KR20110069836A - Methods for preparing nanocrystals using electron transfer agents - Google Patents

Methods for preparing nanocrystals using electron transfer agents Download PDF

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KR20110069836A
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Abstract

입자형성 핵형성 및 성장 단계들을 독립적으로 제어하기 위하여 불일치 전구체들 및 둘 이상의 전자전달제들을 이용한, 코어 나노결정들 조성물 및 제조방법이 제공된다.Core nanocrystals compositions and methods are provided using mismatched precursors and two or more electron transfer agents to independently control granulation nucleation and growth steps.

Description

전자전달제들을 이용한 나노결정들 제조방법{METHODS FOR PREPARING NANOCRYSTALS USING ELECTRON TRANSFER AGENTS}METHODS FOR PREPARING NANOCRYSTALS USING ELECTRON TRANSFER AGENTS

관련 출원에 대한 상호 참조Cross Reference to Related Application

본 출원은 2008년 10월 3일자 미국 가출원번호 제61/102,589호 우선권을 주장한다This application claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 102,589, filed October 3, 2008.

연방 연구 지원에 따라 이루어진 발명에 대한 권리 진술Statement of Rights to Invention Made with Federal Research Assistance

본원 개시 실시예 일부는 국립 표준 기술 연구소 및 미국 상무성과의 협력 동의서 제70NANB4H3053호에 따라 정부 지원에 의해 이루어졌다. 정부는 개시된 기술에 대한 특정 권리를 보유한다.Some of the examples disclosed herein were made with government support in accordance with the National Consortium of Technology and US Department of Commerce, co-operation agreement 70NANB4H3053. The government reserves certain rights in the technology disclosed.

기술 분야Technical field

본 발명은 2종류의 전자전달제들을 사용하여 나노입자들을 합성하는 방법을 제공한다. 더욱 상세하게는 본 발명은 생물학, 분석 및 조합 화학, 의학 진단법, 유전자 분석, 태양에너지 전환 및 디스플레이를 포함한 다양한 분야들에서 유용한 나노입자들을 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for synthesizing nanoparticles using two kinds of electron transfer agents. More specifically, the present invention provides methods for preparing nanoparticles useful in a variety of fields including biology, analytical and combinatorial chemistry, medical diagnostics, genetic analysis, solar energy conversion and display.

반도체 나노결정들은 단일 분자 및 용적재료 사이 특이한 광학의 특성이 있으며, 생물학, 화학, 약학 및 유전학의 다양한 실험 프로토콜에서 단일 분자 및 현미경에 의한 생물학적 및 생화학적 구조 검출, 추적 및 관찰 용도로 중요성이 높아진다. 나노결정들은 용이하게 관찰되고 단일 나노결정들로 실질적인 관찰에 충분한 정도로 밝은 형광 신호를 출력한다.Semiconductor nanocrystals have unique optical properties between single molecules and bulk materials, and are increasingly important for the detection, tracking and observation of biological and biochemical structures by single molecule and microscope in various experimental protocols of biology, chemistry, pharmacy and genetics. . Nanocrystals are easily observed and output a fluorescent signal that is bright enough to be practically observed with single nanocrystals.

금속-음이온 2 성분 염들로부터 코어 나노결정들을 형성하는 다수의 방법이 본 분야에 공지되어 있다. 이러한 방법들은 일반적으로 사용되는 반응물의 유형 및 반응물들 산화상태 비교 방법에 근거한 추정 메커니즘에 따라 분류될 수 있다.Many methods for forming core nanocrystals from metal-anionic bicomponent salts are known in the art. These methods can be classified according to the estimation mechanism based on the type of reactants commonly used and the oxidation state comparison method of the reactants.

제1의 방법에서는, 상호 반응하는 금속 및 비금속 성분은 양쪽 모두 그러한 중성 원자 형태로 제공된다. 예를 들면, Murray, 등, J. Am. Chem. Soc, 1993, 115: 8706은 용액에서 각각 중성 카드뮴 (Cd0) 및 셀레늄 (Se0) 원자를 방출하고, 그 결과 산화상태 일치 (match) 를 위한 전자전달이 필요하지 않은 디메틸카드뮴 (Me2Cd) 및 트리옥틸포스핀셀렌화물 (TOPSe) 반응을 기재한다. 반응물들이 상호 반응하기에 적절한 형태이므로, 이러한 상황은 산화상태의 '일치'라고 간주하고, 반응 진행을 위하여 어떠한 것도 산화되거나 환원될 필요가 없고, 결과적으로 알짜 전자 불균형이 없다. 카드뮴 및 셀레늄 원자들은 충돌하자마자 카드뮴 셀렌화물 (CdSe)를 형성하기 때문에 이런 종류의 반응은 일반적으로 매우 신속하게 진행된다.In the first method, both the reacting metal and nonmetallic components are provided in the form of such neutral atoms. For example, Murray, et al., J. Am. Chem. Soc, 1993, 115: 8706 releases neutral cadmium (Cd 0 ) and selenium (Se 0 ) atoms in solution, respectively, resulting in dimethyl cadmium (Me 2 Cd) and no electron transfer required for oxidation state matching; Trioctylphosphine selenide (TOPSe) reaction is described. Since the reactants are in the proper form to react with each other, this situation is regarded as a 'match' of the oxidation state, and nothing needs to be oxidized or reduced for the reaction to proceed, resulting in no net electron imbalance. Since cadmium and selenium atoms form cadmium selenide (CdSe) as soon as they collide, this type of reaction generally proceeds very quickly.

제2의 카테고리에 있어서는, 금속 및 비금속 성분은 양쪽 모두 이온 형태로 제공된다. 예를 들면, Peng, 등, J Am. Chem. Soc, 2001, 123:183,은 TOPO 및 포스폰산 리간드, 예를들면 헥실포스폰산 (HPA) 테트라데실포스폰산 (TDPA) 또는 옥틸포스폰산 (OPA) 존재에서, 카드뮴 이온 공급원으로서 카드뮴 산화물 (CdO)을 사용하여 CdSe 및 카드뮴 텔루르화물(CdTe)을 기재한다. 용액에서 비스(트리메틸실릴)황화물(TOPSe)이 Se2 -를 방출함과 동시에 카드뮴 염은 용액에서 Cd2 +이온을 방출한다. 카드뮴 및 황 이온도 순간적으로 반응하여 카드뮴황화물(CdSe)을 형성하므로 이러한 반응도 매우 신속하게 진행된다. 어떠한 종들의 산화 및 환원이 필요하지 않고 적합한 화학양론적으로 반응하여 중성 생성물을 생성하므로 이러한 반응 유형 역시 '일치'로 간주한다. In the second category, both metal and nonmetallic components are provided in ionic form. For example, Peng, et al., J Am. Chem. Soc, 2001, 123: 183, silver cadmium oxide (CdO) as a source of cadmium ions, in the presence of TOPO and phosphonic acid ligands such as hexylphosphonic acid (HPA) tetradecylphosphonic acid (TDPA) or octylphosphonic acid (OPA) Use to describe CdSe and cadmium telluride (CdTe). Bis (trimethylsilyl) sulfide (TOPSe) Se 2 in a solution of cadmium salt and at the same time releasing emits Cd 2 + ions in the solution. Cadmium and sulfur ions also react instantaneously to form cadmium sulfide (CdSe), so this reaction proceeds very quickly. This type of reaction is also regarded as 'match' because no species oxidation and reduction is required and a suitable stoichiometric reaction yields a neutral product.

각각의 이러한 카테고리에 있어서, 중간체의 서로에 대한 극단적인 반응성은 입자크기, 입자수율 및 입자크기 분산도 제어를 어렵게 한다. 용액에서 일단 방출되면, 반응 종들은 확산-지배 속도로 또는 거의 이러한 빠르기로 반응한다. 일부 예들에서는, 리간드 또는 용매를 사용하여 반응을 약간 느리게 할 수 있으나, 이러한 방법들은 입자형성을 제어하기 위한 일반적인 방법을 제공하지 못한다.In each of these categories, the extreme reactivity of the intermediates with each other makes it difficult to control particle size, particle yield and particle size dispersion. Once released from solution, the reactive species react at or near this rate of diffusion-domination. In some examples, ligands or solvents may be used to slow the reaction slightly, but these methods do not provide a general method for controlling particle formation.

특히, 예를들면, 이런 종류의 반응으로는 핵형성으로 언급되는 새로운 나노결정들 형성 방지가 때로는 불가능하며, 쉘(shell)을 현존 나노결정에 부가할 목적으로 하는 반응 제어가 어려워질 수 있다. 쉘은 나노결정 코어의 화학 및 광-안정성을 강화하므로 소정 용도에 사용하기 위하여 전형적으로 쉘을 나노결정 위에 형성하는 것이 필요하다. 쉘은 하부 코어 나노결정과는 다른 상보적 반도체 재료로 통상 제조된다; 따라서, 쉘-형성 반응이 핵형성에 이르면, 이는 원하는 것과는 다른 조성의 새로운 나노결정들을 형성하고 원하는 것과 혼합되며, 혼합물로 형성되면 나노결정들을 분리하는 것은 지극히 어렵다.In particular, for example, it is sometimes impossible to prevent the formation of new nanocrystals, referred to as nucleation, with this kind of reaction, and it can be difficult to control the reaction aimed at adding a shell to existing nanocrystals. Shells enhance the chemistry and photo-stability of nanocrystalline cores, so it is typically necessary to form shells on nanocrystals for use in certain applications. The shell is usually made of a complementary semiconductor material different from the bottom core nanocrystals; Thus, when the shell-forming reaction reaches nucleation, it forms new nanocrystals of different composition than desired and mixes with the desired one, and when formed into a mixture, it is extremely difficult to separate the nanocrystals.

제3의 방법에 있어서, 일 전구체는 반응조건 용액에서 중성원자를 제공하며 다른 전구체는 이온을 제공하도록 불일치 전구체들이 선택된다. 예를들면, 불일치 전구체들로서, Cd2 + 이온 공급원으로 카드뮴 알킬포스포네이트 및 Se0 공급원으로 트리옥틸포스핀 셀렌화물의 혼합물이 사용될 수 있다. 반응 진행이 가능한 '일치' 종을 제공하기 위하여 반응 종들 중 하나의 산화상태를 조절하는 전자전달제가 존재하지 않는 한, 이러한 전구체들은 중성 종을 형성하기 위하여 반응할 수가 없다. 예를들면, 전자들을 Cd2 +에 전달하여 2개의 비-이온 종들 (즉 Cd0 및 Se0), 또는 전자들을 Se0에 전달하여 2개의 이온 종들 (즉 Cd2 + 및 Se2 -)을 제공하도록 환원제가 사용될 수 있다. 어느 방법에서도, 일단 원자 종들이 '일치'되면, 이들 반응은 진행될 수가 있지만, 이러한 전자전달제 없이는 반응이 진행될 수가 없다. 달리, 동일 전하를 가지는 2개의 이온 종들 (즉, 2개의 양이온들 또는 2개의 음이온들) 역시 '불일치'이다. 예를들면, 2개의 양이온 종들을 제공하는 불일치 전구체들이 사용될 수 있고, 이때 일 종은 환원되어 '일치' 반응을 진행할 수 있는 음이온 종이 제공될 수 있다. 예를 들면, Se2 + 또는 Se4 +는 셀레늄 음이온 Se2 -을 제공하기 위해서 환원될 수가 있고, 이는 금속 양이온 종, 예를들면 Cd2 +와 반응을 진행할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개의 양이온 종들은 양쪽 모두 중성 종들로 환원될 수 있다. 도 1은 환원제가 관여하는 방법을 예시하기 위한 핵형성 및 성장 단계를 도시한 것이다.In a third method, one precursor provides neutral atoms in the reaction solution and the other precursors are selected to provide ions. For example, may be used as precursors mismatch, Cd 2 + ion source with a mixture of cadmium alkylphosphonate and trioctyl phosphine selenide as Se 0 source. These precursors cannot react to form neutral species unless there is an electron transfer agent that regulates the oxidation state of one of the reactive species to provide a 'matched' species that can proceed. For example, to deliver electrons to the Cd 2 + 2 of non-ionic species (i.e., Cd 0 and Se 0), or by transfer of electrons to the Se 0 2 of ion species (i.e., Cd 2 + and Se 2 -) a Reducing agents can be used to provide. In either method, once the atomic species are 'matched', these reactions can proceed, but without these electron transfer agents the reactions cannot proceed. Alternatively, two ionic species having the same charge (ie two cations or two anions) are also 'mismatched'. For example, mismatched precursors can be used that provide two cationic species, where one species can be provided which can be reduced to undergo a 'match' reaction. For example, 2 Se or Se + 4 + 2 Se is selenium anions - and can be reduced in order to provide, it may proceed with the metal cation species, for example, Cd 2 + and reaction. In other embodiments, two cationic species can be reduced to both neutral species. 1 depicts nucleation and growth steps to illustrate how a reducing agent is involved.

다른 실시예에서, 중성 종 및 음이온 종 간 반응에서 산화제가 전자전달제로서 사용될 수가 있다. 예를들면, 전구체로서 Cd0 및 Se-2가 사용될 수가 있고, 이때 산화제가 적용되어 Se-2를 Se0으로 산화시켜, '일치' 반응을 진행할 수 있는 2개의 중성 종들을 제공한다. 이러한 전자전달 과정 및 제제의 필요성은 크게 간과되었다:관계하는 반응의 소규모 및 복잡함 때문에 전자전달제의 역할은 자주 출발물질에 존재하거나 또는 우연히 동시에 형성되는 불순물에 의해 수행된다.In another embodiment, an oxidant may be used as the electron transfer agent in the reaction between neutral and anionic species. For example, Cd 0 as a precursor And Se -2 can be used, wherein an oxidant is applied to oxidize Se -2 to Se 0 to provide two neutral species that can undergo a 'match' reaction. The need for this electron transfer process and formulation has been largely overlooked: due to the small scale and complexity of the reactions involved, the role of the electron transfer agent is often performed by impurities present in the starting material or coincidentally formed at the same time.

전자전달제를 첨가한 일부 반응들이 보고되었다:예를들면, Zehnder 및 Treadway, 미국특허번호 7,147,712,는 핵형성을 촉진하고 제어하며 결정 성장을 가속시키기 위하여 산소 또는 환원제인 프로모터의 이용을 기재한다. 단일 환원제가 첨가되어 핵형성 또는 나노결정들 형성을 개시하고, 일단 핵형성이 일어난 후 나노결정들 성장을 촉진시킨다. 이러한 방법은 입자수율 및 최종 입자크기를 제어한다. 그러나, 동일 환원제가 핵형성 및 성장 단계(phase) 양쪽에 사용되므로 2 단계들의 분리는 단지 간접 수단에 의해 달성될 수 있다.Some reactions with the addition of an electron transfer agent have been reported: For example, Zehnder and Treadway, US Pat. No. 7,147,712, describe the use of promoters that are oxygen or reducing agents to promote and control nucleation and accelerate crystal growth. A single reducing agent is added to initiate nucleation or nanocrystals formation, which promotes nanocrystals growth once nucleation occurs. This method controls particle yield and final particle size. However, since the same reducing agent is used in both nucleation and growth phases, separation of the two phases can only be achieved by indirect means.

높은 수율 및 높은 수준의 입자크기 및 입자 분산도 제어에 의한 나노결정 제조방법이 요망되며, 나노결정들의 핵형성 및 성장 단계를 별개로 제어할 필요성이 존재한다.There is a need for a method for producing nanocrystals by controlling high yield and high levels of particle size and particle dispersion, and there is a need to separately control the nucleation and growth stages of nanocrystals.

일시적으로 핵형성 및 성장 단계들을 분리하기 위하여 2 종류의 전자전달제들을 사용하여 핵형성을 회피하거나 또는 최소화하는 조건에서 나노결정인 성장을 제어 및 촉진하는 방법이 본원에 제공된다. 이러한 방법들은 새로운 조성의 나노결정들 및 생산 재현성 및 제어 특성을 보이는 나노결정들 제조방법을 제공한다. 본원에 명시된 방법은 나노결정 제조에 있어서 나노결정 핵형성 및 성장 단계들에 대한 독립적인 제어를 제공할 수 있다.Provided herein are methods of controlling and promoting growth that is nanocrystals under conditions that avoid or minimize nucleation using two kinds of electron transfer agents to temporarily separate nucleation and growth steps. These methods provide methods for preparing nanocrystals with new composition and nanocrystals that exhibit production reproducibility and control properties. The methods described herein can provide independent control of nanocrystal nucleation and growth steps in nanocrystal preparation.

본원에 제공되는 실시예는 바람직하게 나노결정 형성 및 성장을 독립적으로 제어하는 전자전달제의 이용에 의한 재현 가능한 생성물 특징이 있는 나노결정들을 제공한다. 본 방법들은 나노결정 제조 반응에 시약 (reagent) 첨가 속도에 약간의 변동이 있는 경우에도 재현하여 나노결정들을 제공할 수가 있으므로 본 방법들은 신뢰할 수 있다. 일부 실시예들에서, 2 종류의 환원제들이 나노결정 형성 공정을 제어하기 위해서 이용한다.The examples provided herein preferably provide nanocrystals with reproducible product characteristics by the use of electron transfer agents that independently control nanocrystal formation and growth. The methods are reliable because they can reproduce and provide nanocrystals even when there is a slight variation in the reagent addition rate in the nanocrystal production reaction. In some embodiments, two kinds of reducing agents are used to control the nanocrystal forming process.

일 양태에서, 제1 전구체; 제2 전구체; 강 전자전달제; 및 약 전자전달제로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 나노결정들 집단 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정들 집단 생성 방법이 제공되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지고, 강 전자전달제는 소망 정도의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량이며, 약 전자전달제는 강 전자전달제와 다르다. In one aspect, a first precursor; Second precursor; Strong electron transfer agent; And providing a mixture consisting of the weak electron transfer agent; And heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystal populations, wherein the first and second precursors have mismatched oxidation states, and have strong electron transfer. The agent is in a sufficient amount to produce the desired degree of nucleation, and weak electron transfer agents differ from strong electron transfer agents.

다른 양태에서, 제1 전구체 및 제2 전구체가 불일치 산화상태들을 가지는, 제1 전구체 및 제2 전구체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 소망 정도의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량으로 혼합물에 아-화학양론적 함량의 강 전자전달제를 첨가하는 단계; 선택적으로 소망 정도의 핵형성을 생성하도록 혼합물을 가열하는 단계; 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 함량으로 혼합물에 약 전자전달제를 첨가하는 단계; 및 선택적으로 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 시간 동안 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정들 생성 방법이 제공된다. In another aspect, providing a mixture of a first precursor and a second precursor, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states; Adding a substoichiometric content of a strong electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to produce a desired degree of nucleation; Optionally heating the mixture to produce a desired degree of nucleation; Adding a weak electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to grow a desired degree of nanocrystals; And optionally heating the mixture for a time sufficient to grow the desired degree of nanocrystals.

또 다른 양태에서, 제1 전구체; 제2 전구체; 및 제3 전구체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 선택적으로 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정들 생성 방법이 제공되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지고, 제3 전구체는 제1 전구체 또는 제2 전구체와 일치 산화상태를 가진다. In another embodiment, a first precursor; Second precursor; And providing a mixture consisting of a third precursor; And optionally heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states, and the third precursor Has a coincidence oxidation state with either the first precursor or the second precursor.

