコを、ゴムホースを介してシュランクラインに接続した。少なくとも３回の真空（＜５０ミリトル）と窒素フラッシングによって不活性条件を確立した。この混合物を窒素流下で８０℃に加熱して透明な溶液を得た。オレイン酸亜鉛はフラスコ壁に固着しており、ヒートガンで融解し、溶液中に流し戻した。温度を維持し、フラスコをもう一度真空下に置き、それ以上ガスの発生が見られなくなるまで（＜５０ミリトル）ポンピングした。加熱マントルを外し、フラスコを窒素流下で冷却した。

温度がおよそ５０℃になった際に、０．９１ｍＬのヘキサン中、０．０６０ｇ（０．４１ｍｍｏｌ、１．００当量）のＩｎＰ（コアの直径＝１７．７９Å）を加えた。このフラスコを、溶液がゴムホースに引き込まれないように注意して真空下に置いた。この混合物を、ヘキサンを除去するために＜５０ミリトルまでポンプで引き、フラスコ壁にはねた材料を、ヒートガンで加熱することにより溶液中に戻した。次に、この反応混合物を窒素流下で８０℃に加熱すると、透明な溶液が得られた。２．５２ｍＬ（５．０４ｍｍｏｌ、１２．１６当量）のＴＢＰＳｅをおよそ１００℃で加えた。温度を２８０℃に設定し、タイマーを始動した。およそ１６分後に２８０℃の反応温度に達し、その後、タイマーカウントが４０分になるまで保持した（ＴＢＰＳｅ１ｍＬ当たりおよそ１０分）。加熱マントルを外し、フラスコを自然冷却した。

温度が１００℃を下回った際に、窒素流を１５標準立方フィート毎時に引き上げ、隔膜を外し、１６．５７ｇ（２６．３８ｍｍｏｌ、６３．７２当量）のオレイン酸亜鉛と０．４５ｇ（２．２５ｍｍｏｌ、５．４８当量）のラウリン酸を、粉末漏斗を介して加えた。隔膜を再度挿入した後、フラスコを、それ以上ガスの発生が見られなくなるまで（＜５０ミリトル）注意深く真空下に置いた。この反応混合物をバッファー層エッチングのために窒素流下で２８０℃に加熱し、１５分間保持した（上昇時間を含む、時間計測はヒーターが始動した際に開始した）。次に、この反応フラスコを自然冷却した。４．１６ｍＬ（２３．９８ｍｍｏｌ、５７．９３当量）のオクタンチオールをおよそ１３０〜１５０℃でシリンジを介して加えた。温度を３００℃に設定し、タイマーを再び始動した。およそ１４分後に反応温度に達し、５０分（約１０分／ｍＬ）まで保持した。加熱マントルを外し、フラスコを自然冷却した。

反応混合物の温度が１００℃を下回った際に、窒素流下で熱電対をガラスストッパーに置き換えた。このフラスコを注意深くやや真空下に置き、２本のＰＴＦＥボトルとともにグローブボックスに入れた。この混合物を１本のＰＴＦＥボトルに注ぎ、フラスコを４ｍＬのヘキサンで２回すすぎ、すすぎ溶液をそのＰＴＦＥボトルに加えた。ボトル中の混合物を室温まで冷却した後、それを４０００ｒｐｍで５分間遠心分離して不溶性材料を分離した。透明であるが有色の上清を第二のＰＴＦＥボトル中にデカントし、１６ｍＬのヘキサンを第一のＰＴＦＥボトルに加えて、不溶性側の生成物からさらに量子ドット材料を抽出した。第一のボトルを振盪し、十分な混合を確保するためにボルテックスにかけた後、４００ｒｐｍで５分間遠心分離を施した。上清を第二のＰＴＦＥボトル内で第一の上清と合わせ、この時にはより軽くなった第一のボトル内の不溶性ワックスを排出した。合わせた上清をエタノール（２倍容量、およそ１２０ｍＬ）で沈澱させ、４０００ｒｐｍで５分間遠心分離した。この時にはほぼ無色となった上清を排出し、遠心分離物を合計４ｍＬのトルエン（最初２ｍＬ、その後、１ｍＬで２回ボトルをすすいだ）中に再度分散させた。