본 방법 및 조성물의 기타 양태 및 이점들은 소정 실시예들을 참조하고 본원에 포함된 실시예들의 다른 관점에서, 하기 상세한 설명으로부터 명백하여 질 것이다. 본원에서 사용되는 용어는 특정의 실시예 기재만을 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해하여야 한다.Other aspects and advantages of the present methods and compositions will become apparent from the following detailed description, in light of other embodiments of the embodiments contained herein with reference to certain embodiments. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

도 1은 2개의 별도 환원제들이 나노결정인 ZnTe 형성에 있어서 핵형성 및 이어 성장을 촉진하기 위해서 이용될 수가 있다는 것을 예시한다.
도 2는 나노결정들의 성장 단계에서 전구체 화합물 자체에서 생성되는 약 환원제 사용을 예시한다. 아연 운데실레네이트는 전구체 화합물이며 또한 불포화 카르복실기로서 약 환원기를 제공하는 전구체 화합물의 예시이다. 도 2에서 오른쪽 흡광도 수준이 더 높은 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 입자수율은 아연 운데실레네이트 경우가 아연 스테아레이트 경우보다 더 높았다. 아연 운데실레네이트는 약 환원기를 제공하여 결정 성장을 촉진한다.
Figure 1 illustrates that two separate reducing agents can be used to promote nucleation and subsequent growth in the formation of ZnTe, which is a nanocrystal.
2 illustrates the use of a weak reducing agent produced in the precursor compound itself in the growth phase of the nanocrystals. Zinc undecylenate is an example of a precursor compound that also provides a weak reducing group as an unsaturated carboxyl group. As can be seen from the higher right absorbance level in FIG. 2, the particle yield was higher in the zinc undecylenate case than in the zinc stearate case. Zinc undecylenate provides a weak reducing group to promote crystal growth.

본원에 기재된 실시예는 하기 상세한 설명 및 이에 포함된 실시예들을 참조함으로써 보다 용이하게 이해될 수가 있다. 본원에서 사용되는 용어는 특정 실시예 기재만을 위한 것이며 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해하여야 한다.The embodiments described herein may be more readily understood by reference to the following detailed description and the embodiments included therein. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본원에 개시된 실시예에 속한 당업자에 의해 공통으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art belonging to the embodiments disclosed herein.

본원에 사용되는, 'a' 또는 'an'은 '최소한 하나의' 또는 '하나 이상'의 의미이다.As used herein, 'a' or 'an' means 'at least one' or 'one or more'.

본원에 사용되는, '약'은 수치가 근사치이며 작은 편차는 본원 개시 실시예 실행에 상당한 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다. 수치 한정이 있다면, 문맥에 달리 표시되지 않는 한, '약'은 수치가 ±10%에 의해 변화할 수가 있고 개시 실시 예의 범위 내에 있다는 것을 의미한다.As used herein, 'about' means that the numerical values are approximate and that small deviations do not significantly affect the implementation of the disclosed embodiments. If there is a numerical limitation, unless otherwise indicated in the context, 'about' means that the numerical value can vary by ± 10% and is within the scope of the disclosed embodiments.

본원에 사용되는, '나노입자'는 최소한 하나의 주요 치수가 나노 크기 범위에 있는 임의 입자를 언급하는 것이다. 일반적으로 나노입자는 약 1 내지 1000nm 범위의 최소한 하나의 주요 치수를 가진다.As used herein, 'nanoparticle' refers to any particle having at least one major dimension in the nanosize range. Nanoparticles generally have at least one major dimension in the range of about 1 to 1000 nm.

나노입자들의 예시로는 코어/쉘 나노결정과 같은 나노결정 및 나노결정 표면에 있는 임의 단단히-결합된 유기 코팅 또는 기타 재료를 포함한 나노결정을 포함한다. 또한 나노입자는 핵/쉘 나노결정 자체, TDPA, OPA, TOP, TOPO 또는 통상의 용매화에 의해 표면으로부터 제거되지 않는 다른 재료 층을 가지는 코어 나노결정 또는 코어/쉘 나노결정을 포함한다. 나노입자는 가교-결합되는 표면상의 리간드 층을 가질 수 있고; 및 나노입자는, 예를들면, 물 또는 기타 용매에서 용해도 증가 또는 감소와 같은 입자 특성을 변경할 수 있는 기타 또는 추가 표면 코팅을 가질 수가 있다. 표면상의 이런 종류의 층은 '나노입자' 용어에 포함된다.Examples of nanoparticles include nanocrystals, such as core / shell nanocrystals and nanocrystals, including any tightly-bonded organic coatings or other materials on the surface of nanocrystals. Nanoparticles also include core nanoshells or core / shell nanocrystals with core / shell nanocrystals themselves, TDPA, OPA, TOP, TOPO, or other material layers that are not removed from the surface by conventional solvation. Nanoparticles can have a ligand layer on the surface that is cross-linked; And nanoparticles can have other or additional surface coatings that can alter particle properties such as, for example, increased or decreased solubility in water or other solvents. This kind of layer on the surface is included in the term 'nanoparticle'.

본원에 사용되는, '나노결정'은 전형적으로 정렬 결정 구조를 가지는 무기물질로부터 제조되는 나노입자를 언급한다. 이는 결정성 코어 (코어 나노결정)을 가지는 나노결정에 또는 핵/쉘 나노결정을 언급한다. 대체로 나노결정은 최대 치수가 1-100 nm 범위, 바람직하기에는 최대 치수가 약 1-50 nm 범위의 코어 직경을 가진다.As used herein, 'nanocrystal' refers to nanoparticles typically made from inorganic materials having an ordered crystal structure. It refers to nanocrystals with crystalline cores (core nanocrystals) or nucleus / shell nanocrystals. Generally, nanocrystals have core diameters in the largest dimension in the range of 1-100 nm, preferably in the range of about 1-50 nm.

코어 나노결정은 쉘이 인가되지 않은 나노결정이다; 일반적으로 이는 반도체 나노결정이며, 일반적으로, 단일의 반도체 재료로 제조된다. 이는 균일한 조성물을 가지거나, 또는 조성이 나노결정 내부 깊이에 따라서 다를 수가 있다. 많은 유형의 나노결정들이 알려져 있고, 나노결정 코어 제조 및 쉘 인가 방법들은 본 분야에서 주지이다. 본원에 개시된 나노결정들은 빈번하게 밝은 형광성 나노결정들이며 이로부터 제조되는 나노입자들 역시 대체로 밝고, 예를들면, 적어도 약 10%, 때로는 적어도 약 20%, 가끔 적어도 약 30%, 때로는 적어도 약 40% 및 때로는 적어도 약 50% 또는 이상의 양자수율을 가진다. 나노결정들이 사용 중 또는 보관 도중 열화로부터 나노결정을 보호하기 위해서 리간드 표면층을 가지는 것이 유리하다.Core nanocrystals are nanocrystals with no shell applied; Generally it is a semiconductor nanocrystal and is generally made of a single semiconductor material. It may have a uniform composition, or the composition may vary depending on the nanocrystal internal depth. Many types of nanocrystals are known, and nanocrystal core fabrication and shell application methods are well known in the art. The nanocrystals disclosed herein are frequently bright fluorescent nanocrystals and nanoparticles made therefrom are also generally bright, for example at least about 10%, sometimes at least about 20%, sometimes at least about 30%, sometimes at least about 40% And sometimes at least about 50% or more of quantum yield. It is advantageous for the nanocrystals to have a ligand surface layer to protect the nanocrystals from degradation during use or storage.

본원에서 사용되는, '양자점'은 용적재료에서는 반도체 또는 절연체이며, 근 자외선(UV)에서 원 적외선(IR) 범위에서 가변 광-물리적 특성이 있는 재료로 제조된 나노결정성 입자를 언급한다.As used herein, 'quantum dot' refers to nanocrystalline particles made of a material that is semiconductor or insulator in volumetric material and has variable photo-physical properties in the near-ultraviolet (UV) to far-infrared (IR) range.

본원에서 사용되는, '수용성'이란 수성 용액, 예를들면 본 분야의 당업자에게 알려진 바와 같이 생물학적 또는 분자 검출시스템에서 사용되는 것을 포함한 물, 수용액 또는 완충용액에서 용해되거나 현탁되는 것을 의미한다. 수용성 나노입자들은 상기 용어가 개별적으로 용매화된 작은 분자들을 기술하기 위한 것이라는 의미에서 수용성 나노입자들은 진정 '용해'되는 것이 아니며, 이들은 외부 표면층과 양립될 수 있는 용매들에서 용매화 및 현탁되므로, 물에 쉽게 분산되는 나노입자는 수용성 또는 수-분산성으로 간주한다. 표면층이 물과 양립하고 수용성이므로 수용성 나노입자는 또한 친수성으로 간주한다.As used herein, 'water soluble' means dissolved or suspended in an aqueous solution, such as water, aqueous or buffered solutions, including those used in biological or molecular detection systems, as known to those skilled in the art. Water-soluble nanoparticles are not truly 'dissolved' in the sense that the term is intended to describe individually solvated small molecules, and since they are solvated and suspended in solvents that are compatible with the outer surface layer, Nanoparticles that are readily dispersed in water are considered water-soluble or water-dispersible. Water soluble nanoparticles are also considered hydrophilic because the surface layer is compatible with water and water soluble.

본원에 사용되는, '소수성 나노입자'는 헥산, 톨루엔 등과 같이 불-수용성 용매에 쉽게 분산 또는 녹는 나노입자를 의미한다. 이런 종류의 나노입자들은 일반적으로 물에서 쉽게 분산하지 않는다.As used herein, 'hydrophobic nanoparticles' means nanoparticles that are readily dispersed or soluble in water-insoluble solvents such as hexane, toluene and the like. Nanoparticles of this kind generally do not readily disperse in water.

본원에서 사용되는, '친수성'은 고체 표면 특성 또는 액체 용적 특성을 의미하며, 이때 고체 또는 액체는 보다 낮은 유전 매체에서보다 높은 유전 매체에서 더 큰 혼화성 및 용해성을 보인다. 예를들면, 데칸과 같은 탄화수소 용매에서보다 메탄올에서 더 가용인 재료는 친수성으로 간주한다.As used herein, 'hydrophilic' means solid surface properties or liquid volumetric properties, where solids or liquids show greater miscibility and solubility in higher dielectric media than in lower dielectric media. For example, materials that are more soluble in methanol than in hydrocarbon solvents such as decane are considered hydrophilic.

나노입자들은 다른 복잡 형상, 예를들면 구체, 로드, 디스크, 삼각형, 나노고리, 나노쉘, 테트라포드, 나노와이어 등과 같은 형상으로 합성될 수 있다. 각각의 이러한 기하구조는 차별적 특성이 있다:표면 전하 공간분포, 입사광의 편광 배향 의존성 및 전기장 공간 분포. 일부 실시예들에서 본원의 나노결정들은 대략 구체이다.Nanoparticles can be synthesized in other complex shapes such as spheres, rods, discs, triangles, nanorings, nanoshells, tetrapods, nanowires, and the like. Each of these geometries has distinctive characteristics: surface charge space distribution, polarization orientation dependence of incident light, and electric field space distribution. In some embodiments the nanocrystals herein are approximately spherical.

일부 실시예들에서 본원에 제공되는 나노입자는 반도체 쉘에 의해 커버되는 나노결정 코어를 가지는 코어/쉘 나노결정이다. 쉘의 두께는 소망 입자 특성을 제공하는데 적합할 수 있다. 쉘의 두께는 형광파장, 양자수율, 형광 안정성 및 다른 광 안정성 특징에 영향을 미칠 수가 있다.In some embodiments the nanoparticles provided herein are core / shell nanocrystals having nanocrystalline cores covered by a semiconductor shell. The thickness of the shell may be suitable to provide the desired particle characteristics. The thickness of the shell can affect fluorescence wavelength, quantum yield, fluorescence stability and other light stability characteristics.

나노결정 코어 및 쉘은 반도체 나노결정들을 형성하는 것으로 공지된 임의 적합한 금속 및 비금속 원자에서 제조될 수 있다. 코어 및/또는 쉘을 위한 적합한 반도체 재료는, 제한적이지는 않지만, 2-16,12-16,13-15, 및 14족 원소-기반의 반도체 예를들면 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb, PbS, PbSe, Ge 및 Si 및 이들의 3 및 4 성분들 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 코어/쉘 나노결정의 코어 및 쉘은 다른 반도체 재료들로 이루어지며, 코어/쉘의 코어의 2 성분 반도체 재료의 최소한 하나의 원자 타입은 핵/쉘 나노결정의 쉘 원자 타입과 다른 것을 의미한다. 나노결정 코어 및 쉘은 반도체 나노결정들을 형성하는 것으로 알려진 임의의 적절한 금속 및 비금속 원자들로 제조된다. 반도체 나노결정들은 공지 기술을 적용하여 제조될 수 있다. 예를들면, 참조, 미국특허번호 6,048,616, 5,990,479, 5,690,807, 5,505,928 및 5,262,357, 1999년 5월 27일 공개된 국제특허공개번호 WO99/26299. 이들 방법은 대체로 급속 열화로부터 보호하기 위하여 표면상에 소수성 리간드의 코팅을 가지는 나노결정들을 생성한다.Nanocrystalline cores and shells can be prepared from any suitable metal and nonmetallic atoms known to form semiconductor nanocrystals. Suitable semiconductor materials for the core and / or shell include, but are not limited to, 2-16, 12-16, 13-15, and Group 14 element-based semiconductors such as ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb, PbS, PbSe, Ge, and Si and mixtures of three and four components thereof. In general, the core and shell of the core / shell nanocrystals are made of different semiconductor materials, and at least one atomic type of the two-component semiconductor material of the core / shell core is different from the shell atom type of the nucleus / shell nanocrystals. it means. The nanocrystalline core and shell are made of any suitable metal and nonmetallic atoms known to form semiconductor nanocrystals. Semiconductor nanocrystals can be prepared by applying known techniques. See, eg, US Pat. Nos. 6,048,616, 5,990,479, 5,690,807, 5,505,928 and 5,262,357, International Publication No. WO99 / 26299, published May 27, 1999. These methods generally produce nanocrystals with a coating of hydrophobic ligand on the surface to protect from rapid degradation.

나노결정들은 방사 광 양자수율 퍼센트에 의해 특징될 수 있다. 예를들면, 본원에 개시된 나노결정들 양자수율은 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 80% 이상, 약 90% 이상, 및 이들 두 수치들 사이 범위일 수 있다. 양자수율은 대체로 약 30% 이상, 및 바람직하기에는 50% 이상, 70% 이상 및 때로는 80% 이상일 수 있다.Nanocrystals can be characterized by percentage of emitted light quantum yield. For example, the nanocrystals disclosed herein have a quantum yield of at least about 10%, at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at about 80 At least%, at least about 90%, and between these two values. The quantum yield may generally be at least about 30%, and preferably at least 50%, at least 70% and sometimes at least 80%.

일부 실시예들에서 나노결정 코어 상의 쉘 층 금속원자들은 Cd, Hg, Zn, Be, Al, Ga, Mn, Cu 및 Mg에서 선택된다. 이러한 반도체 쉘 층에서 제2의 원소는 S, Se, Te, O, P, As, N 및 Sb에서 선택될 수 있다.In some embodiments the shell layer metal atoms on the nanocrystalline core are selected from Cd, Hg, Zn, Be, Al, Ga, Mn, Cu and Mg. The second element in this semiconductor shell layer may be selected from S, Se, Te, O, P, As, N and Sb.

나노입자는 임의 적절한 크기일 수 있다; 일반적으로 전자기 스펙트럼의 UV-가시 부분에서 형광을 출력하도록 크기가 설정되며, 이는 이러한 범위는 관련 매개체에서 생물학적 및 생화학 현상을 감지하기 위하여 사용되기에 편리하기 때문이다. 크기 및 형광파장 사이 관계는 잘 알려져 있고, 따라서 나노결정들을 더욱 작게 하는 것은 작은 크기에서 적합 파장을 주는 특정 재료 예를들면 특히 작게 설계되는 코어/쉘 나노결정에서 코어로서 InP를 선택할 필요가 있다.Nanoparticles can be any suitable size; It is generally sized to output fluorescence in the UV-visible portion of the electromagnetic spectrum, since this range is convenient for use in sensing biological and biochemical phenomena in the media involved. The relationship between size and fluorescence wavelength is well known, and therefore, smaller nanocrystals need to select InP as the core in certain materials, such as core / shell nanocrystals that are specifically designed to give a suitable wavelength at small sizes.

많은 실시예에서, 본원에 기재되어 있는 나노결정들은 직경이 약 1nm 내지 약 100nm, 때로는 직경이 약 1 내지 약 50nm, 및 가끔 직경이 약 1 내지 약 25nm일 수 있다. 나노결정들 특정 크기 범위는 제한적이지 않지만:약 0.5 nm 내지 약 5nm, 약 1nm 내지 약 50nm, 약 2nm 내지 약 50nm, 약 2nm 내지 약 50nm, 약 1nm 내지 약 20nm, 약 2nm 내지 약 20nm, 또는 약 2nm 내지 약 10nm일 수 있다. 나노결정들의 더욱 특정한 크기 예시로는 제한적이지 않지만: 약 0.1 nm, 약 0.5 nm, 약 1 nm, 약 2 nm, 약 3 nm, 약 4 nm, 약 5 nm, 약 6 nm, 약 7 nm, 약 8 nm, 약 9 nm, 약 10 nm, 약 11 nm, 약 12 nm, 약 13 nm, 약 14 nm, 약 15 nm, 약 16 nm, 약 17 nm, 약 18 nm, 약 19 nm, 약 20 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 45 nm, 약 50 nm, 및 이들 두 수치들 사이 임의 범위일 수 있다. 실질적으로 구체가 아닌, 예를들면 로드-형상 나노결정에 있어서는, 가장 작은 직경이, 약 1nm 내지 100nm, 또는 약 1nm 내지 약 50nm, 약 1nm 내지 약25nm, 약 1nm 내지 약 10nm, 또는 때로는 약 1nm 내지 약 5nm일 수 있다.In many embodiments, the nanocrystals described herein may be about 1 nm to about 100 nm in diameter, sometimes about 1 to about 50 nm in diameter, and sometimes about 1 to about 25 nm in diameter. The nanocrystals specific size range is not limited: about 0.5 nm to about 5 nm, about 1 nm to about 50 nm, about 2 nm to about 50 nm, about 2 nm to about 50 nm, about 1 nm to about 20 nm, about 2 nm to about 20 nm, or about 2 nm to about 10 nm. More specific size examples of nanocrystals include, but are not limited to: about 0.1 nm, about 0.5 nm, about 1 nm, about 2 nm, about 3 nm, about 4 nm, about 5 nm, about 6 nm, about 7 nm, about 8 nm, about 9 nm, about 10 nm, about 11 nm, about 12 nm, about 13 nm, about 14 nm, about 15 nm, about 16 nm, about 17 nm, about 18 nm, about 19 nm, about 20 nm , About 25 nm, about 30 nm, about 35 nm, about 40 nm, about 45 nm, about 50 nm, and any range between these two values. For substantially non-spheres, for example rod-shaped nanocrystals, the smallest diameter is about 1 nm to 100 nm, or about 1 nm to about 50 nm, about 1 nm to about 25 nm, about 1 nm to about 10 nm, or sometimes about 1 nm. To about 5 nm.

일부 실시예들에서 본원에 제공되는 나노결정 코어는 직경이 약 10nm 미만 또는 직경이 약 7nm 미만, 또는 직경이 약 5nm 미만일 수 있다. 본원에 개시되는 나노결정들은 이러한 크기에서 예상외로 밝기 때문에 이러한 나노결정들의 작은 크기는 많은 응용에 유리하다.In some embodiments the nanocrystalline cores provided herein can be less than about 10 nm in diameter or less than about 7 nm in diameter, or less than about 5 nm in diameter. Because the nanocrystals disclosed herein are unexpectedly bright at this size, the small size of these nanocrystals is beneficial for many applications.

전형적인 단색 나노입자들 제조물은 바람직하게는 실질적으로 동일한 크기 및 형상의 결정을 가진다. 나노결정들은 대체로 구체 또는 거의 구체 형상으로 보이지만, 실제로 임의 형상이기도 할 수 있다. 달리 나노결정들은 비-구체 형상일 수 있다. 예를들면, 나노결정 형상은 보다 적색을 위하여 편원 회전타원체로 변경될 수 있다. 입자들 중 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95% 및, 이상적으로는, 약 100%가 동일 크기인 것이 바람직하다. 크기 편차는 평균 평방근 ('rms')로 측정되며, 약 30% 미만, 바람직하기에는 약 20% 미만, 더욱 바람직하기에는 약 10% 미만의 rms를 가진다. 크기 편차는 약 10%의 rms, 약 9% 미만의 rms, 약 8% 미만의 rms, 약 7% 미만의 rms, 약 6% 미만의 rms, 약 5% 미만의 rms 미만 또는 임의 이들 두 수치들 사이 범위일 수 있다. 이러한 입자들의 집단을 때로는 '단분산성' 이라 언급된다. 당업자는 반도체 나노결정들과 같은 나노결정들 크기는 일반적으로 입자크기분포로 얻어진다는 것을 이해할 것이다.Typical monochromatic nanoparticles preparations preferably have crystals of substantially the same size and shape. Nanocrystals generally appear in spherical or nearly spherical shape, but may actually be in any shape. Alternatively the nanocrystals may be non-spherical in shape. For example, the nanocrystal shape can be changed to a spheroidal spheroid for more red color. At least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 95% and, ideally, about 100% of the particles are preferably the same size. The size deviation is measured as the mean square root ('rms') and has an rms of less than about 30%, preferably less than about 20%, more preferably less than about 10%. The size deviation is about 10% rms, less than about 9% rms, less than about 8% rms, less than about 7% rms, less than about 6% rms, less than about 5% rms or any of these two figures. It can be a range between. This group of particles is sometimes referred to as 'monodispersity'. Those skilled in the art will understand that nanocrystals sizes, such as semiconductor nanocrystals, are generally obtained with a particle size distribution.

반도체 나노결정의 색은 나노결정 크기 및 조성을 변경시키면 '가변'될 수 있다는 것은 알려져 있다. 나노결정들은 넓은 파장 스펙트럼을 흡수하고 빛의 좁은 범위 파장을 방출할 수가 있다. 여기 및 방출 파장은 대체로 다르며, 중첩되지 않는다. 단분산성 집단의 나노입자들은 상대적으로 좁은 파장 밴드를 가지는 형광 방출로 특징될 수 있다. 방출 폭 (FWHM) 예시로는 약 200nm 미만, 약 175nm 미만, 약 150nm 미만, 약 125nm 미만, 약 100nm 미만, 약 75nm 미만, 약 60nm 미만, 약 50nm 미만, 약 40nm 미만, 약 30nm 미만, 약 20nm 미만 및 약 10nm 미만을 포함한다. 방출 폭은 바람직하게는 반치폭(FWHM)에서 약 50nm 미만, 더욱 바람직하기에는 약 35nm 미만일 수 있다. 방출 광은 바람직하기에는 대칭형 방출 파장들을 가진다. 최대 방출은 대체로 약 200nm 내지 약 2,000nm의 임의 파장일 수 있다. 최대 방출의 예시로는 제한적이지는 않지만:약 200 nm, 약 400 nm, 약 600 nm, 약 800 nm, 약 1,000 nm, 약 1,200 nm, 약 1,400 nm, 약 1,600 nm, 약 1,800 nm, 약 2,000 nm, 및 임의 이들 두 수치들 사이 범위일 수 있다. 특정의 실시예에서, 녹색이 바람직하기 때문에 녹색 영역의 파장이 선택된다.It is known that the color of semiconductor nanocrystals can be 'varied' by changing the nanocrystal size and composition. Nanocrystals can absorb a broad wavelength spectrum and emit a narrow range of light wavelengths. The excitation and emission wavelengths are generally different and do not overlap. Monodispersed populations of nanoparticles can be characterized by fluorescence emission with a relatively narrow wavelength band. Examples of emission widths (FWHM) include less than about 200 nm, less than about 175 nm, less than about 150 nm, less than about 125 nm, less than about 100 nm, less than about 75 nm, less than about 60 nm, less than about 50 nm, less than about 40 nm, less than about 30 nm, about 20 nm. Less than about 10 nm. The emission width may preferably be less than about 50 nm, more preferably less than about 35 nm in the full width at half maximum (FWHM). The emitted light preferably has symmetrical emission wavelengths. The maximum emission can generally be any wavelength from about 200 nm to about 2,000 nm. Examples of maximum emission are not limited: about 200 nm, about 400 nm, about 600 nm, about 800 nm, about 1,000 nm, about 1,200 nm, about 1,400 nm, about 1,600 nm, about 1,800 nm, about 2,000 nm , And any range between these two values. In certain embodiments, the wavelength of the green region is selected because green is preferred.

나노입자들은 다양한 기능성을 부가는 표면 코팅을 가질 수가 있다. 예를들면, 나노결정들은 지질, 인지질, 지방산, 다중핵산, 폴리에틸렌 글리콜, 일차 항체, 2차 항체, 항체 단편, 단백질 또는 핵산 기반의 압타머, 비오틴, 스트렙트아비딘, 단백질, 펩티드, 작은 유기 분자, 유기 또는 무기 염료, 귀금속 클러스터로 피복될 수 있다.Nanoparticles can have surface coatings that add various functionality. For example, nanocrystals can be lipids, phospholipids, fatty acids, polynucleic acids, polyethylene glycols, primary antibodies, secondary antibodies, antibody fragments, protein or nucleic acid based aptamers, biotin, streptavidin, proteins, peptides, small organic molecules. , Organic or inorganic dyes, precious metal clusters.

나노입자들의 스펙트럼 특성은 일반적으로 임의 적절한 광-측정 또는 광-축적 기기를 이용하여 검사될 수 있다. 이러한 기기의 예시로는 CCD(전하결합소자) 카메라, 비디오 장치, 형광현미경에 장착된 CIT 영상, 디지털 카메라, 광전자증배관, 형광측정기 및 조도계, 다양한 구성의 현미경 및 심지어는 사람의 눈이다. 방출은 연속적으로 또는 하나 이상의 이산 시점들에서 검사될 수 있다. 나노입자들의 광 안정성 및 감도는 연장 기간에 걸친 전위 변화의 기록을 가능하게 한다.The spectral properties of the nanoparticles can generally be inspected using any suitable photo-measurement or photo-accumulation instrument. Examples of such devices are CCD (charge coupled device) cameras, video devices, CIT imaging mounted on fluorescence microscopes, digital cameras, photomultipliers, fluorometers and illuminometers, microscopes of various configurations and even the human eye. Release can be checked continuously or at one or more discrete time points. The light stability and sensitivity of the nanoparticles enables the recording of potential changes over an extended period of time.

일부 실시예들에서, 본원에 제공되는 나노입자는 동일 조성물의 나노입자들의 단분산성 집단의 일부일 수 있다. 일부의 실시예들에서 단분산성 입자들 집단은 코어의 직경 또는 가장 낮은 치수에서 약 30% 미만의 rms, 바람직하기에는 약 20% 미만의 rms, 더욱 바람직하기에는 약 10% 미만의 rms 편차를 보이는 것을 특징으로 한다. 일부 실시예들에서 단분산성 입자 집단은 코어의 직경 또는 가장 낮은 치수에서 약 50% 미만, 또는 약 3% 미만의 rms를 보인다. 당업자는 반도체 나노결정들과 같은 나노결정들 크기는 실제로 입자크기분포로 얻어진다는 것을 이해할 것이다.In some embodiments, nanoparticles provided herein can be part of a monodisperse population of nanoparticles of the same composition. In some embodiments the monodisperse particle population exhibits a variation of less than about 30% rms, preferably less than about 20% rms, more preferably less than about 10%, at the diameter or lowest dimension of the core. It is done. In some embodiments the monodisperse particle population exhibits an rms of less than about 50%, or less than about 3%, at the diameter or lowest dimension of the core. Those skilled in the art will understand that nanocrystals sizes, such as semiconductor nanocrystals, are actually obtained with a particle size distribution.

단분산성 집단의 나노입자들은 비교적 좁은 파장 밴드를 가지는 형광 방출에 특징이 있다. 일부 실시예들에서 단분산성 입자 집단은 조사될 때 집단은 약 60nm 미만의 반치폭 (FWHM), 또는 약 50nm의 미만의 FWHM 및 때로는 약 40nm 미만의 FWHM을 가지는 빛을 방출한다.Monodispersed populations of nanoparticles are characterized by fluorescence emission with relatively narrow wavelength bands. In some embodiments, when the monodisperse particle population is irradiated, the population emits light having a half width (FWHM) of less than about 60 nm, or an FWHM of less than about 50 nm and sometimes less than about 40 nm.

일부 실시예들에서 코어 반도체 나노결정은, 본원에 기재된 리간드 개질 전에, 반도체 나노결정 코어에 오버코팅 층 또는 쉘을 부가하여 형광 방출의 효율 및 안정성을 강화하기 위해서 변경될 수 있다. 반도체 나노결정 코어의 표면 결함은 반도체 나노결정 코어 전기적 및 광학적 특성을 저하하는 전자 또는 홀 트랩들 또는 흡수 광자 에너지를 소멸시키거나 또는 최소한 형광 방출 파장에 약간 영향을 주어 방출 밴드를 확장시키는 기타 비-방사 에너지 손실 기작에 이를 수 있으므로, 쉘을 가지는 것이 바람직하다. 반도체 나노결정인 코어 표면에서의 절연층은 전자 및 홀 트랩들로 기능할 수 있는 에너지 상태를 제거하는 인터페이스에서 화학전위의 원자적 급격 상승을 제공할 수가 있다. 이에 따라 발광 과정에서 효율이 높아진다.In some embodiments the core semiconductor nanocrystals can be modified to enhance the efficiency and stability of fluorescence emission by adding an overcoating layer or shell to the semiconductor nanocrystal cores prior to ligand modifications described herein. Surface defects in semiconductor nanocrystal cores dissipate electron or hole traps or absorbed photon energy that degrade the semiconductor nanocrystal core electrical and optical properties, or at least slightly affect the fluorescence emission wavelength to expand the emission band. It is desirable to have a shell, as this may lead to a mechanism of radiation energy loss. The insulating layer at the core surface, which is a semiconductor nanocrystal, can provide an atomic rapid rise in chemical potential at the interface that eliminates energy states that can function as electron and hole traps. This increases the efficiency in the light emission process.

쉘을 위한 적합한 재료는 반도체 나노결정 코어보다 높은 밴드 갭 에너지를 가지는 반도체 재료를 포함한다. 반도체 나노결정 코어보다 큰 밴드 갭 에너지를 가지는 것 외에도, 쉘을 위한 적합한 재료는 코어 반도체 나노결정에 대하여 양호한 전도성 및 원자가 밴드 오프셋(offset)를 가지지 않으면 안 된다. 따라서, 전도 밴드는 바람직하게는 더 높고, 원자가 밴드는 바람직하게는 코어 반도체 나노결정의 것들 보다 더 낮을 수 있다. 가시광선 (예를들면, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP, GaAs, GaN) 또는 근IR (예를들면,InP, InAs, InSb, PbS, PbSe)에서 에너지를 방출하는 반도체 나노결정 코어를 위하여는, 자외선 영역에서 밴드갭 에너지를 가지는 쉘 재료가 사용될 수 있다. 예시적 쉘 재료로는 제한적이지 않지만:CdS, CdSe, InP, InAs, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP, GaN 및, 예를들면, MgS, MgSe 및 MgTe와 같은 마그네슘 칼코겐 화합물을 포함한다. 근IR에서 방출하는 반도체 나노결정 코어를 위하여, 가시광선에서 밴드갭 에너지를 가지는 예를들면 CdS 또는 CdSe와 같은 쉘 재료를 사용할 수 있다. 코팅된 반도체 나노결정 제조는 예를들면 Dabbousi 등 (1997) /J. Phys. Chem. B 101:9463, Hines 등 (1996) /J. Phys. Chem. 100: 468-471, Peng 등 (1997) /J. Am. Chem. Soc. 119:7019-7029, 및 Kuno 등 (1997) /J. Phys. Chem. 106:9869에서 찾을 수 있다. 또한 특정 나노결정 코어에 대한 실제의 형광 파장이 조성뿐 아니라 코어 크기에 의존하므로, 상기 분류는 근사적이며 가시광선 또는 근 IR에서의 방출을 위하여 기술된 나노결정 코어는 실제로는 코어 크기에 따라 더 길거나 더 짧은 파장들을 방출할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.Suitable materials for the shell include semiconductor materials having a higher band gap energy than semiconductor nanocrystalline cores. In addition to having greater band gap energy than semiconductor nanocrystal cores, suitable materials for the shell must have good conductivity and valence band offsets for the core semiconductor nanocrystals. Thus, the conduction band is preferably higher and the valence band may preferably be lower than those of the core semiconductor nanocrystals. Semiconductor nanowires that emit energy in visible light (e.g., CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP, GaAs, GaN) or near IR (e.g., InP, InAs, InSb, PbS, PbSe) For the crystalline core, a shell material having a bandgap energy in the ultraviolet region can be used. Exemplary shell materials include, but are not limited to: CdS, CdSe, InP, InAs, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP, GaN and magnesium chalcogen compounds such as, for example, MgS, MgSe and MgTe. For semiconductor nanocrystal cores emitting at near IR, a shell material such as CdS or CdSe having a bandgap energy in visible light may be used. Coated semiconductor nanocrystal preparation is described, for example, in Dabbousi et al. (1997) / J. Phys. Chem. B 101: 9463, Hines et al. (1996) / J. Phys. Chem. 100: 468-471, Peng et al. (1997) / J. Am. Chem. Soc. 119: 7019-7029, and Kuno et al. (1997) / J. Phys. Chem. Found at 106: 9869. Also, since the actual fluorescence wavelength for a particular nanocrystalline core depends not only on the composition but also on the core size, the classification is approximate and the nanocrystalline cores described for emission in visible or near IR are actually more dependent on the core size. It should be understood that it can emit long or shorter wavelengths.

코어/쉘 형광성 반도체 나노결정이 사용될 때, 나노입자를 가능한 줄이도록 제조하는 것이 유리하며; 따라서 일부 실시예들에서 나노결정은 직경이 약 20nm 미만, 및 때로는 약 8nm 미만, 및 가끔 직경이 약 6nm 미만, 및, 일부 실시예에서, 나노결정은 직경 또는 크기가 약 5nm 미만, 또는 직경 또는 크기가 4nm 미만일 수 있다.When core / shell fluorescent semiconductor nanocrystals are used, it is advantageous to make the nanoparticles as small as possible; Thus in some embodiments the nanocrystals are less than about 20 nm in diameter, and sometimes less than about 8 nm, and sometimes less than about 6 nm in diameter, and, in some embodiments, the nanocrystals are less than about 5 nm in diameter or size, or in diameter or The size may be less than 4 nm.

나노결정 전구체는 때로는 제 1 전구체 및 제2 전구체라 언급될 수 있다. 제1 전구체는 금속-함유 염, 예를들면 금속의 할로겐화물, 카르복시산염, 포스폰산염, 탄산염, 수산화물, 또는 디케톤화합물, 또는 이들의 혼합염 (예를들면 할로겐 카르복시산염, 예를들면 Cd(할로)(올리에이트))일 수 있으며, 이때 금속은 예를들면 Cd, Zn, Mg, Be, Mn, Cu, Co, Pb Hg, Al, Ga, In, 또는 Tl일 수 있다. 제2 전구체는 예를들면, O, S, Se, Te, N, P, As, 또는 Sb 일 수 있다. 제2 전구체 혼합물은 아민 예를들면 일차아민 (예를들면 C8-C20 알킬아민)일 수 있다. 제2 전구체는 예를들면 포스핀 칼코겐화합물, 비스(실릴) 칼코겐화합물, 이산소 종, 암모늄염, 또는 트리스(실릴)포스핀 등을 포함할 수가 있다.Nanocrystalline precursors may sometimes be referred to as first precursors and second precursors. The first precursor may be a metal-containing salt such as a halide, carboxylate, phosphonate, carbonate, hydroxide, or diketone compound of a metal, or a mixed salt thereof (eg halogen carboxylate, such as Cd (Halo) (oleate)), wherein the metal may be, for example, Cd, Zn, Mg, Be, Mn, Cu, Co, Pb Hg, Al, Ga, In, or Tl. The second precursor may be, for example, O, S, Se, Te, N, P, As, or Sb. The second precursor mixture may be an amine such as a primary amine (eg C 8 -C 20 alkylamine). The second precursor may include, for example, a phosphine chalcogenide, bis (silyl) chalcogenide, dioxygen species, ammonium salt, tris (silyl) phosphine, or the like.

일 실시예에서, 제1 전구체 및 제2 전구체는 금속 또는 금속-함유 염, 및 환원제를 접촉시켜 금속-함유 전구체를 형성하도록 결합될 수가 있다. 환원제는 알킬 포스핀, 1,2-디올 또는 알데히드, 예를들면 C6-C20 알킬 디올 또는 C6-C20 알데히드를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first precursor and the second precursor may be combined to contact a metal or metal-containing salt, and a reducing agent to form a metal-containing precursor. The reducing agent may include alkyl phosphines, 1,2-diol or aldehydes such as C 6 -C 20 alkyl diols or C 6 -C 20 aldehydes.

적합한 금속-함유 염들은 제한적이지 않지만 카드뮴 아세틸아세토네이트, 카드뮴 요오드화물, 카드뮴 브롬화물, 카드뮴 염소화물, 카드뮴 수산화물, 카드뮴 탄산염, 카드뮴 아세테이트, 카드뮴 산화물, 아연 아세틸아세토네이트, 아연 요오드화물, 아연 브롬화물, 아연 염소화물, 아연 수산화물, 아연 탄산염, 아연 아세테이트, 아연 산화물, 마그네슘 아세틸아세토네이트, 마그네슘 요오드화물, 마그네슘 브롬화물, 마그네슘 염소화물, 마그네슘 수산화물, 마그네슘 탄산염, 마그네슘 아세테이트, 마그네슘 산화물, 수은 아세틸아세토네이트, 수은 요오드화물, 수은 브롬화물, 수은 염소화물, 수은 수산화물, 수은 탄산염, 수은 아세테이트, 알루미늄 아세틸아세토네이트, 알루미늄 요오드화물, 알루미늄 브롬화물, 알루미늄 염소화물, 알루미늄 수산화물, 알루미늄 탄산염, 알루미늄 아세테이트, 갈륨 아세틸아세토네이트, 갈륨 요오드화물, 갈륨 브롬화물, 갈륨 염소화물, 갈륨 수산화물, 갈륨 탄산염, 갈륨 아세테이트, 인듐 아세틸아세토네이트, 인듐 요오드화물, 인듐 브롬화물, 인듐 염소화물, 인듐 수산화물, 인듐 탄산염, 인듐 아세테이트, 탈륨 아세틸아세토네이트, 탈륨 요오드화물, 탈륨 브롬화물, 탈륨 염소화물, 탈륨 수산화물, 탈륨 탄산염, 또는 탈륨 아세테이트를 포함한다. 또한 예를들면, 적합한 금속-함유 염은 포스폰산염 뿐 아니라 카르복시산염, 예를들면 올레에이트, 스테아레이트, 미리스테이트, 및 팔미테이트, 할로겐 카르복시산염 혼합물 예를들면 M(할로)(올레에이트)를 포함한다.Suitable metal-containing salts include but are not limited to cadmium acetylacetonate, cadmium iodide, cadmium bromide, cadmium chloride, cadmium hydroxide, cadmium carbonate, cadmium acetate, cadmium oxide, zinc acetylacetonate, zinc iodide, zinc bromide Zinc Chloride, Zinc Hydroxide, Zinc Carbonate, Zinc Acetate, Zinc Oxide, Magnesium acetylacetonate, Magnesium Iodide, Magnesium Bromide, Magnesium Chloride, Magnesium Hydroxide, Magnesium Carbonate, Magnesium Acetate, Magnesium Oxide, Mercury Acetyl Acetonate Mercury iodide, mercury bromide, mercury chloride, mercury hydroxide, mercury carbonate, mercury acetate, aluminum acetylacetonate, aluminum iodide, aluminum bromide, aluminum chloride, aluminum hydroxide, Aluminum carbonate, aluminum acetate, gallium acetylacetonate, gallium iodide, gallium bromide, gallium chloride, gallium hydroxide, gallium carbonate, gallium acetate, indium acetylacetonate, indium iodide, indium bromide, indium chloride, indium Hydroxides, indium carbonate, indium acetate, thallium acetylacetonate, thallium iodide, thallium bromide, thallium chloride, thallium hydroxide, thallium carbonate, or thallium acetate. Also for example, suitable metal-containing salts include phosphates as well as carboxylates such as oleate, stearate, myristate, and palmitate, halogen carboxylate mixtures such as M (halo) (oleate) It includes.