反応中、分光光度分析のためにおよそ５０μＬのアリコートをおよそ１５分ごとに採取した。これらのアリコートをすぐに１ｍＬヘキサン中で急冷し、その後、キュベット内でおよそ１００μＬのサンプルを４ｍＬのヘキサンを加えることによりさらに希釈した。このキュベットに吸収、蛍光、および蛍光励起（ピーク発光波長）分光法を行った。励起スペクトルにおけるインナーフィルター効果を避けるために３３０ｎｍでの光学密度（ＯＤ）は０．１未満であるべきである。

各工程（ＺｎＳｅシェルおよびＺｎＳシェル）の終了時に、最終的なＴＥＭ分析のためにおよそ２００μＬのアリコートを採取した。これらは急冷せず、その後、グローブボックス内でヘキサン：エタノールの１：３溶液で３回洗浄した。ＯＤ_４６０＝０．４のヘキサン溶液をＴＥＭ分析に送った。

量子収率（ＱＹ）測定のために、合わせた上清から後処理の際（または最後の反応工程後の冷却中）に０．５ｍＬのアリコートを採取し、量子収率分析に送った。

実施例２
ｉｎｓｉｔｕＩｎＰコア合成および酸エッチング
５ｇ（０．０１２９ｍｏｌ）のトリオクチルホスフィンオキシド、１．４５ｇ（０．００４９６７ｍｏｌ）の酢酸インジウム、３ｇ（０．０４９８ｍｏｌ）のラウリン酸、および５０ｍｇ（０．０２７２ｍｍｏｌ）の酢酸亜鉛を反応フラスコに加えた。この混合物を真空下で４０分間１２０℃に加熱し、次いで反応温度を窒素流下で３００℃に上昇させた。この温度で、４ｇのトリオクチルホスフィン中、１ｇのトリス（トリメチルシリル）ホスフィンを反応フラスコに迅速に注入し、反応温度を２６０℃で維持した。１分後、加熱を取り去ることによって反応を停止させた。反応混合物を８０℃に冷却し、１．２ｇ（０．００５９９ｍｏｌ）のラウリン酸を反応フラスコに加えた。反応混合物の温度を４０分間８０℃で維持した。図３に示されるように、ＩｎＰコアこの期間にエッチングされ、第一の励起子吸収ピークの１５ｎｍの青方偏移が見られた。反応混合物を加熱から取り出した。反応混合物が室温まで冷却されたところで、グローブボックス内で２０ｍＬのトルエンを反応混合物に加え、この混合物に５０ｍＬのエタノールを加えることによりＩｎＰドットを沈澱させ、その後、遠心分離およびデカンテーションを行った。得られたＩｎＰドットをヘキサンに溶かした。ＩｎＰ量子ドットの濃度は、３５０ｎｍでのＩｎＰバルク吸光係数に基づくＵＶ−Ｖｉｓ吸収測定により決定した。

実施例３
緑色発光ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳドットを形成するためのｉｎｓｉｔｕＩｎＰ酸エッチングおよびシェル成長
ヘキサン溶液中、３０ｍＬの１−オクタデセン、１．２ｇ（０．００５９９ｍｏｌ）のラウリン酸、および５０ｍｇ（０．０００３４３ｍｏｌ）のＩｎＰコアを反応フラスコに加えた。反応温度を１０分間１００℃に上昇させた。ＩｎＰコアはこの期間にエッチングされた。

ＺｎＳｅバッファー層は、２．６ｇのステアリン酸亜鉛とトリブチルホスフィン中２Ｍのセレン１ｍＬを導入することによって形成した。反応混合物の温度を２８０℃に上昇させ、この温度で６０分間保持した。

ＺｎＳシェルは１２．３ｇのステアリン酸亜鉛および３．４ｍＬの１−オクタンチオールを加えることにより形成した。反応混合物の温度を３００℃に上昇させ、この温度で５０分間保持した。反応混合物を室温まで冷却し、さらに精製し、特性評価を行った。

表１に示されるように、コアエッチ法を導入したところ、緑色発光ドットの量子収率に約１５％（エントリーナンバー２に対するエントリーナンバー１）の増加がもたらされ、赤色発光ドットの量子収率の約３０％（エントリー４に対するエントリー３）の増加がもたらされた。そして、酸エッチングコアのＴＥＭ画像は、より球形のコア／シェル形態を有した。

表１．非エッチコアおよびエッチコアからのＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳの光学特性

実施例４
緑色アニーリングコア／シェルのための方法
ラウリン酸、トリオクチルホスフィンオキシド、１−オクタデセン、およびオレイルアミンを反応フラスコに加えた。この反応混合物を、反応フラスコの脱気を行いながら（３回パージの後真空のサイクル）１００℃に加熱した。反応混合物を真空下で１５分間１００℃に保持した。この反応混合物にコアを注入した。反応混合物を２１０℃に加熱した後、反応混合物を１４０℃に冷却した。次に、反応混合物を１０分かけて１５０℃の温度に上昇させた。

Ｚｎ／ＳまたはＣｄ保存溶液を作製した。Ｃｄを反応混合物に加える場合には、３８分かけて加えた。Ｚｎ／Ｓを反応混合物に加える場合には、９０分かけて加えた。温度を１０分間保持した後、室温に冷却した。

実施例５
赤色アニーリングコア／シェルのための方法
ラウリン酸、トリオクチルホスフィンオキシド、１−オクタデセン、およびオレイルアミンを反応フラスコに加えた。この反応混合物を、反応フラスコの脱気を行いながら（３回パージの後真空のサイクル）１００℃に加熱した。反応混合物を真空下で１５分間１００℃に保持した。この反応混合物にコアを注入した。反応混合物を２７０℃に加熱した後、反応混合物を１４０℃に冷却した。次に、反応混合物を１０分かけて１５０℃の温度に上昇させた。

Ｚｎ／ＳまたはＣｄ保存溶液を作製した。Ｃｄを反応混合物に加える場合には、１５０℃で７０分かけて加えた。Ｚｎ／Ｓを反応混合物に加える場合には、１５０℃で６０分かけて加えた。温度は１５０〜２２０℃の間に９０分かけて上昇させた。温度を１０分間保持した後、室温に冷却した。

以上に本発明を詳細に記載してきたが、それらは本発明またはそのいずれの実施形態の範囲にも影響を及ぼすことなく、条件、配合およびその他のパラメーターの幅広く等価な範囲内で実施できることが当業者には理解されるであろう。本明細書に引用されている全ての特許、特許出願、および刊行物は、引用によりそれらの全内容が本明細書に援用される。