알킬은 1-100개, 바람직하게는 1-30개의 탄소 원자들의 분지형 또는 미분지형 포화 탄화수소 그룹일 수 있고, 예를들면 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 옥틸, 데실, 테트라데실, 헥사데실, 에이코실, 테트라코실 등, 및 시클로알킬 그룹, 예를들면 시클로펜틸, 시클로헥실 등을 포함할 수 있다. 선택적으로, 알킬은 O-, -S-, -M- 및 -NR-로 이루어진 군에서 선택되는 1-6개의 연결들을 가질 수 있고, 이때 -R은 수소, 또는 C1-C8 알킬 또는 저급 알케닐이다.Alkyl may be a branched or unbranched saturated hydrocarbon group of 1-100, preferably 1-30 carbon atoms, for example methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, octyl, decyl, tetradecyl, hexadecyl, eicosyl, tetracosyl and the like, and cycloalkyl groups such as cyclopentyl, cyclohexyl and the like. Optionally, the alkyl may have 1-6 linkages selected from the group consisting of O—, —S—, —M— and —NR—, where -R is hydrogen, or C 1 -C 8 alkyl or lower Alkenyl.

금속-함유 염을 제2 전구체와 결합하기 전에, 금속-함유 염은 배위 용매와 접촉하여 금속-함유 전구체를 형성할 수 있다. 전형적 배위 용매는 알킬 포스핀, 알킬 포스핀 산화물, 알킬 포스폰산, 알킬 포스핀산 또는 카르복실산 함유 용매를 포함한다; 그러나, 다른 배위 용매, 예를들면 피리딘, 푸란 및 아민 역시 나노결정 제조에 적절한 용매이다. 적합한 배위용매 예시로는 피리딘, 트리-n-옥틸포스핀(TOP) 및 트리-n-옥틸포스핀 산화물(TOPO)을 포함한다. 또한, 산 함유 용매, 예를들면 올레산, 스테아르산, 미리스트산, 팔미트산, TDPA, OPA 등도 포함된다. 배위용매는 1,2-디올 또는 알데히드를 포함할 수 있다. 1,2-디올 또는 알데히드는, 금속-함유 염 및 제2 전구체 간의 반응을 촉진할 수가 있어, 성장공정을 개선하고 공정에서 획득되는 나노결정 품질을 개선할 수가 있다.Prior to combining the metal-containing salt with the second precursor, the metal-containing salt may be contacted with a coordinating solvent to form the metal-containing precursor. Typical coordinating solvents include alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, alkyl phosphonic acids, alkyl phosphinic acids or carboxylic acid containing solvents; However, other coordinating solvents such as pyridine, furan and amines are also suitable solvents for the preparation of nanocrystals. Suitable coordinating solvent examples include pyridine, tri-n-octylphosphine (TOP) and tri-n-octylphosphine oxide (TOPO). Also included are acid-containing solvents such as oleic acid, stearic acid, myristic acid, palmitic acid, TDPA, OPA and the like. Coordinating solvents may include 1,2-diol or aldehydes. 1,2-diol or aldehyde can promote the reaction between the metal-containing salt and the second precursor, thereby improving the growth process and improving the quality of nanocrystals obtained in the process.

제2 전구체는 일반적으로 칼코겐화합물 도너 또는 V족 원소, 예를들면 포스핀 칼코겐화합물, 비스(실릴) 칼코겐화합물, 이산소, 암모늄염 또는 트리스(실릴) 포스핀이다. 적합한 제2 전구체는 이산소, 원소 황, 비스(트리메틸실릴) 셀렌화물((TMS)2Se), 트리알킬 포스핀 예를들면 (트리-n-옥실포스핀) 셀렌화물 (TOPSe) 또는 (트리-n-부틸포스핀) 셀렌화물 (TBPSe), 트리알킬 포스핀 텔루르화물 예를들면 (트리-n-옥실포스핀) 텔루르화물(TOPTe) 또는 헥사프로필인아미드 텔루르화물(HPPTTe), 비스(트리메틸실릴) 텔루르화물((TMS)2Te), 황, 비스(트리메틸실릴)황화물((TMS)2S), 트리알킬 포스핀 황화물 예를들면 (트리-3-옥실포스핀)황화물(TOPS), 트리스(디메틸아미노)아르신, 암모늄염, 예를들면 암모늄 할로겐화물 (예를들면, NH4Cl), 트리스(트리메틸실릴)인화물((TMS)3P), 트리스(트리메틸실릴)비소화물((TMS)3As), 또는 트리스(트리메틸실릴)안티몬화물((TMS)3Sb)을 포함한다. 특정의 실시예에서, 제1 전구체 및 제2 전구체는 동일 분자 내의 일부일 수 있다.The second precursor is generally a chalcogenide donor or group V element, such as a phosphine chalcogenide, bis (silyl) chalcogenide, dioxygen, ammonium salt or tris (silyl) phosphine. Suitable second precursors are dioxygen, elemental sulfur, bis (trimethylsilyl) selenide ((TMS) 2 Se), trialkyl phosphines such as (tri-n-oxylphosphine) selenide (TOPSe) or (tri -n-butylphosphine) selenide (TBPSe), trialkyl phosphine telluride e.g. (tri-n-oxylphosphine) telluride (TOPTe) or hexapropylinamide telluride (HPPTTe), bis (trimethyl Silyl) telluride ((TMS) 2 Te), sulfur, bis (trimethylsilyl) sulfide ((TMS) 2 S), trialkyl phosphine sulfides such as (tri-3-oxylphosphine) sulfide (TOPS), Tris (dimethylamino) arsine, ammonium salt, for example ammonium halide (e.g. NH 4 Cl), tris (trimethylsilyl) phosphide ((TMS) 3 P), tris (trimethylsilyl) arsenide ((TMS ) 3 As), or tris (trimethylsilyl) antimonide ((TMS) 3 Sb). In certain embodiments, the first precursor and the second precursor can be part within the same molecule.

본원에서 사용되는, '배위용매'는 나노결정 표면에 유효하게 배위하는 용매 예를들면 TOP, TOPO, TDPA, OPA, 카르복시산 및 아민을 언급한다. 또한, '배위용매'는 나노결정들 성장 매개체에 자주 사용되며 나노결정 표면에 코팅 또는 층을 형성하는 포스핀, 포스핀 산화물, 포스폰산, 포스핀, 아민 및 카르복시산을 포함한다. 나노결정 표면과 배위하는 결합 전자쌍들을 제공하는 헤테로 원자들을 가지지 않는 탄화수소 용매, 예를들면 헥산, 톨루엔, 헥사데칸, 옥타데센은 제외한다. 나노결정 표면에 배위하는 헤테로원자들 예를들면 O, S, N 또는 P을 함유하지 않는 탄화수소 용매는 본원에서 비-배위용매라고 칭한다. 용어 '용매'는 통상적인 의미로 사용되며:물질들 및 이들 간 반응을 유지, 용해 또는 분산시키지만 반응물 반응에 참여하거나 반응에 의해 변경되지 않는 매체를 언급한다.As used herein, 'coordinating solvent' refers to solvents that effectively coordinate to the nanocrystalline surface, such as TOP, TOPO, TDPA, OPA, carboxylic acid and amine. Coordination solvents also include phosphines, phosphine oxides, phosphonic acids, phosphines, amines and carboxylic acids that are often used in nanocrystals growth mediators and form coatings or layers on nanocrystal surfaces. Hydrocarbon solvents that do not have heteroatoms that provide bonding electron pairs to coordinate with the nanocrystalline surface, such as hexane, toluene, hexadecane, octadecene, are excluded. Hydrocarbon solvents that do not contain heteroatoms that coordinate to the nanocrystalline surface, such as O, S, N or P, are referred to herein as non-coordinating solvents. The term 'solvent' is used in the conventional sense: to refer to a medium that maintains, dissolves, or disperses the substances and the reaction therebetween but does not participate in or be altered by the reactant reaction.

전구체Precursor

나노입자들의 형성은 일반적으로 다른 두 단계들: 상당한 수의 전구체들이 합체되는 제1 단계, 핵형성, 및 현존 핵에 전구체들이 부가되는 제2 단계, 성장으로 구성된다. 전구체 원자들이 일치되는 타입이면 (즉 양쪽 모두 비-이온 물질 (중성) 또는 하나는 양이온이고 다른 것은 음이온), 이들은 매우 신속하게 반응이 일어난다. 이런 종류의 급속 반응은 핵형성이 바람직하지 않은 경우에도 광범위한 핵형성을 형성하며, 성장 및 핵형성이 동시에 일어나므로 균일한 입자크기가 결여된 입자 집단이 형성된다.The formation of nanoparticles generally consists of two other steps: a first step in which a significant number of precursors are incorporated, a nucleation, and a second step in which precursors are added to an existing nucleus, growth. If the precursor atoms are of the same type (ie both non-ionic material (neutral) or one is a cation and the other an anion), they react very quickly. This type of rapid reaction produces extensive nucleation even when nucleation is undesirable, and growth and nucleation occur simultaneously, resulting in a population of particles lacking a uniform particle size.

핵형성 단계는 나노입자 수율을 결정하고 성장 단계는 최종 나노입자크기를 결정하므로 이러한 두 형성 단계들에 대한 독립적인 제어는 가치가 있다.Since the nucleation step determines the nanoparticle yield and the growth step determines the final nanoparticle size, independent control of these two formation steps is valuable.

모든 나노결정들이 거의 같은 시간에 형성되고 이후 모두가 거의 동일 시간에 성장되어 균일한 나노입자 크기 분포, 나노결정들의 단분산성 집단을 제공하기 위하여 나노결정 형성의 성장 단계에서 핵형성 단계를 분리하는 것이 중요하다. 일정 시간 동안 다른 입자들이 형성되고 성장한 후 새로운 작은 핵들이 형성된다면 균일한 크기 달성은 곤란하다.Separation of the nucleation step in the growth phase of nanocrystal formation to provide a uniform nanoparticle size distribution, monodisperse population of nanocrystals so that all nanocrystals form at about the same time and then all grow at about the same time It is important. It is difficult to achieve a uniform size if new small nuclei are formed after other particles have been formed and grown for a period of time.

각 단계에 대하여 제어를 개선하면서 핵형성 및 성장 단계들을 분리하는 방법이 본원에 제공된다.Provided herein are methods for separating nucleation and growth steps while improving control for each step.

입자 형성의 두 단계들 제어 방법은 '불일치' 전구체들을 사용하여 달성된다. 용액에서 양쪽 모두의 전구체들이 보완적인 이온 상태나 중립 상태로 존재하도록, '불일치' 전구체들이 전자를 받거나 상실하지 않고는 반응을 진행할 수 없고; 그렇지 않으면 이들은 중성 생성물을 형성하기 위해서 결합될 수 없다. 전자전달제, 예를들면 환원제 또는 산화제가 없는 경우, '불일치' 전구체들 반응성의 결여를 이용하면, 불일치 전구체들과 함께 반응혼합물에 존재하는 전자전달제 함량 및 성질을 제어하여 일시적으로 입자형성의 핵형성 및 성장 단계들을 제어할 수 있다.The two steps control method of particle formation is achieved using 'mismatched' precursors. 'Mismatched' precursors cannot proceed without receiving or losing electrons such that both precursors are in a complementary ionic or neutral state in solution; Otherwise they cannot be combined to form a neutral product. In the absence of an electron transfer agent, for example a reducing agent or an oxidant, the lack of reactivity of 'mismatched' precursors allows the temporary transfer of particle formation by controlling the content and nature of the electron transfer agent present in the reaction mixture with the mismatched precursors. Nucleation and growth steps can be controlled.

하나의 전구체가 용액 중에서 나노결정 형성을 위한 중성 종을 제공하고 다른 전구체가 사용 반응 조건에서 용액 중에 이온 종을 제공한다면, 또는 전구체 각각이 동일 전하 이온 종 (즉, 2종류의 양이온 또는 2 종류의 음이온)을 제공한다면, 본원에 제공되는 전구체들은 '불일치'한 것으로 간주된다. 불일치 전구체의 예시로는 비-이온 (즉, 중성) 종 또는 다른 양이온을 제공하는 전구체와 쌍을 이루는 양이온 종 제공 전구체, 또는 비-이온 (즉, 중성) 종 또는 다른 음이온 종을 제공하는 전구체와 쌍을 이루는 음이온 종 제공 전구체를 포함한다. 관련 종은 쉘-형성 반응 조건에서 존재하는 반응 종이다.If one precursor provides neutral species for nanocrystal formation in solution and the other precursor provides ionic species in solution at the reaction conditions in use, or each of the precursors is of the same charge ion species (ie two kinds of cations or two kinds of Anion), the precursors provided herein are considered 'mismatched'. Examples of mismatched precursors include cationic species providing precursors paired with non-ionic (ie neutral) species or precursors providing other cations, or precursors providing non-ionic (ie neutral) species or other anionic species. Paired anion species providing precursors. Related species are reaction species that exist under shell-forming reaction conditions.

일부 실시예들에서, 이중 산화제 시스템이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 이중 환원제 시스템이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 혼합 전자전달제 시스템 (즉, 하나의 산화제 및 하나의 환원제)이 사용될 수 있다. 일부 이러한 실시예에서, 하나가 중성 종을 제공하고 다른 하나가 양이온을 제공하는 일조의 전구체들이 사용될 수 있다. 이러한 시스템에서, 환원제가 첨가되어 중성 종을 음이온으로 환원시키고, 또는 양이온 종을 중성 산화상태로 환원시킬 수 있다.In some embodiments, a dual oxidant system can be used. In other embodiments, dual reducing agent systems may be used. In another embodiment, a mixed electron transfer system (ie, one oxidant and one reducing agent) can be used. In some such embodiments, a set of precursors may be used in which one provides a neutral species and the other provides a cation. In such a system, a reducing agent may be added to reduce the neutral species to anions or to reduce the cationic species to neutral oxidation.

일부 실시예들에서, 제1 전구체는 금속 원자 M으로 구성되고 제2 전구체는 비금속 원자 X로 구성되며, 이때 전구체들은 산화상태들이 불일치되도록 선택된다.In some embodiments, the first precursor consists of metal atom M and the second precursor consists of nonmetallic atom X, wherein the precursors are selected such that the oxidation states are inconsistent.

나노결정 코어 및 쉘은 반도체 나노결정들을 형성하는 것으로 알려진 임의의 적합한 금속 및 비금속 원자들로 제조될 수 있다. 코어 및/또는 쉘을 위한 적합한 반도체 재료는, 제한적이지 않지만, 2-16,12-16,13-15, 및 14족 원소-기반의 반도체 예를들면 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb, PbS, PbSe, Ge 및 Si 및 이들의 2 성분, 3 성분 및 4 성분 혼합물을 포함한다.The nanocrystalline core and shell can be made of any suitable metal and nonmetal atoms known to form semiconductor nanocrystals. Suitable semiconductor materials for the core and / or shell are, but are not limited to, 2-16, 12-16, 13-15, and Group 14 element-based semiconductors such as ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe , HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb , PbS, PbSe, Ge and Si and their two, three and four component mixtures.

반도체 나노입자 조성 선택은 입자의 특성 분광학적 방출 파장에 영향을 미친다. 따라서 본원에 제공되는 나노입자의 특정 조성은 검사되는 스펙트럼의 영역에 근거하여 선택할 수 있다. 예를들면, 가시광선 범위에서 에너지를 방출하는 반도체 나노결정들은 CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, ZnTe, GaP 및 GaAs를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 근 IR 범위에서 에너지를 방출하는 반도체 나노결정들은 InP, InAs, InSb, PbS 및 PbSe를 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 마지막으로, 청색 내지 근 자외선에서 에너지를 방출하는 반도체 나노결정들의 예시로는 제한적이지 않지만 ZnS 및 GaN을 포함한다. 각각의 경우에서, 나노결정 코어에 부가되는 쉘에 의해 추가적인 형광파장 튜닝이 다소 달성될 수 있다.The choice of semiconductor nanoparticle composition affects the particle's characteristic spectroscopic emission wavelength. Thus the specific composition of nanoparticles provided herein can be selected based on the region of the spectrum being inspected. For example, semiconductor nanocrystals that emit energy in the visible range include, but are not limited to, CdS, CdSe, CdTe, ZnSe, ZnTe, GaP, and GaAs. Semiconductor nanocrystals that emit energy in the near IR range include, but are not limited to, InP, InAs, InSb, PbS and PbSe. Finally, examples of semiconductor nanocrystals emitting energy in blue to near ultraviolet light include, but are not limited to, ZnS and GaN. In each case, some additional fluorescence wavelength tuning can be achieved by the shell added to the nanocrystalline core.

본원에 개시된 방법에서 '제1' 전구체로서 유용한 전구체는 원소주기율표 2 및 12족 원소 (예를들면, Zn, Cd, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba 등) 함유 화합물, 원소주기율표 13족 원소 (Al, Ga, In 등) 함유 화합물, 및 원소주기율표 14족 원소 (Si, Ge, Pb 등) 함유 화합물들을 포함한다. 많은 형태의 전구체들이 본원에 개시되어 방법에서 사용될 수 있다.Precursors useful as the 'first' precursors in the methods disclosed herein include compounds containing elements of the Periodic Tables 2 and 12 (eg, Zn, Cd, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, etc.), Group 13 Elements of the Periodic Table of the Elements ( Al, Ga, In, etc.) containing compound, and the compound containing element 14 (Si, Ge, Pb, etc.) of an periodic table of elements. Many forms of precursors are disclosed herein and may be used in the method.

제1 전구체로서 유용한 화합물 예시로는 유기금속화합물 예를들면 알킬 금속 종 또는 염 예를들면 금속 할로겐화물, 금속 카르복시산염, 금속 포스폰산염, 금속 포스핀산염, 금속 산화물 또는 다른 염일 수 있다. 일부 실시예들에서 제1 전구체는 용액 중에서 중성 종을 제공한다. 예를들면, 디에틸아연(Et2Zn) 또는 디메틸 카드뮴과 같은 알킬 금속 종은 대체로 용액에서 중성 아연 원자(Zn0)의 공급원으로 고려된다. 다른 실시예에서 제1 전구체는 용액 중에서 이온 종 (즉, 금속 양이온)을 제공한다. 예를들면, 염화 아연(ZnCl2) 및 다른 아연 할로겐화물, 아연 아세테이트(Zn(OAc)2) 및 아연 카르복시산염은 대체로 용액에서 Zn2 + 양이온의 공급원으로 고려된다.Examples of compounds useful as the first precursor may be organometallic compounds such as alkyl metal species or salts such as metal halides, metal carboxylates, metal phosphonates, metal phosphinates, metal oxides or other salts. In some embodiments the first precursor provides a neutral species in solution. For example, alkyl metal species such as diethylzinc (Et 2 Zn) or dimethyl cadmium are generally considered to be a source of neutral zinc atoms (Zn 0 ) in solution. In another embodiment, the first precursor provides ionic species (ie, metal cations) in solution. For example, zinc chloride (ZnCl 2) and other zinc halides, zinc acetate (Zn (OAc) 2) and zinc carboxylic acid salts are generally considered in a source of Zn 2 + cation solution.

실시예에서, 중성 금속 종을 제공하는 적합한 제1 전구체는 디알킬 금속 공급원, 예를들면 디메틸 카드뮴(Me2Cd), 디에틸 아연(Et2Zn) 등을 포함한다. 용액에서 금속 양이온을 제공하는 적절한 제1 전구체는, 예를들면, 카드뮴 아세테이트(Cd(OAc)2), 카드뮴 질산염(Cd(NO3)2), 카드뮴 산화물(CdO) 및 기타 카드뮴 염; 및 아연 염, 예를들면 염화아연(ZnCl2), 아연 아세테이트(Zn(OAc)2), 아연 올레에이트(Zn(올레에이트)2), 아연 클로로(올레에이트), 아연 운데실레네이트, 아연 살리실레이트, 및 기타 아연 염을 포함한다. 일부 실시예들에서 제1 전구체는 Cd 또는 Zn 염이다. 일부 실시예들에서, 제1 전구체는 Cd 또는 Zn의 할로겐화물, 아세테이트, 카르복시산염 또는 산화물 염이다. 다른 실시예에서, 제1 전구체는 M(O2CR) X 형태의 염이며, 여기에서 M는 Cd 또는 Zn;, X는 할로겐화물 또는 O2CR; 및 R는 선택적으로 불포화되는 C4-C24 알킬기이다. 제1 전구체로서 유용한 2, 12, 13 및 14족 원소들의 기타 적합한 형태는 본 분야에서 주지이다.In an embodiment, suitable first precursors that provide neutral metal species include dialkyl metal sources, such as dimethyl cadmium (Me 2 Cd), diethyl zinc (Et 2 Zn), and the like. Suitable first precursors for providing metal cations in solution include, for example, cadmium acetate (Cd (OAc) 2 ), cadmium nitrate (Cd (NO 3 ) 2 ), cadmium oxide (CdO) and other cadmium salts; And zinc salts such as zinc chloride (ZnCl 2 ), zinc acetate (Zn (OAc) 2 ), zinc oleate (Zn (oleate) 2 ), zinc chloro (oleate), zinc undecylenate, zinc salicylate Silates, and other zinc salts. In some embodiments the first precursor is a Cd or Zn salt. In some embodiments, the first precursor is a halide, acetate, carboxylate or oxide salt of Cd or Zn. In another embodiment, the first precursor is a salt of the form M (O 2 CR) X, wherein M is Cd or Zn, X is a halide or O 2 CR; And R is a C 4 -C 24 alkyl group which is optionally unsaturated. Other suitable forms of Group 2, 12, 13 and 14 elements useful as first precursors are well known in the art.

본원에 개시되는 방법에서 '제2' 전구체로서 유용한 전구체는 원소주기율표 16족 원소 (예를들면, S, Se, Te 등) 함유 화합물, 원소주기율표 15족 원소 (N, P, As, Sb 등) 함유 화합물, 원소주기율표 14족 원소 (Ge, Si 등) 함유 화합물, 및 원소주기율표 17족 (할로겐) 원소 함유 화합물을 포함한다. 많은 형태의 전구체들이 본원에 개시되는 방법에서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서 제2 전구체가 용액에서 중성 종을 제공하고 다른 예에서 제2 전구체가 용액에서 이온 종을 제공한다는 것을 이해할 수 있다.Precursors useful as 'second' precursors in the methods disclosed herein include compounds containing an element of the Periodic Table of the Group 16 (eg, S, Se, Te, etc.), Group 15 Elements of the Periodic Table of the Elements (N, P, As, Sb, etc.) A compound containing, an element containing element 14 (Ge, Si, etc.) of the periodic table of elements, and a compound containing element 17 (halogen) of the periodic table of elements. Many forms of precursors can be used in the methods disclosed herein. It can be appreciated that in some embodiments, the second precursor provides neutral species in solution and in other examples the second precursor provides ionic species in solution.

특정의 실시예에서, 나노입자 코어 및/또는 쉘이 2 이상의 전구체들로 구성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를들면, 본원에서 기재되어 있는 동일 방법은 3 종류의 전구체들을 이용하여 3 성분 나노입자들, 4 종류의 전구체들을 이용하여 4 성분 나노입자들 등을 형성하기 위해서 적용될 수 있다.In certain embodiments, it should be understood that the nanoparticle core and / or shell may be composed of two or more precursors. For example, the same method described herein can be applied to form three component nanoparticles using three kinds of precursors, four component nanoparticles using four kinds of precursors, and the like.

제1 전구체가 금속 양이온으로 이루어지면, 제2 전구체는 바람직하게는 용액에서 전하가 없는 (즉 중성) 비금속 원자를 제공한다. 많은 실시예에서, 제1 전구체가 금속 양이온인 경우 제2 전구체는 중성 칼코겐 원자, 가장 일반적으로는 S0, Se0 또는 Te0을 제공한다.If the first precursor consists of a metal cation, the second precursor preferably provides a chargeless (ie neutral) nonmetallic atom in solution. In many embodiments, when the first precursor is a metal cation, the second precursor provides a neutral chalcogen atom, most commonly S 0 , Se 0 or Te 0 .

예를들면, 중성 칼코겐 원자를 제공하는 적합한 제2 전구체는 원소 황 (때로는, 아민 용액 예를들면 데실아민, 올레일아민 또는 디옥틸아민, 또는 알켄 용액, 예를들면 옥탄데센으로서), 및 S, Se 및 Te의 트리-알킬포스핀 부가물을 포함한다. 이러한 트리알킬포스핀 부가물은 때로 본원에서 R3P=X로 기재되며, 여기에서 X는 S, Se, 또는 Te이며, 각각의 R은 독립적으로 H 또는 직쇄, 분기형, 환형, 또는 이들 조합의 C1-C24 탄화수소 그룹이며, 이는 불포화될 수 있다. 이러한 유형의 전형적인 제2 전구체는 트리-n-(부틸포스핀) 셀렌화물(TBP=Se), 트리-n-(옥실포스핀) 셀렌화물(TOP=Se), 및 상응하는 황 및 텔루륨 시약, TBP=S, TOP=S, TBP=Te, 및 TOP=Te을 포함한다. 이들 시약들은 소망 원소, 예를들면 Se, S 또는 Te를 적당한 배위용매, 예를들면 TOP 또는 TBP와 결합시켜 형성된다. 반응 조건에서 음이온 종을 제공하는 전구체는 중성 금속 원자를 제공하는 제1 전구체, 예를들면 알킬금속화합물 및 기타 상기 또는 본 분야에서 공지된 것과 전형적으로 사용된다.For example, suitable second precursors that provide neutral chalcogen atoms include elemental sulfur (sometimes as an amine solution such as decylamine, oleylamine or dioctylamine, or as an alkene solution such as octadecene), and Tri-alkylphosphine adducts of S, Se and Te. Such trialkylphosphine adducts are sometimes described herein as R 3 P═X, wherein X is S, Se, or Te, and each R is independently H or straight, branched, cyclic, or combinations thereof Is a C 1 -C 24 hydrocarbon group, which may be unsaturated. Typical second precursors of this type are tri-n- (butylphosphine) selenide (TBP = Se), tri-n- (oxylphosphine) selenide (TOP = Se), and corresponding sulfur and tellurium reagents. , TBP = S, TOP = S, TBP = Te, and TOP = Te. These reagents are formed by combining a desired element such as Se, S or Te with a suitable coordinating solvent such as TOP or TBP. Precursors that provide anionic species at reaction conditions are typically used as first precursors that provide neutral metal atoms, such as alkylmetal compounds and others known above or in the art.

일부 실시예들에서 제2 전구체는 용액에서 음전하를 띠는 비금속 이온을 제공한다 (예를들면 S-2, Se-2 또는 Te-2). 이온 종을 제공하는 적절한 제2 전구체 예시로는 실릴 화합물 예를들면 비스(트리메틸실릴) 셀렌화물 ((TMS)2Se) 비스(트리메틸실릴)황화물((TMS)2S), 및 비스(트리메틸실릴) 텔루르화물((TMS)2Te)을 포함한다. 또한, 수소화 화합물, 예를들면 H2Se, H2S, H2Te; 및 금속 염, 예를들면 NaHSe, NaSH 또는 NaHTe이 포함된다. 이러한 상황에서, 산화제는 중성 금속 종을 '불일치' 반응에서 음이온 전구체와 반응할 수 있는 양이온 종으로 산화시키고, 또는 산화제는 중성 금속 종과 '일치' 반응을 수행할 수 있는 중성 종을 제공하도록 음이온 전구체 산화상태를 증가시킨다.In some embodiments the second precursor provides a negatively charged nonmetal ion in solution (eg, S- 2 , Se- 2 or Te- 2 ). Suitable second precursor examples for providing ionic species include silyl compounds such as bis (trimethylsilyl) selenide ((TMS) 2 Se) bis (trimethylsilyl) sulfide ((TMS) 2 S), and bis (trimethylsilyl ) Telluride ((TMS) 2 Te). In addition, hydrogenated compounds such as H 2 Se, H 2 S, H 2 Te; And metal salts such as NaHSe, NaSH or NaHTe. In this situation, the oxidant oxidizes the neutral metal species to a cationic species that can react with the anion precursor in a 'mismatched' reaction, or the oxidant provides an anion to provide a neutral species capable of 'matching' the neutral metal species. Increases precursor oxidation.

기타 전형적인 유기 전구체는 Bawendi 등에 대한 미국특허번호 6,207,299 및 6,322,901에 기재되어 있고, 전구체 재료로서의 약산을 이용하는 합성방법은 이 Qu 등, (2001) Nano Lett., l(6):333-337에 기재되며, 이들은 각각 전체가 참조로 본원에 포함된다.Other typical organic precursors are described in US Pat. Nos. 6,207,299 and 6,322,901 to Bawendi et al., And synthetic methods using weak acids as precursor materials are described in this Qu et al., (2001) Nano Lett., L (6): 333-337. , Each of which is incorporated herein by reference in its entirety.

제1 및 제2 전구체 모두는 본원에서 개시되어 방법에서 사용되기 위한 용액 형성을 위하여 적당한 용매와 조합할 수 있다. 제1 전구체 용액 형성에 이용하는 용매 또는 용매 혼합물은 제2 전구체 용액 형성에 사용되는 것과는 동일하거나 다를 수 있다. 전구체들은 별도로 용해되거나, 또는 단일 용액으로 함께 조합될 수가 있다.Both the first and second precursors can be combined with a suitable solvent for solution formation for use in the methods disclosed herein. The solvent or solvent mixture used to form the first precursor solution may be the same or different from that used to form the second precursor solution. The precursors may be dissolved separately or combined together in a single solution.

혼합물 가열은 전구체 혼합 전 또는 후에, 및 용매 및/또는 전구체들을 환원제와 조합하기 전 또는 후에 수행될 수가 있다. 일부 실시예들에서 제1 전구체, 제2 전구체 및 약 환원제가 선택적으로 적절한 용매 또는 용매 혼합물에서 모두 조합되어 반응혼합물을 형성하고, 반응 혼합물은, 강 환원제 첨가 전에 적절 온도로 가열된다.Mixture heating may be performed before or after precursor mixing and before or after combining the solvent and / or precursors with a reducing agent. In some embodiments the first precursor, the second precursor and the weak reducing agent are all optionally combined in an appropriate solvent or solvent mixture to form a reaction mixture, and the reaction mixture is heated to an appropriate temperature prior to the addition of the strong reducing agent.

전구체들 첨가 순서 및 속도(rate)는 일반적으로 본원에서 개시되는 방법에서 중요하지 않다.The order and rate of precursor additions are generally not critical to the method disclosed herein.

일부 실시예들에서 소망 반응 온도 유지와 관련된 실제 요인에 의해서만 제한되는 속도로 전구체들이 첨가되며, 전구체 첨가는 온도 조절이 허용되는 정도로 신속하게 이루어질 수 있다. 유사하게, 소망 반응 온도까지 가열될 때 전구체들은 모두 반응혼합물에 존재할 수 있고, 동작 온도에 이른 후, 하나 또는 양 전자전달제의 첨가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 적어도 강 전자전달제는, 반응혼합물이 소망 반응 온도에 이르기 전에는 반응혼합물에 첨가되지 않는다.In some embodiments precursors are added at a rate limited only by the actual factors associated with maintaining the desired reaction temperature, and precursor addition can be made as quickly as temperature control is allowed. Similarly, the precursors may all be present in the reaction mixture when heated to the desired reaction temperature, and after reaching the operating temperature, one or a positive electron transfer agent may be added. In some embodiments, at least the strong electron transfer agent is not added to the reaction mixture until the reaction mixture reaches the desired reaction temperature.

배위용매Coordination Solvent

예시적 목적으로 한정되지 않지만 적합한 배위용매는 탄화수소, 아민, 알킬 포스핀, 알킬 포스핀 산화물, 카르복시산, 에테르, 푸란, 포스폰산, 피리딘 및 이들의 혼합물을 포함한다. 용매는 실제로 용매 혼합물로 구성되며, 본 분야에서는 '용매시스템'이라 칭한다. 바람직한 실시예에서 용매는 최소한 하나의 배위용매로 구성된다. 일부 실시예들에서 용매시스템은 제2 아민 및 트리알킬 포스핀 (예를들면, TBP 또는 TOP), 포스폰산 (예를 들면, TDPA OPA) 또는 트리알킬포스핀 산화물 (예를들면, TOPO)로 구성된다.Suitable co-solvents, although not limited to exemplary purposes, include hydrocarbons, amines, alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, carboxylic acids, ethers, furans, phosphonic acids, pyridine and mixtures thereof. The solvent actually consists of a solvent mixture and is referred to herein as a 'solvent system'. In a preferred embodiment the solvent consists of at least one coordinating solvent. In some embodiments the solvent system is a second amine and trialkyl phosphine (eg TBP or TOP), phosphonic acid (eg TDPA OPA) or trialkylphosphine oxide (eg TOPO) It is composed.

배위용매는 본질적으로 비-배위용매 예를들면 알칸 및 하기 정의되는 리간드의 혼합물일 수 있다. The coordinating solvent may be essentially a mixture of non-coordinating solvents such as alkanes and ligands as defined below.

적합한 탄화수소는 10 내지 약 30개의 탄소원자들로 이루어진 알칸, 알켄 및 방향의 탄화수소를 포함하며, 예시로는 옥타데센 및 스쿠알렌을 포함한다. 탄화수소는 알칸, 알켄 및 방향족 잔기, 예를들면 알킬벤젠 (예를들면, 메시틸렌) 혼합물로 구성될 수 있다.Suitable hydrocarbons include alkanes, alkenes and aromatic hydrocarbons of 10 to about 30 carbon atoms, examples include octadecene and squalene. Hydrocarbons may consist of alkanes, alkenes and aromatic moieties such as alkylbenzene (eg mesitylene) mixtures.

적합한 아민은 제한적이지 않지만, 모노알킬아민, 디알킬아민, 및 트리알킬아민, 예를들면 트리옥틸아민, 디옥틸아민, 옥틸아민, 올레일아민, 데실아민, 도데실아민, 헥실데실아민 등을 포함한다. 이러한 아민에 대한 알킬기는 대체로 알킬 당 약 6-24 개의 탄소원자들을 가지며, 불포화 탄소-탄소 결합을 포함하고, 각각의 아민은 알킬기들 모두에서는 약 10-30개의 탄소원자들을 가진다.Suitable amines include, but are not limited to, monoalkylamines, dialkylamines, and trialkylamines such as trioctylamine, dioctylamine, octylamine, oleylamine, decylamine, dodecylamine, hexyldecylamine, and the like. Include. Alkyl groups for such amines generally have about 6-24 carbon atoms per alkyl, include unsaturated carbon-carbon bonds, and each amine has about 10-30 carbon atoms in all of the alkyl groups.

예시적 알킬 포스핀은 제한적이지 않지만 트리알킬 포스핀, 트리-n-부틸포스핀 (TBP), 트리-n-옥틸포스핀(TOP) 등을 포함한다. 이러한 포스핀에 대한 알킬기는 알킬 당 약 6-24 개의 탄소원자들을 가지며, 불포화 탄소-탄소 결합을 포함하고, 각각의 포스핀은 알킬기들 모두에서는 약 10-30개의 탄소원자들을 가진다.Exemplary alkyl phosphines include but are not limited to trialkyl phosphines, tri-n-butylphosphine (TBP), tri-n-octylphosphine (TOP), and the like. Alkyl groups for such phosphines have about 6-24 carbon atoms per alkyl, include unsaturated carbon-carbon bonds, and each phosphine has about 10-30 carbon atoms in all of the alkyl groups.

적합한 알킬 포스핀 산화물은 제한적이지 않지만, 트리알킬포스핀 산화물, 트리-n-옥틸포스핀 산화물 (TOPO) 등을 포함한다. 이러한 포스핀 산화물에 대한 알킬기는 알킬 당 약 6-24 개의 탄소원자들을 가지며, 불포화 탄소-탄소 결합을 포함하고, 각각의 포스핀 산화물은 알킬기들 모두에서는 약 10-30개의 탄소원자들을 가진다.Suitable alkyl phosphine oxides include, but are not limited to, trialkylphosphine oxides, tri-n-octylphosphine oxides (TOPO), and the like. Alkyl groups for such phosphine oxides have about 6-24 carbon atoms per alkyl, include unsaturated carbon-carbon bonds, and each phosphine oxide has about 10-30 carbon atoms in all of the alkyl groups.

예시적 지방산은 한정적인 것은 아니지만 스테아르산, 올레산, 팔미트산, 미리스트산 라우르산, 및 화학식 R-COOH인 다른 카르복시산, 여기에서 R은 C6-C24 탄화수소 그룹이며, 불포화 탄소-탄소 결합을 포함할 수가 있다.Exemplary fatty acids include, but are not limited to, stearic acid, oleic acid, palmitic acid, myristic acid lauric acid, and other carboxylic acids having the formula R-COOH, wherein R is a C6-C24 hydrocarbon group, Can be included

예시적 에테르 및 푸란은 테트라히드로푸란 및 메틸화 형태, 글라임 (glyme) 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Exemplary ethers and furans include, but are not limited to, tetrahydrofuran and methylated forms, glymes, and the like.

적합한 포스폰산 및 포스핀산은 헥실포스폰산(HPA), 테트라데실포스폰산(TDPA) 및 옥틸포스폰산(OPA)을 포함하며, 이에 한정되는 않고, 알킬 포스핀 산화물, 예를들면 TOPO와 조합되어 사용된다. 적절한 포스폰산 및 포스핀산은 화학식 RPO3H2 또는 R2PO2H이며, 여기에서 각각의 R은 독립적으로 C6-C24 탄화수소 그룹이며, 불포화 탄소-탄소 결합을 포함할 수 있다.Suitable phosphonic acids and phosphinic acids include, but are not limited to, hexylphosphonic acid (HPA), tetradecylphosphonic acid (TDPA) and octylphosphonic acid (OPA), in combination with alkyl phosphine oxides such as TOPO. do. Suitable phosphonic acids and phosphinic acids are of the formula RPO 3 H 2 or R 2 PO 2 H, wherein each R is independently a C 6 -C 24 hydrocarbon group and may comprise unsaturated carbon-carbon bonds.