Claims

（ａ）ナノ結晶コアを有機酸と接触させる工程、ここで、前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比は約１：１〜約１：１０００の間である；および
（ｂ）（ａ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱してナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体を生産する方法。
前記ナノ結晶コアがＩｎＰ、ＩｎＺｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｓＰナノ結晶である、請求項１に記載の方法。
前記ナノ結晶コアはＩｎＰナノ結晶である、請求項１または２に記載の方法。
前記有機酸がカルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記有機酸がラウリン酸、ヘキサン酸、オレイン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、オクチルホスホン酸、２−エチルヘキサン酸、ミリスチン酸、デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記有機酸がラウリン酸である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）の前記加熱が約１分〜約６時間の間行われる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）の前記加熱が約１０分〜約５０分の間行われる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）の前記加熱が約５０℃〜約１００℃の間の温度である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比が約１：２〜約１：１０００の間である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ結晶コアと前記有機酸のモル比が約１：５〜約１：１０００の間である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
生産される前記ナノ構造体が実質的に球形である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）で生産される前記ナノ構造体が（ａ）の出発ナノ結晶コアに比べて球形度の増大を示す、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）で生産される前記ナノ構造体が（ａ）の前記出発ナノ結晶コアに比べて約１％〜約１０％の間の球形度の増大を示す、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ構造体が精製を行わずにその後の工程で使用される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
（ｃ）（ｂ）の前記ナノ構造体を約２００℃〜３５０℃の温度で約１分〜２時間の間加熱する工程をさらに含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
（ｄ）（ｃ）の前記ナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱してナノ構造体に少なくとも一つのシェルを得る工程
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
（ｄ）（ｂ）の前記ナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱してナノ構造体に少なくとも一つのシェルを得る工程
をさらに含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
前記シェル材料が亜鉛源、硫黄源、セレン源、およびテルル源のうち少なくとも二つを含む、請求項１７または請求項１８に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の方法。
前記有機酸はラウリン酸であり、（ｂ）の前記加熱が約１０分〜５０分の間行われ、かつ、（ｂ）の前記加熱が約５０℃〜約１００℃の間の温度である、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱して、前記出発ナノ結晶コアに比べて球形度が増大したナノ構造体を得る工程
を含む、ナノ構造体の球形度を増大させる方法。
前記ナノ結晶コアがＩｎＰ、ＩｎＺｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｓＰナノ結晶である、請求項２５に記載の方法。
前記ナノ結晶コアがＩｎＰナノ結晶である、請求項２５または２６に記載の方法。
前記加熱が約１分〜約２００分の間行われる、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の方法。
前記加熱が約１０分〜約５０分の間行われる、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の方法。
前記加熱が約１５０℃〜約３００℃の間の温度である、請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の方法。
生産される前記ナノ構造体が実質的に球形である、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の方法。
生産される前記ナノ構造体が出発ナノ結晶コアに比べて約１％〜約１０％の間の球形度の増大を示す、請求項２５〜３１のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ構造体が精製を行わずにその後の工程で使用される、請求項２５〜３２のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）前記生産されたナノ構造体を有機酸と接触させる工程；および
（ｃ）（ｂ）を約５０℃〜約２５０℃の間の温度で加熱してナノ構造体を得る工程
をさらに含む、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載の方法。
前記有機酸がカルボン酸、ホスホン酸、またはスルホン酸である、請求項３４に記載の方法。
前記有機酸がラウリン酸、ヘキサン酸、オレイン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、オクチルホスホン酸、２−エチルヘキサン酸、ミリスチン酸、デカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項３４または３５に記載の方法。
前記有機酸がラウリン酸である、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の方法。
（ｄ）前記生産されたナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｅ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱してナノ構造体に少なくとも一つのシェルを得る工程
をさらに含む、請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の方法。
（ｂ）生産されたナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｃ）（ｂ）を約２００℃〜約３１０℃の温度で加熱してナノ構造体に少なくとも一つのシェルを得る工程
をさらに含む、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載の方法。
前記シェル材料が亜鉛源、硫黄源、セレン源、およびテルル源のうち少なくとも一つを含む、請求項３８または３９に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する、請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する、請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を有する、請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を有する、請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ結晶コアが約２００℃〜３００℃の間の温度で約１分〜２００分の間加熱される、請求項２５〜４４のいずれか一項に記載の方法。
（ａ）ナノ結晶コアを約１５０℃〜３５０℃の間の温度で約１分〜２時間の間加熱してナノ構造体を得る工程；
（ｂ）前記生産されたナノ構造体をシェル材料と接触させる工程；および
（ｃ）（ｄ）を約２００℃〜約３１０℃の間の温度で加熱してナノ構造体に少なくとも一つのシェルを得る工程
を含む、ナノ構造体を生産する方法。
前記ナノ結晶コアがＩｎＰ、ＩｎＺｎＰ、ＩｎＧａＰ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＳＳｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、またはＩｎＡｓＰナノ結晶である、請求項４６に記載の方法。
前記ナノ結晶コアがＩｎＰナノ結晶である、請求項４６または４７に記載の方法。
（ｃ）で生産される前記ナノ構造体が実質的に球形である、請求項４６〜４８のいずれか一項に記載の方法。
（ｃ）で生産される前記ナノ構造体が（ａ）の出発ナノ結晶コアに比べて球形度の増大を示す、請求項４６〜４９のいずれか一項に記載の方法。
（ｃ）で生産される前記ナノ構造体が（ａ）の前記出発ナノ結晶コアに比べて約１％〜約１０％の間の球形度の増大を示す、請求項４６〜５０のいずれか一項に記載の方法。
前記ナノ構造体が精製を行わずにその後の工程で使用される、請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の方法。
前記シェル材料が亜鉛源、硫黄源、セレン源、およびテルル源のうち少なくとも二つを含む、請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜６０ｎｍの間の半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する、請求項４６〜５３のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する、請求項４６〜５４のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項４６〜５５のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを有する前記ナノ構造体が７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項４６〜５６のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つのシェルを含むナノ構造体の集団であって、実質的に球形であり、かつ、１０ｎｍ〜６０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する、集団。
１０ｎｍ〜５０ｎｍの間のＦＷＨＭを有する、請求項５８に記載のナノ構造体の集団。
完全球形から約１％〜約８％の間のばらつきがある、請求項５８または請求項５９に記載のナノ構造体の集団。
完全球形から約１％〜約４％の間のばらつきがある、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載のナノ構造体の集団。
７０％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項５８〜６１のいずれか一項に記載のナノ構造体の集団。
７５％〜９９％の間のフォトルミネセンス量子収率を示す、請求項５８〜６２のいずれか一項に記載のナノ構造体の集団。