예시적 피리딘은 피리딘, 알킬화 피리딘, 니코틴산 등을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다.Exemplary pyridines include, but are not limited to, pyridine, alkylated pyridine, nicotinic acid, and the like.

적합한 알켄은 예를들면 옥타데센, 스쿠알렌 및 기타 불포화 C4-C30 탄화수소를 포함한다.Suitable alkenes include, for example, octadecene, squalene and other unsaturated C4-C30 hydrocarbons.

용매는 단독 또는 조합되어 사용될 수 있다. TOP-TOPO 용매시스템은 본 분야에서 기타 관련 (예를들면 부틸) 시스템과 같이 통상 사용된다. 예를들면, 단독으로 TOP가 셀레늄 용액을 형성하기 위해서 이용할 수가 있고 동시에 TOP 및 TOPO가 카드뮴 용액을 형성하기 위해서 조합 사용될 수가 있다 (예를들면. TOP +카드뮴 아세테이트 또는 TOP +카드뮴 질산염).The solvents may be used alone or in combination. TOP-TOPO solvent systems are commonly used in the art as other related (eg butyl) systems. For example, TOP alone can be used to form a selenium solution and at the same time TOP and TOPO can be used in combination to form a cadmium solution (eg TOP + cadmium acetate or TOP + cadmium nitrate).

공업용 용매가 사용될 수가 있고 이러한 종류의 용매 예를들면 TOP, TOPO 또는 양쪽 모두에서 유익한 불순물의 존재로부터 이점을 얻을 수 있다. 특정 실시예에서 용매는 최소한 하나의 배위용매로 구성된다. 하나의 바람직한 실시예에서 용매는 순수하다. 일반적으로 이는 용매가 전자전달제로 기능할 수 있는 불순물의 10 미만의 vol % 및 보다 바람직하기에는 5 미만의 vol %를 포함하는 것을 의미한다. 따라서 90% 또는 97% 순도의 TOPO 및 90% 순도의 TOP와 같은 용매는 특히 본원에서 개시되는 방법에서 사용되기에 적합하며, 99% 이상 순도의 용매가 선호된다.Industrial solvents may be used and benefit from the presence of beneficial impurities in this kind of solvent such as TOP, TOPO or both. In certain embodiments, the solvent consists of at least one coordinating solvent. In one preferred embodiment the solvent is pure. In general, this means that the solvent comprises less than 10 vol% and more preferably less than 5 vol% of impurities which can function as electron transfer agents. Thus solvents such as TOPO of 90% or 97% purity and TOP of 90% purity are particularly suitable for use in the methods disclosed herein, solvents of 99% purity or higher being preferred.

불순물의 경미한 양의 존재는 전자전달제의 예상외의 공급원을 제공할 수가 있고, 이들이 불일치 쉘 전구체의 핵형성을 촉진하는 경우, 본원에서 개시되는 실시예의 목적을 해할 수 있다. 게다가 특정 시약은 일 시스템에서는 약 환원제/산화제이고 다른 시스템에서는 강 환원제/산화제 또는 효과가 없는 환원제/산화제일 수 있고: 강약 (weak and strong)은 반드시 나노결정 코어-형성 반응에 사용된 특정 쉘 전구체 및 사용 용매 및 온도에 의존된다.The presence of a slight amount of impurities can provide an unexpected source of electron transfer agents, and if they promote nucleation of the inconsistent shell precursor, may defeat the purpose of the embodiments disclosed herein. In addition, certain reagents may be weak reducing agents / oxidants in one system and strong reducing agents / oxidants or ineffective reducing agents / oxidants in other systems: weak and strong must be the specific shell precursor used in the nanocrystalline core-forming reaction. And solvent used and temperature.

예를들면, 일부 시스템에서, 용매 또는 전구체 중 하나에서 제공되는 불포화 결합은 논의된 바와 같이 약 환원제/산화제일 수 있다; 다른 시스템에서, 예를들면 올레에이트와 같은 불포화 그룹을 포함한 금속염에서와 같이, 불포화 결합은 약 환원제/산화제로서 효력이 없을 수 있고, 나노결정 성장을 촉진하기 위하여 약 환원제/산화제가 첨가될 수 있다.For example, in some systems, the unsaturated bond provided in one of the solvents or precursors may be a weak reducing agent / oxidant as discussed; In other systems, such as in metal salts containing unsaturated groups such as oleate, the unsaturated bonds may be ineffective as weak reducing agents / oxidants, and weak reducing agents / oxidants may be added to promote nanocrystal growth. .

나노결정 형성의 두 단계들을 정확하게 제어하기 위하여, 때로는 이들 방법을 위하여 사용되는 용매 및 시약에서 임의 강 또는 약 환원제/산화제 존재를 확인하고 이해하는 것이 바람직하다. 따라서, 일부 실시예들에서, 본원에서 기재되는 방법에서 사용되는 시약은 특정 시스템에 대하여는 효과 평가가 필요하다. 본 방법을 위한 시약, 용매, 환원제 또는 전구체의 적합성은 이들 물질들이 관심 시스템에서 강 환원제/산화제로 역할하는지 또는 이로 역할하는 불순물을 함유하는지를 시험하여 결정될 수 있다. 시약이 강 환원제/산화제로 기능을 하거나 이로 기능을 하는 불순물을 포함하면, 본원에서 개시되는 방법을 위하여 반응물은 제거, 대체 또는 더욱 정제되어야 한다.In order to precisely control the two steps of nanocrystal formation, it is sometimes desirable to identify and understand the presence of any strong or weak reducing agent / oxidant in the solvents and reagents used for these methods. Thus, in some embodiments, the reagents used in the methods described herein require an effect assessment for certain systems. Suitability of reagents, solvents, reducing agents or precursors for the present method can be determined by testing whether these materials serve as strong reducing agents / oxidants in the system of interest or contain impurities that serve them. If the reagents function as or function as strong reducing agents / oxidants, the reactants must be removed, replaced or further purified for the methods disclosed herein.

리간드Ligand

하나의 바람직한 실시예에서 리간드가 반응에 포함된다. 리간드는 전구체 및/또는 나노입자와 착화되는 화합물이다. 예시로서 한정되지 않는 적절한 리간드는 포함한, 포스폰산 예를들면 헥실포스폰산 및 테트라데실포스폰산(TDPA), 옥틸포스폰산(OPA), 카르복시산 예를들면 옥타데칸산 이성질체, 아민, 아미드, 알코올, 및 에테르를 포함한다. 경우에 따라서 리간드 및 용매는 동일할 수 있다.In one preferred embodiment a ligand is included in the reaction. Ligands are compounds that complex with precursors and / or nanoparticles. Suitable ligands include, but are not limited to, phosphonic acids such as hexylphosphonic acid and tetradecylphosphonic acid (TDPA), octylphosphonic acid (OPA), carboxylic acids such as octadecanoic acid isomers, amines, amides, alcohols, and Ethers. In some cases, the ligand and the solvent may be identical.

전자전달제Electron transfer agent :환원제:reducing agent

본원에서 개시되는 실시예에서 입자형성 핵형성 및 성장 단계들 제어는 전자전달제에 의해 전자 받기 및 상실 없이 반응할 수가 없는 불일치 전구체 적용으로 달성될 수 있다. 두 종류의 별도 전자전달제, 특히 하나 이상 환원제를 사용하면 독립적으로 핵형성 또는 성장을 소망 정도로 촉진할 수 있고 이러한 두 형성 단계들의 일시적 분리를 개선할 수 있다. 이 방법은 입자수율 및 입자크기의 독립 제어를 가능하게 하며, 또한 더욱 좁은 크기분포를 가지는 입자들을 생성할 수 있다.In the embodiments disclosed herein control of the granulation nucleation and growth steps can be achieved by application of a mismatched precursor that cannot react without receiving and losing electrons by the electron transfer agent. The use of two separate electron transfer agents, in particular one or more reducing agents, can independently promote nucleation or growth to the desired extent and improve the temporary separation of these two formation steps. This method allows independent control of particle yield and particle size, and can also produce particles with a narrower size distribution.

본원에 사용되는, '강' 또는 '더욱 강한' 환원제(환원 제제)는 이것이 사용되는 반응의 특정의 조건에서 핵형성 또는 입자형성의 개시를 촉진할 수가 있는 환원제를 의미한다. '약' 또는 '더욱 약한' 환원제는 사용되는 특정 조건에서 상당한 핵형성 또는 입자형성의 개시를 촉진할 수가 없지만, 이러한 조건에서 입자 성장을 촉진할 수 있는 환원제를 의미한다.As used herein, 'strong' or 'stronger' reducing agent (reducing agent) means a reducing agent that can promote the onset of nucleation or particle formation under the specific conditions of the reaction in which it is used. 'Weak' or 'weaker' reducing agent means a reducing agent that can promote the onset of significant nucleation or particle formation under the specific conditions used, but can promote particle growth under such conditions.

특정 환원제가 약 환원제 또는 강 환원제인지는 경우에 특정된다는 것 및 이들이 사용되는 특정 반응 조건에 의존한다는 것을 본 분야의 당업자는 이해할 수 있다. 전자전달은 핵형성에 필요한 용액에서의 자유로운 이온에서보다는 성장 입자 표면에서 더욱 용이하게 진행될 수가 있다 (즉 성장 단계 과정). 시험 환원제가 이들 조건에서 강 또는 약 환원제로서 행동하는지를 결정하여 시험 환원제는 주어진 시스템 (나노결정-형성 반응)에 대하여 강 또는 약으로 구분될 수 있다. 특정 시험 환원제가 강 환원제인지를 결정하려면 시험 환원제와 특정 관심 전구체를 1차 나노결정 (초기 반응혼합물에서의 추가 나노결정) 없는 적합한 반응조건에서 접촉시켜, 핵형성이 관찰되는지를 확인하는 것이다; 일반적으로 핵형성이 상당한 속도로, 예를들면 시험 환원제가 없는 경우보다 핵형성 속도가 최소한 약 50% 이상 비율로 진행되면, 시험 환원제는 핵형성을 촉진하는 것이며 이러한 시스템에서 강 환원제로 간주한다. 핵형성의 비율이 시험 환원제의 존재 하에서 상당히 증가하지 않는 경우, 이러한 시스템에서 시험 환원제는 강 환원제가 아니다.It will be appreciated by those skilled in the art that whether a particular reducing agent is a weak reducing agent or a strong reducing agent depends on the case and depends on the specific reaction conditions in which they are used. Electron transfer can proceed more readily on the surface of the growth particles than on free ions in the solution needed for nucleation (ie growth stage process). By determining whether the test reducing agent behaves as a strong or weak reducing agent under these conditions, the test reducing agent can be divided into strong or weak for a given system (nanocrystal-forming reaction). To determine if a particular test reducing agent is a strong reducing agent, the test reducing agent and the precursor of interest are contacted under suitable reaction conditions without primary nanocrystals (additional nanocrystals in the initial reaction mixture) to confirm that nucleation is observed; In general, if nucleation proceeds at a significant rate, for example at a rate of at least about 50% higher than in the absence of a test reducing agent, the test reducing agent promotes nucleation and is considered a strong reducing agent in such systems. If the rate of nucleation does not increase significantly in the presence of a test reducing agent, the test reducing agent in this system is not a strong reducing agent.

특정 시험 환원제가 약 환원제인지를 결정하려면 시험 환원제와 특정 관심 전구체를 그 전구체에 의해 형성되는 것과 동일한 유형의 1차 (추가) 나노결정 존재의 쉘-형성 반응 조건에서 접촉시키는 것이다; 일반적으로 나노결정 성장이 증가 비율로, 예를들면 시험 환원제가 없는 경우보다 성장 속도가 최소한 2배 비율로 진행되면, 시험 환원제는 나노결정 성장 촉진에 적합한 환원제로 간주된다. 따라서 관심 시스템에서 강 환원제로 기능하지 않는다면 적합한 약 환원제일 수 있다.To determine if a particular test reducing agent is a weak reducing agent, contacting the test reducing agent with the particular precursor of interest under shell-forming reaction conditions in the presence of the same type of primary (additional) nanocrystals formed by that precursor; In general, if nanocrystal growth proceeds at an increasing rate, for example, at least twice the rate of growth than without a test reducing agent, the test reducing agent is considered to be a suitable reducing agent for promoting nanocrystal growth. It may therefore be a suitable weak reducing agent if it does not function as a strong reducing agent in the system of interest.

상기 시험에 의해 나노결정 성장을 촉진하고 관심 특정 시스템에서 강 환원제가 아니면 시험 환원제는 약 환원제로 고려될 수 있다. 환원제의 상대적인 세기가 이러한 인자들에 의존하므로, 이러한 기능적 환원제 분류화는 일상적 시험에 의해 임의 특정 시험 환원제에 적용되어 약 또는 강 환원제를 분류하기 위한 유용한 방법이다.The test reducing agent can be considered as a weak reducing agent if the test promotes nanocrystal growth and is not a strong reducing agent in the particular system of interest. Since the relative strength of the reducing agent depends on these factors, this functional reducing agent classification is applied to any particular test reducing agent by routine tests and is a useful method for classifying weak or strong reducing agents.

전자전달은 핵형성에 필요한 용액에서의 자유로운 이온에서보다는 성장 입자 표면에서 더욱 용이하게 진행될 수가 있기 때문에 (즉 성장 단계 과정), 성장보다는 핵형성에서 더욱 강한 환원제가 필요할 수 있다. 이러한 반응성 차이로 인하여 핵형성 과정에서 쉽게 소모되는 강 전자전달제를 소량 및 연속 성장을 가능하게 하는 더욱 약한 전자전달제를 대량 제공함으로써 두 단계들을 분리할 수 있다. 코어 나노결정 크기는 형광 파장을 검사하여 성장 단계 과정에서 즉시 결정될 수가 있다.Because electron transfer can proceed more easily on the surface of the growth particles than on free ions in the solution needed for nucleation (ie, during the growth stage), stronger reducing agents may be needed in nucleation than growth. This difference in reactivity allows the two steps to be separated by providing large quantities of strong electron transfer agents that are easily consumed in the nucleation process and weaker electron transfer agents that allow for continuous growth. Core nanocrystal size can be determined immediately during the growth phase by examining the fluorescence wavelength.

본원에서 제공되는 실시예에서 핵형성 정도는 반응에 사용되는 강 환원제 함량을 제어하여 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서 강 환원제는 소망 정도의 핵형성을 진행시키는데 충분한 함량으로 첨가될 수 있다. 다른 실시예에서 강 환원제는 환원되는 전구체(들)에 대하여 부-화학양론적 함량으로 첨가될 수 있다. 일부 이러한 실시예에서 첨가 강 환원제 함량은 나노결정 전구체의 화학양론적 반응에 필요한 약 1/10 미만, 약 1/10, 약 2/10 미만, 약 3/10 미만, 또는 약 4/10 미만일 수 있다. 특정 일부 실시예들에서 첨가되는 강 환원제 함량은 화학양론적 반응에 필요한 약 1/10일 수 있다.In the examples provided herein, the degree of nucleation can be controlled by controlling the content of the strong reducing agent used in the reaction. In some embodiments, the strong reducing agent may be added in an amount sufficient to proceed the desired degree of nucleation. In other embodiments, the strong reducing agent may be added in sub-stoichiometric amounts relative to the precursor (s) being reduced. In some such examples the additive strong reducing agent content may be less than about 1/10, about 1/10, less than about 2/10, less than about 3/10, or less than about 4/10 required for the stoichiometric reaction of the nanocrystalline precursor. have. In certain embodiments the strong reducing agent content added may be about 1/10 required for the stoichiometric reaction.

적합한 반응온도에서 신속하게 진행될 수 있는 강 환원제 소모 후, 작은 핵들의 추가 형성이 실질적으로 종료된다. 따라서 강 환원제 함량을 제한하여 성장 단계에서 핵형성 단계 분리가 가능하다. 이러한 방법은 입자수율 및 입자크기에 대한 독립적인 제어를 가능하게 하며, 또한 더욱 좁은 크기분포를 가지는 입자들을 생성할 수 있다. 전구체가 불일치하므로, 나노결정 핵들의 계속적 성장은 제2 전자전달제 첨가를 요구한다. 약 환원제의 첨가는 입자 성장을 가능하게 하지만, 또 다른 핵형성을 촉진하지 않으므로, 균일한 크기의 입자들을 제공할 수 있다.After the consumption of the strong reducing agent, which can proceed quickly at a suitable reaction temperature, further formation of small nuclei is substantially terminated. Therefore, it is possible to isolate the nucleation step in the growth stage by limiting the content of the strong reducing agent. This method allows independent control of particle yield and particle size, and can also produce particles with a narrower size distribution. Since the precursors are inconsistent, continued growth of the nanocrystal nuclei requires the addition of a second electron transfer agent. The addition of a weak reducing agent enables particle growth but does not promote another nucleation, thus providing particles of uniform size.

반응 제어는 전자전달제 적용에 의해 달성되므로, 일부 나노결정 제조방법에서와 같이 전구체 첨가 속도에 대한 신중한 제어가 중요한 것은 아니다. 나노결정 전구체는 반응 혼합물의 상당한 냉각을 유발하지 않고 가능한 신속하게 일 분량 첨가될 수 있다; 소망하지 않는 새로운 핵들 형성 방지를 위하여 전구체를 서서히 첨가하는 것은 본 방법들의 많은 실시예들에서 필요하지 않다. 실제로, 전구체 및 선택적으로 약 환원제는 적절한 용매에 포함되고 나노결정 형성을 일으키지 않고 소망 반응 조건으로 가열될 수가 있고, 강 환원제 첨가에 의해 개시될 수 있다.Since reaction control is achieved by electron transfer agent application, careful control over the rate of precursor addition is not critical as in some nanocrystal manufacturing methods. Nanocrystalline precursors can be added in one portion as quickly as possible without causing significant cooling of the reaction mixture; Slow addition of the precursor to prevent the formation of undesirable new nuclei is not necessary in many embodiments of the present methods. Indeed, the precursor and optionally the weak reducing agent are included in a suitable solvent and can be heated to the desired reaction conditions without causing nanocrystal formation and can be initiated by addition of a strong reducing agent.

바람직한 실시예에서 강 환원제는 핵형성 발생에 충분한 동작 온도에서 첨가될 수 있다. 이러한 온도에서, 강 환원제 첨가에 의한 신속한 핵형성, 이에 의해 신속한 환원제 소모로 이어진다고 보인다. 이러한 조건에서 모든 코어 나노결정들은 거의 동일한 시간에 형성되고 모두는 동일한 시간 동안 성장하므로, 결과적으로 균일한 입자크기 분포를 이루고 단분산성 입자 집단을 제공한다.In a preferred embodiment the strong reducing agent may be added at an operating temperature sufficient to generate nucleation. At these temperatures, it appears to lead to rapid nucleation by the addition of strong reducing agents, thereby rapid consumption of the reducing agent. Under these conditions, all core nanocrystals form at about the same time and all grow for the same time, resulting in a uniform particle size distribution and providing a monodisperse particle population.

특정 환원제가 강 또는 약 환원제인지는 환원제가 사용되는 특정 반응 조건에 의존한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.Those skilled in the art will understand that whether a particular reducing agent is a strong or weak reducing agent depends on the specific reaction conditions in which the reducing agent is used.

예시 및 비-제한적으로 적합한 환원제들은 화합물 예를들면 3차 포스핀, 2차 포스핀, 1차 포스핀 (예를들면, 디페닐포스핀, 디시클로헥실포스핀, 및 디옥틸포스핀); 아민 (예를들면, 데실- 및 헥사데실아민); 히드라진; 히드록시페닐화합물 (예를들면, 히드로퀴논 및 페놀); 수소; 수소화물 (예를들면, 나트륨 붕소수소화물, 리튬 트리에틸 붕소수소화물, 나트륨 수소화물 및 리튬 알루미늄 수소화물 등); 금속 (예를들면, 수은 및 칼륨); 보란 (예를들면, THF:BH3 및 B2H6); 알데히드 (예를들면, 벤즈알데히드 및 부틸알데히드); 알코올 및 티올 (예를들면, 에탄올 및 티오에탄올); 환원성 할로겐화물 (예를들면, I- 및 I3 -); 알켄 (예를들면, 올레산); 알킨, 및 다관능성 환원제, 예를들면 하나 이상의 환원 잔기를 가지는 단일 화학종, 이때 각 환원 잔기는 동일 똔느 다른 환원력을 가지며, 예를들면 트리스-(히드록시프로필)포스핀 및 에탄올아민); 및 기타 등등을 포함한다.Exemplary and non-limiting suitable reducing agents include compounds such as tertiary phosphine, secondary phosphine, primary phosphine (eg, diphenylphosphine, dicyclohexylphosphine, and dioctylphosphine); Amines (eg, decyl- and hexadecylamine); Hydrazine; Hydroxyphenyl compounds (eg hydroquinone and phenol); Hydrogen; Hydrides (eg, sodium borohydride, lithium triethyl borohydride, sodium hydride and lithium aluminum hydride, etc.); Metals (eg mercury and potassium); Boranes (eg, THF: BH 3 and B 2 H 6 ); Aldehydes (eg, benzaldehyde and butylaldehyde); Alcohols and thiols (eg, ethanol and thioethanol); Reducing halides (eg, I and I 3 ); Alkenes (eg, oleic acid); Alkyne, and a multifunctional reducing agent, such as a single species having one or more reducing moieties, wherein each reducing moiety has the same or different reducing powers, for example tris- (hydroxypropyl) phosphine and ethanolamine); And the like.

전형적으로 수소화물 (알루미늄 수소화물 또는 금속 붕소수소화물과 같은 금속 수소화물) 및 보란은 강 환원제로 기능한다. 특정 반응 조건에 따라, 다른 환원제는 강 환원제 또는 약 환원제로 기능할 수가 있다. 예를들면, 알킬포스핀은 CdSe 합성에서 강 환원제로서 기능할 수가 있지만, ZnTe 합성에서는 약 환원제이다. 또 다른 환원제, 예를들면 알켄, 알킨, 아민 등은, 대체로 약 환원제이다.Typically hydrides (metal hydrides such as aluminum hydrides or metal borides) and boranes function as strong reducing agents. Depending on the specific reaction conditions, other reducing agents may function as strong reducing agents or weak reducing agents. For example, alkylphosphines may function as strong reducing agents in CdSe synthesis, but are weak reducing agents in ZnTe synthesis. Other reducing agents, such as alkenes, alkynes, amines, etc., are generally weak reducing agents.

일부 실시예들에서 약 환원제는 전구체의 일 성분으로 제공될 수 있다. 예를들면, 불포화 카르복실기, 예를들면 올레에이트는 본원에서 개시되는 실시예에서 약 환원제로 기능할 수 있다. 도 2는 Zn2 + 종이 불일치 텔루륨 전구체(TOPTe)와 반응하는 반응을 나타낸다. 왼쪽 제1 그래프에서, Zn2 + 염은 포화 염이므로 약 환원제가 존재하지 않았다. 오른쪽 제2 그래프에서, 염은 불포화 카르복시산 그룹을 포함하고, 이는 환원제를 제공한다. 양쪽 모두 반응들에서 입자수율은 낮았고, 효율적인 핵형성을 촉진하는 강 환원제를 필요로 한다는 것을 보인다; 그러나, 분명하게 약 환원제로 역할하는 불포화 카르복시산염을 수반하는 반응은 보다 빠른 나노결정 형성을 제공한다.In some embodiments the weak reducing agent may be provided as one component of the precursor. For example, unsaturated carboxyl groups such as oleate may function as weak reducing agents in the embodiments disclosed herein. Figure 2 is a Zn + 2 indicates a paper mismatch tellurium precursor (TOPTe) as reaction to reaction. The left, the first graph, Zn + 2 salt is the reducing agent was not present because it is about saturated salt. In the second graph to the right, the salt comprises an unsaturated carboxylic acid group, which provides a reducing agent. Both show low particle yields in the reactions and require a strong reducing agent to promote efficient nucleation; However, reactions involving unsaturated carboxylates, which apparently act as weak reducing agents, provide faster nanocrystal formation.

특정 실시예에서 나노결정 성장을 촉진하기 위한 약 환원제를 제공하기 위하여, 때로 금속-함유 전구체는 화학식 M(O2C-R')n의 금속 카르복시산염으로서 제공될 수가 있고, 여기에서 M은 금속이고, n은, 금속 원자 산화상태에 의해 결정되는 1-3의 정수이며, R'은 C4-C100 불포화 탄화수소 그룹이다. 다른 실시예에서 염은 이러한 불포화 카르복시산염 반대이온 및 하나 이상의 다른 반대이온, 예를들면 할로겐 이온으로 구성될 수 있다. 이들은 추가 재료를 반응혼합물에 첨가할 필요 없이 약 환원제를 제공하는 편리한 방법을 제공하며, 반응 화학양론에 의해 전구체 원자 당 최소한 하나의 약 환원제를 제공하는 것을 확실히 한다. 그러나, 일부 시스템에서, 이들이 약 환원제로 역할하며 강 환원제로 역할하지 않는다는 것을 확인할 필요가 있다.In certain embodiments, to provide a weak reducing agent to promote nanocrystal growth, sometimes the metal-containing precursor may be provided as a metal carboxylate of formula M (O 2 C—R ′) n, where M is a metal N is an integer of 1-3 determined by the metal atom oxidation state, and R 'is a C 4 -C 100 unsaturated hydrocarbon group. In other embodiments, the salt may consist of such unsaturated carboxylate counterions and one or more other counterions, such as halogen ions. They provide a convenient way of providing a weak reducing agent without the need to add additional materials to the reaction mixture and ensure that at least one weak reducing agent per precursor atom is provided by reaction stoichiometry. However, in some systems it is necessary to confirm that they act as weak reducing agents and not as strong reducing agents.

다른 실시예에서 용매, 예를들면 알켄, 알킨 또는 아민 용매는 약 환원제로서 기능할 수 있다. 이러한 방법은 특히 약 환원제 과량 사용이 요망되는 반응에서 특히 유용하다. 그러나, 일부 시스템에서, 용매가 약 환원제로 역할하며 강 환원제로 역할하지 않는다는 것을 확인할 필요가 있다. In other embodiments, solvents such as alkenes, alkynes or amine solvents may function as weak reducing agents. This method is particularly useful in reactions in which an overdose of drug reducing agents is desired. However, in some systems it is necessary to confirm that the solvent acts as a weak reducing agent and not as a strong reducing agent.

음극이 전자 공급원으로 역할하므로 환원제로서 전기화학 시스템 (음극-양극 시스템) 적용 관련하여 특정 이점들이 있다는 것을 기대할 수 있다. 환원 당량 공급원으로 전극을 이용함으로써, 쿨롱 당량은 즉시 계수될 수 있고 전달 속도는 직접 제어될 수 있다. 또한 전극 사용에 의해 환원 현상의 물리적 국소화 및 전극 표면에서 입자 어레이 직접 형성을 위한 전위에 대한 제어도 가능하다. 음극이 반응실 내부에 배치되므로 선택 재료는 전구체, 리간드 또는 배위용매와 반응하지 않는 것이 바람직하다. 양극은 반응 용기 외부에 배치되므로, 재료 선택은 제한되지 않고, 임의 주지 양극 재료가 사용될 수 있다. 전형적인 음극 재료는 백금, 은 또는 탄소를 포함한다. 음극으로의 환원 당량 전달의 예시적 방법은 2-전극 (작동 및 보조) 또는 3-전극 (작동, 보조 및 기준) 구성의 정전류 또는 정전위 사용을 포함한다. Since the cathode serves as the electron source, it can be expected that there are certain advantages with respect to the application of the electrochemical system (cathode-anode system) as reducing agent. By using the electrode as a reducing equivalent source, the coulombic equivalent can be immediately counted and the delivery rate can be directly controlled. The use of electrodes also allows control of the physical localization of the reduction phenomenon and the potential for direct formation of particle arrays at the electrode surface. Since the negative electrode is disposed inside the reaction chamber, it is preferable that the selection material does not react with the precursor, the ligand or the coordinating solvent. Since the anode is disposed outside the reaction vessel, the material selection is not limited, and any known anode material can be used. Typical anode materials include platinum, silver or carbon. Exemplary methods of delivering reduced equivalents to the cathode include the use of constant current or potentiostatics in a two-electrode (operating and auxiliary) or three-electrode (operating, auxiliary and reference) configuration.

전구체 특정 조성물에 대한 적절한 환원제 선택은 본 분야 기술 수준에 속한다.Appropriate reducing agent selection for precursor specific compositions is within the skill level.

전자전달제Electron transfer agent :산화제: Oxidizer

본원에서 개시되는 실시예에서 입자형성 핵형성 및 성장 단계들 제어는 전자전달제에 의해 전자 받기 및 상실 없이 반응할 수가 없는 불일치 전구체 이용에 의해 달성될 수 있다. 두 종류의 별도 전자전달제, 특히 하나 이상 산화제를 사용하면 독립적으로 핵형성 또는 성장을 소망 정도로 촉진할 수 있고 이러한 두 형성 단계들의 일시적 분리를 개선할 수 있다. 이러한 방법은 입자수율 및 입자크기에 대한 독립적인 제어를 가능하게 하며, 또한 더욱 좁은 크기분포를 가지는 입자들을 생성할 수 있다.In the embodiments disclosed herein control of the granulation nucleation and growth steps can be achieved by using a mismatched precursor that cannot react without electron accepting and loss by the electron transfer agent. The use of two separate electron transfer agents, in particular one or more oxidants, can independently promote nucleation or growth to the desired extent and improve the temporary separation of these two formation steps. This method allows independent control of particle yield and particle size, and can also produce particles with a narrower size distribution.

본원에 사용되는, '강' 또는 '더욱 강한' 산화제(산화 제제)는 이것이 사용되는 반응의 특정 조건에서 핵형성 또는 입자형성 개시를 촉진할 수가 있는 산화제를 의미한다. '약' 또는 '더욱 약한' 산화제는 사용되는 특정 조건에서 핵형성 또는 입자형성 개시를 촉진할 수가 없지만, 이러한 조건에서 입자성장을 촉진할 수 있는 산화제를 의미한다.As used herein, 'strong' or 'stronger' oxidant (oxidizing agent) means an oxidant that can promote nucleation or initiation of granulation at the specific conditions of the reaction in which it is used. 'Weak' or 'weaker' oxidant means an oxidant that can promote nucleation or initiation of granulation under the specific conditions used, but can promote particle growth under such conditions.

특정 산화제가 약 산화제 또는 강 산화제인지는 경우에 특정된다는 것 및 이들이 사용되는 특정 반응 조건에 의존한다는 것을 본 분야의 당업자는 이해할 수 있다. 전자전달은 핵형성에 필요한 용액에서의 자유로운 이온에서보다는 성장 입자 표면에서 더욱 용이하게 진행될 수가 있다 (즉 성장 단계 과정). 시험 산화제가 이들 조건에서 강 또는 약 산화제로서 거동하는지를 결정하여 시험 산화제는 주어진 시스템 (나노결정-형성 반응)에 대하여 강 또는 약으로 구분될 수 있다. 특정 시험 산화제가 강 산화제인지를 결정하려면 시험 산화제와 특정 관심 전구체를 1차 나노결정 (초기 반응혼합물에서의 추가 나노결정) 없는 적합한 반응조건에서 접촉시켜, 핵형성이 관찰되는지를 확인하는 것이다; 일반적으로 핵형성이 상당한 속도로, 예를들면 시험 산화제가 없는 경우보다 핵형성 속도가 최소한 약 50% 이상 비율로 진행되면, 시험 산화제는 핵형성을 촉진하는 것이며 이러한 시스템에서 강 산화제로 간주된다. 핵형성의 비율이 시험 산화제의 존재 하에서 상당히 증가하지 않는 경우, 이러한 시스템에서 시험 산화제는 강 산화제가 아니다.It will be appreciated by those skilled in the art that whether a particular oxidant is a weak or strong oxidant is dependent on the case and depends on the specific reaction conditions in which they are used. Electron transfer can proceed more readily on the surface of the growth particles than on free ions in the solution needed for nucleation (ie growth stage process). By determining whether the test oxidant behaves as a strong or weak oxidant under these conditions, the test oxidant can be classified as strong or weak for a given system (nanocrystal-forming reaction). To determine if a particular test oxidant is a strong oxidant, contact the test oxidant with the particular precursor of interest under suitable reaction conditions without primary nanocrystals (additional nanocrystals in the initial reaction mixture) to confirm that nucleation is observed; In general, if nucleation proceeds at a significant rate, for example at a rate of at least about 50% higher than in the absence of test oxidants, the test oxidant promotes nucleation and is considered a strong oxidant in such systems. If the rate of nucleation does not increase significantly in the presence of the test oxidant, then the test oxidant is not a strong oxidant.

특정 시험 산화제가 약 산화제인지를 결정하려면 시험 산화제와 특정 관심 전구체를 그 전구체에 의해 형성되는 것과 동일한 유형의 1차 (추가) 나노결정 존재의 쉘-형성 반응 조건에서 접촉시키는 것이다; 일반적으로 나노결정 성장이 증가 비율로, 예를들면 시험 산화제가 없는 경우보다 성장 속도가 최소한 2배 비율로 진행되면, 시험 산화제는 나노결정 성장 촉진에 적합한 산화제로 간주한다. 따라서 관심 시스템에서 강 산화제로 역할하지 않는다면 적합한 약 산화제일 수 있다.To determine if a particular test oxidant is a weak oxidant, contacting the test oxidant with the particular precursor of interest under shell-forming reaction conditions in the presence of the same type of primary (additional) nanocrystals formed by that precursor; In general, if nanocrystal growth proceeds at an increasing rate, for example at a rate of at least twice the rate of growth without the test oxidant, the test oxidant is considered an oxidant suitable for promoting nanocrystal growth. Thus, it may be a suitable weak oxidant if it does not act as a strong oxidant in the system of interest.

상기 시험에 의해 나노결정 성장을 촉진하고 관심 특정 시스템에서 강 산화제가 아니면 시험 산화제는 약 산화제로 고려될 수 있다. 산화제의 상대적인 세기가 이러한 인자들에 의존하므로, 이러한 기능적 산화제 분류화는 일상적 시험에 의해 임의 특정 시험 산화제에 적용되어 약 또는 강 산화제를 분류하기 위한 유용한 방법이다.The test oxidant may be considered a weak oxidant if it promotes nanocrystal growth by the test and is not a strong oxidant in the particular system of interest. Since the relative strength of the oxidant depends on these factors, this functional oxidant classification is applied to any particular test oxidant by routine tests and is a useful method for classifying weak or strong oxidants.

전자전달은 핵형성에 필요한 용액에서의 자유로운 이온에서보다는 성장 입자 표면에서 더욱 용이하게 진행될 수가 있기 때문에 (즉 성장 단계 과정), 성장보다는 핵형성에서 더욱 강한 산화제가 필요할 수 있다. 이러한 반응성 차이로 인하여 핵형성 과정에서 쉽게 소모되는 강 전자전달제를 소량 및 연속 성장을 가능하게 하는 더욱 약한 전자전달제를 대량 제공함으로써 두 단계들을 분리할 수 있다. 코어 나노결정 크기는 형광 파장을 검사하여 성장 단계 과정에서 즉시 결정될 수가 있다.Because electron transfer can proceed more easily on the surface of the growth particles than on free ions in the solution needed for nucleation (ie, during the growth stage), stronger oxidants may be needed in nucleation than growth. This difference in reactivity allows the two steps to be separated by providing large quantities of strong electron transfer agents that are easily consumed in the nucleation process and weaker electron transfer agents that allow for continuous growth. Core nanocrystal size can be determined immediately during the growth phase by examining the fluorescence wavelength.

본원에서 제공되는 방법에서 핵형성의 정도는 반응에 사용되는 강 산화제 함량을 제어하여 조절될 수 있다. 일부 실시예들에서 강 산화제는 소망 정도의 핵형성을 진행시키는데 충분한 함량으로 첨가될 수 있다. 바람직한 실시예에서 강 산화제는 환원되는 전구체(들)에 대하여 부-화학량론의 함량으로 첨가될 수 있다. 일부 이러한 실시예에서 첨가 강 산화제 함량은 나노결정 전구체의 화학양론적 반응에 필요한 약 1/10 미만, 약 1/10, 약 2/10 미만, 약 3/10 미만, 또는 약 4/10 미만일 수 있다. 특정 일부 실시예들에서 첨가되는 강 산화제 함량은 화학양론적 반응에 필요한 약 1/10일 수 있다.In the methods provided herein the degree of nucleation can be controlled by controlling the strong oxidant content used in the reaction. In some embodiments a strong oxidant may be added in an amount sufficient to proceed the desired degree of nucleation. In a preferred embodiment the strong oxidant may be added in a sub-stoichiometric content relative to the precursor (s) to be reduced. In some such examples the added strong oxidant content may be less than about 1/10, about 1/10, less than about 2/10, less than about 3/10, or less than about 4/10 required for the stoichiometric reaction of the nanocrystalline precursor. have. In certain embodiments the strong oxidant content added may be about 1/10 required for the stoichiometric reaction.

적합한 반응온도에서 신속하게 진행될 수 있는 강 산화제 소모 후, 작은 핵들의 추가 형성이 실질적으로 종료된다. 따라서 강 산화제 함량을 제한하여 성장 단계에서 핵형성 단계 분리가 가능하다. 이러한 방법은 입자수율 및 입자크기에 대한 독립적인 제어를 가능하게 하며, 또한 더욱 좁은 크기분포를 가지는 입자들을 생성할 수 있다. 전구체가 불일치하게 잔류하므로, 나노결정 핵들의 계속적 성장은 제2 전자전달제 첨가를 요구한다. 약 산화제의 첨가는 입자 성장을 가능하게 하지만, 또 다른 핵형성을 촉진하지 않으므로, 균일한 크기의 입자들을 제공할 수 있다.After the consumption of strong oxidants, which can proceed quickly at a suitable reaction temperature, further formation of small nuclei is substantially terminated. Therefore, it is possible to isolate the nucleation stage in the growth stage by limiting the content of the strong oxidant. This method allows independent control of particle yield and particle size, and can also produce particles with a narrower size distribution. Since the precursors remain inconsistent, continued growth of the nanocrystal nuclei requires the addition of a second electron transfer agent. The addition of a weak oxidant allows particle growth but does not promote another nucleation, thus providing particles of uniform size.

반응 제어는 전자전달제 적용에 의해 달성되므로, 일부 나노결정 제조방법에서와 같이 전구체 첨가 속도에 대한 신중한 제어가 중요한 것은 아니다. 나노결정 전구체는 반응 혼합물의 상당한 냉각을 유발하지 않고 가능한 신속하게 일 분량 첨가될 수 있다; 소망하지 않는 새로운 핵들 형성 방지를 위하여 전구체를 서서히 첨가하는 것은 본 방법들의 많은 실시예들에서 필요하지 않다. 실제로, 전구체 및 선택적으로 약 산화제는 적절한 용매에 포함되고 나노결정 형성을 일으키지 않고 소망 반응 조건으로 가열될 수가 있고, 강 산화제 첨가에 의해 개시될 수 있다.Since reaction control is achieved by electron transfer agent application, careful control over the rate of precursor addition is not critical as in some nanocrystal manufacturing methods. Nanocrystalline precursors can be added in one portion as quickly as possible without causing significant cooling of the reaction mixture; Slow addition of the precursor to prevent the formation of undesirable new nuclei is not necessary in many embodiments of the present methods. Indeed, the precursor and optionally the weak oxidant are included in a suitable solvent and can be heated to the desired reaction conditions without causing nanocrystal formation and can be initiated by the addition of strong oxidants.

바람직한 실시예에서 강 산화제는 핵형성 발생에 충분한 동작 온도에서 첨가될 수 있다. 이러한 온도에서, 강 산화제 첨가에 의한 신속한 핵형성, 이에 의해 신속한 산화제 소모로 이어진다고 보인다. 이러한 조건에서 모든 코어 나노결정들은 거의 동일한 시간에 형성되고 모두는 동일한 시간 동안 성장하므로, 결과적으로 균일한 입자크기 분포를 이루고 단분산성 입자 집단을 제공한다.In a preferred embodiment the strong oxidant may be added at an operating temperature sufficient to generate nucleation. At this temperature, it appears to lead to rapid nucleation by the addition of strong oxidizers, thereby rapid oxidant consumption. Under these conditions, all core nanocrystals form at about the same time and all grow for the same time, resulting in a uniform particle size distribution and providing a monodisperse particle population.

특정 산화제가 강 또는 약 산화제인지는 산화제가 사용되는 특정 반응 조건에 의존한다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예시 및 비-제한적으로 적합한 산화제들은 화합물 예를들면 : 칼륨 질산염; 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염 및 기타 유사 할로겐 화합물; t-부틸차아염소산염; 할로겐 예를들면 불소, 염소, 브롬 및 요오드; 과망간산염 및 화합물; 세륨 암모늄 질산염; 6가 크롬화합물 예를들면 크롬산 및 이크롬산 및 크롬 3산화물, 피리디늄 클로로크롬산염 (PCC), 및 크롬산염/이크롬산염 화합물; 과산화 화합물; 톨렌 시약; 황산화물; 페르옥시황산; 산소; 오존; 오스뮴 4산화물; 질산; 아산화질소; 은 (I) 화합물; 구리 (II) 화합물; 몰리브덴 (IV) 화합물; 철 (III) 화합물; 망간 (IV) 화합물; N-메틸몰폴린-N-산화물 및 기타 N-산화물; 트리메틸아민 N-산화물; 3- 클로로과산화벤조산, 및 기타 과산화산; 또는 과아세트산을 포함한다.Those skilled in the art will understand that whether a particular oxidant is a strong or weak oxidant depends on the specific reaction conditions in which the oxidant is used. Exemplary and non-limiting suitable oxidants include compounds such as potassium nitrate; Hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate and other similar halogen compounds; t-butyl hypochlorite; Halogen such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; Permanganate and compounds; Cerium ammonium nitrate; Hexavalent chromium compounds such as chromic acid and dichromic acid and chromium trioxide, pyridinium chlorochromate (PCC), and chromate / dichromate compounds; Peroxide compounds; Tolene reagent; Sulfur oxides; Peroxysulfuric acid; Oxygen; ozone; Osmium tetraoxide; nitric acid; Nitrous oxide; Silver (I) compounds; Copper (II) compounds; Molybdenum (IV) compounds; Iron (III) compounds; Manganese (IV) compounds; N-methylmorpholine-N-oxides and other N-oxides; Trimethylamine N-oxide; 3-chloroperoxide benzoic acid, and other peroxide acids; Or peracetic acid.

일부 실시예들에서 약 산화제는 전구체의 일 성분으로 제공될 수 있다.In some embodiments the weak oxidant may be provided as one component of the precursor.

음극이 전자 공급원으로 역할하므로 산화제로서 전기화학 시스템 (음극-양극 시스템) 적용 관련하여 특정 이점들이 있다는 것을 기대할 수 있다. 산화 당량 공급원으로 전극을 이용함으로써, 쿨롱 당량은 즉시 계수될 수 있고 전달 속도는 직접 제어될 수 있다. 또한 전극 사용에 의해 산화 현상의 물리적 국소화 및 전극 표면에서 입자 어레이 직접 형성을 위한 전위에 대한 제어도 가능하다. 음극이 반응실 내부에 배치되므로 선택 재료는 전구체, 리간드 또는 배위용매와 반응하지 않는 것이 바람직하다. 양극은 반응 용기 외부에 배치되므로, 재료 선택은 제한되지 않고, 임의 주지 양극 재료가 사용될 수 있다. 전형적인 음극 재료는 백금, 은 또는 탄소를 포함한다. 음극으로의 산화 당량 전달의 예시적 방법은 2-전극 (작동 및 보조) 또는 3-전극 (작동, 보조 및 기준) 구성의 정전류 또는 정전위 사용을 포함한다. Since the cathode serves as the electron source, it can be expected that there are certain advantages with respect to the application of the electrochemical system (cathode-anode system) as oxidant. By using the electrode as the source of oxidation equivalent, the coulombic equivalent can be immediately counted and the delivery rate can be directly controlled. The use of electrodes also allows control of the physical localization of oxidation phenomena and the potential for direct formation of particle arrays at the electrode surface. Since the negative electrode is disposed inside the reaction chamber, it is preferable that the selection material does not react with the precursor, the ligand or the coordinating solvent. Since the anode is disposed outside the reaction vessel, the material selection is not limited, and any known anode material can be used. Typical anode materials include platinum, silver or carbon. Exemplary methods of oxidative equivalent transfer to the cathode include the use of constant current or potentiostatics in a two-electrode (operating and auxiliary) or three-electrode (operating, auxiliary and reference) configuration.

강 및/약 Strong and / or weak 전자전달제를Electron transfer agent 이용한 나노결정들 생성방법  Method of generating nanocrystals using

전자전달제 첨가된 상태에서 불일치 전구체들을 이용한 나노결정들 생성방법이 본원에 제공된다. 일부 실시예들에서 입자형성의 핵형성 및 성장 단계를 별도로 제어하기 위하여 두 개의 다른 전자전달제들이 사용될 수 있다.Provided herein are methods for producing nanocrystals using mismatched precursors in the state of addition of an electron transfer agent. In some embodiments two different electron transfer agents may be used to separately control the nucleation and growth stages of particle formation.

일 양태에서, (a) 제1 전구체, 제2 전구체, 제1 (즉, 강) 전자전달제 (예를들면, 소망 수준의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량), 및 제2 (즉, 약) 전자전달제 (예를들면, 소망 수준의 나노결정 성장을 형성하기에 충분한 함량), 및 선택적으로 용매 (예를들면, 배위용매)로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 (b) 나노결정들 집단 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정들 집단 생성 방법이 제공된다. In one aspect, (a) a first precursor, a second precursor, a first (ie, strong) electron transfer agent (eg, an amount sufficient to produce a desired level of nucleation), and a second (ie, about ) Providing a mixture consisting of an electron transfer agent (eg, sufficient to form a desired level of nanocrystal growth), and optionally a solvent (eg, a coordinating solvent); And (b) heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce formation of a population of nanocrystals.

일부 실시예들에서 나노결정 형성 반응은 연속 유동 반응기 시스템에서 진행된다. 다른 실시예들에서 나노결정 형성 반응은 배치 반응기 시스템에서 일어난다.In some embodiments the nanocrystal formation reaction proceeds in a continuous flow reactor system. In other embodiments the nanocrystal formation reaction occurs in a batch reactor system.

특정 실시예에서 제1 및 제2 전자전달제는 산화제이다. 다른 실시예에서 제1 및 제2 전자전달제는 환원제이다. 일부 실시예들에서 제1 전자전달제는 산화제이고, 제2 전자전달제는 환원제이고, 또는 그 반대이다.In certain embodiments, the first and second electron transfer agents are oxidants. In another embodiment, the first and second electron transfer agents are reducing agents. In some embodiments the first electron transfer agent is an oxidant and the second electron transfer agent is a reducing agent or vice versa.

일부 실시예들에서 제1 전구체 또는 제2 전구체의 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 중성 상태로 변경된다. 다른 실시예에서 제1 전구체 및 제2 전구체의 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 일치된다.In some embodiments the oxidation state of the first precursor or the second precursor is changed to a neutral state by the strong and weak electron transfer agent. In another embodiment, the oxidation states of the first and second precursors are matched by the strong and weak electron transfer agents.

특정의 실시예에서 본 방법은 나노결정들의 추가 성장을 정지시키기 위하여 혼합물을 냉각하는 단계 또는 나노결정들의 추가 성장을 정지시키기 위하여 혼합물을 희석하는 단계인 단계 (c)를 더욱 포함한다. 일부 실시예들에서 본 방법은 본 방법에 의해 생성된 나노결정들을 단리하는 (isolating) 단계를 더욱 포함한다. 다른 실시예에서 본 방법은, 쉘을 단리된 또는 단리되지 않은 나노결정들에 부가하는 단계를 더욱 포함한다.In certain embodiments the method further comprises step (c), which is the step of cooling the mixture to stop further growth of the nanocrystals or diluting the mixture to stop further growth of the nanocrystals. In some embodiments the method further comprises isolating the nanocrystals produced by the method. In another embodiment, the method further includes adding a shell to the isolated or unisolated nanocrystals.

반응 혼합물 성분 (즉, 제1 전구체, 제2 전구체, 제1 환원제, 및 제2 환원제)는 선택적으로 용매 또는 용매 또는 용매혼합물에서, 임의 순서로 첨가되며, 반응물은 하나 이상의 혼합물 성분 첨가 전에 및/또는 동안에 가열될 수 있다. 전구체는 본원에서 개시되는 방법에 사용되는 용액을 형성하기 위해서 자주 적당한 용매 또는 용매혼합물과 조합될 수 있다. 제1 전구체 및 제2 전구체 용매는 동일하거나 다를 수 있다.The reaction mixture components (ie, the first precursor, the second precursor, the first reducing agent, and the second reducing agent) are optionally added in any order, optionally in a solvent or solvent or solvent mixture, and the reactants are added before the addition of one or more mixture components and / or Or during. Precursors can often be combined with a suitable solvent or solvent mixture to form a solution for use in the methods disclosed herein. The first precursor and the second precursor solvent can be the same or different.

일부 실시예들에서 제1 전구체, 제2 전구체, 제1 전자전달제, 제2 전자전달제 및 선택적으로 용매로 구성된 혼합물이 형성되고, 이후 혼합물은 나노결정들 형성을 유발하는데 충분한 시간 동안 일정 온도로 가열된다.In some embodiments a mixture consisting of a first precursor, a second precursor, a first electron transfer agent, a second electron transfer agent, and optionally a solvent is formed, after which the mixture has a constant temperature for a time sufficient to cause the formation of nanocrystals. Heated to

많은 실시예에서 본원에서 기재된 바와 같이, 사용 반응 조건에서 제1 전자전달제는 강 전자전달제이며, 제2 전자전달제는 약 전자전달제이다.In many embodiments, as described herein, in the reaction conditions of use, the first electron transfer agent is a strong electron transfer agent, and the second electron transfer agent is a weak electron transfer agent.

다른 실시예에서 제1 전구체, 제2 전구체, 약 전자전달제 및 선택적으로 용매로 구성되는 혼합물이 가열되며; 강 전자전달제는 소망 정도로 핵형성을 촉진하는데 충분한 함량으로 첨가되며, 반응혼합물은 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 가열된다.In another embodiment, a mixture consisting of a first precursor, a second precursor, a weak electron transfer agent, and optionally a solvent, is heated; The strong electron transfer agent is added to an amount sufficient to promote nucleation to a desired degree, and the reaction mixture is heated to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals.

또 다른 실시예에서 제1 전구체, 약 전자전달제 및 선택적으로 제1 용매로 구성되는 혼합물이 가열되며; 선택적으로 제2 용매에 있는 (제1 용매와 동일 또는 다름)는 제2 전구체가 피가열 혼합물에 첨가되며; 이후 강 전자전달제가 핵형성을 촉진하는데 충분한 함량으로 첨가되고, 나노결정들 형성을 유발하는데 충분한 시간 동안 일정 온도에서 계속 가열된다.In another embodiment, a mixture consisting of a first precursor, a weak electron transfer agent and optionally a first solvent is heated; Optionally in the second solvent (same or different than the first solvent) a second precursor is added to the heated mixture; The strong electron transfer agent is then added in an amount sufficient to promote nucleation and continues to be heated at a constant temperature for a time sufficient to cause nanocrystals to form.

다른 실시예에서, 제1 전구체, 제2 전구체, 강 전자전달제 및 선택적으로 용매로 구성되는 혼합물은 핵형성 결정 형성을 촉진하기에 충분한 온도로 가열되며; 이후, 약 전자전달제는 입자 성장을 촉진하기 위해서 혼합물에 첨가되고, 반응 혼합물은 나노결정들 형성을 유도하는데 충분한 시간 동안 일정 온도로 더욱 가열된다.In another embodiment, the mixture consisting of the first precursor, the second precursor, the strong electron transfer agent and optionally a solvent is heated to a temperature sufficient to promote nucleation crystal formation; The weak electron transfer agent is then added to the mixture to promote particle growth, and the reaction mixture is further heated to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals.

또 다른 실시예에서, 제1 전구체, 제2 전구체 및 선택적으로 용매로 구성되는 혼합물은 강 전자전달제가 있는 경우에 발생할 수 있는 핵형성에 충분한 온도까지 가열되며, 이후 강 전자전달제 및 약 전자전달제는 동시에 피가열 혼합물에 첨가되며, 이어 나노결정들의 형성을 유도하는데 충분한 시간 동안 일정 온도로 계속 가열된다.In another embodiment, the mixture consisting of the first precursor, the second precursor, and optionally the solvent is heated to a temperature sufficient for nucleation that may occur in the presence of a strong electron transfer agent, followed by a strong electron transfer agent and a weak electron transfer agent. The agent is added to the heated mixture at the same time and then heated to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals.

바람직한 실시예에서 제1 전자전달제 및 제2 전자전달제는 다르다. 특히 바람직한 실시예에서 제1 전자전달제는 강 산화제/환원제이며, 제2 전자전달제는 본원에서 기재된 바와 같이, 약 산화제/환원제이다. 제1 전자전달제 및 제2 전자전달제는 독립적으로 화학 산화제/환원제 또는 음극일 수 있다.In a preferred embodiment the first electron transfer agent and the second electron transfer agent are different. In a particularly preferred embodiment the first electron transfer agent is a strong oxidant / reducing agent and the second electron transfer agent is a weak oxidant / reducing agent, as described herein. The first electron transfer agent and the second electron transfer agent may be independently a chemical oxidant / reducing agent or a negative electrode.

다른 양태에서, 제1 전구체 및 제2 전구체가 불일치 산화상태들을 가지는, 제1 전구체 및 제2 전구체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 소망 정도의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량으로 혼합물에 아-화학양론적 함량의 강 전자전달제를 첨가하는 단계; 선택적으로 소망 정도의 핵형성을 생성하도록 혼합물을 가열하는 단계; 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 함량으로 혼합물에 약 전자전달제를 첨가하는 단계; 및 선택적으로 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 시간 동안 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정 또는 이의 집단 생성 방법이 제공된다.In another aspect, providing a mixture of a first precursor and a second precursor, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states; Adding a substoichiometric content of a strong electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to produce a desired degree of nucleation; Optionally heating the mixture to produce a desired degree of nucleation; Adding a weak electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to grow a desired degree of nanocrystals; And optionally heating the mixture for a time sufficient to grow the desired degree of nanocrystals.

특정의 실시예에서 강 및 약 전자전달제는 산화제이다. 다른 실시예에서 강 및 약 전자전달제는 환원제이다. 일부 실시예들에서 강 전자전달제는 산화제이고, 강 전자전달제는 환원제 또는 그 반대이다.In certain embodiments the strong and weak electron transfer agent is an oxidizing agent. In another embodiment, the strong and weak electron transfer agents are reducing agents. In some embodiments the strong electron transfer agent is an oxidant and the strong electron transfer agent is a reducing agent or vice versa.

특정의 실시예에서 강 전자전달제는 소망 수준의 핵형성을 이루는데 충분한 함량으로 제공된다. 특정의 실시예에서 약 전자전달제는 소망 수준의 나노결정 성장을 이루는데 충분한 함량으로 제공된다.In certain embodiments the strong electron transfer agent is provided in an amount sufficient to achieve the desired level of nucleation. In certain embodiments the weak electron transfer agent is provided in an amount sufficient to achieve the desired level of nanocrystal growth.

일부 실시예들에서 제1 전구체 또는 제2 전구체 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 중성상태로 바꿀 수 있다. 다른 실시예에서 제1 전구체 및 제2의 전구체 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 일치된다.In some embodiments the first precursor or second precursor oxidation state can be changed to neutral by strong and weak electron transfer agents. In another embodiment, the first precursor and second precursor oxidation states are matched by the strong and weak electron transfer agent.

다른 양태에서, (a) 제1 전구체, 제2 전구체, 및 선택적으로 용매로 이루어진 제1 혼합물을 제공하는 단계; (b) 강 전자전달제 존재에서 핵형성을 촉진하기 위한 충분히 높은 온도에서 제1 혼합물을 가열하는 단계; (c) 제2 혼합물을 제공하기 위하여 핵형성을 촉진하기에 충분한 함량으로 강 전자전달제를 첨가하는 단계; 및 (d) 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도에서 제2 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 코어 나노결정 또는 이들의 집단 생성 방법이 제공된다. In another aspect, (a) providing a first mixture consisting of a first precursor, a second precursor, and optionally a solvent; (b) heating the first mixture at a sufficiently high temperature to promote nucleation in the presence of a strong electron transfer agent; (c) adding a strong electron transfer agent in an amount sufficient to promote nucleation to provide a second mixture; And (d) heating the second mixture at a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals.

일부 실시예들에서 본 방법은 나노결정들의 추가 성장을 정지시키기 위하여 제2 혼합물을 냉각하는 단계 또는 추가 성장을 정지시키기 위하여 반응혼합물을 희석하는 단계인 단계 (e)를 더욱 포함한다. 선택적으로 본 방법은 나노결정들을 반응혼합물로부터 단리는 단계를 더욱 포함한다. 또한 본 방법은, 선택적으로 반응혼합물의 코어 나노결정들 또는 단리 코어 나노결정들에 쉘을 부가하는 단계를 더욱 포함할 수가 있다.In some embodiments the method further comprises step (e) being a step of cooling the second mixture to stop further growth of the nanocrystals or diluting the reaction mixture to stop further growth. Optionally the method further comprises isolating the nanocrystals from the reaction mixture. The method may also further comprise the step of optionally adding a shell to the core nanocrystals or the isolated core nanocrystals of the reaction mixture.

바람직한 실시예에서 제1 혼합물은 강 전자전달제 첨가 과정에서, 핵형성을 촉진하기에 충분히 높은 온도로 유지된다.In a preferred embodiment, the first mixture is maintained at a temperature high enough to promote nucleation during the addition of the strong electron transfer agent.

바람직한 실시예에서 본 방법은 강 전자전달제 첨가 전, 동시, 후의 약 전자전달제 첨가 단계를 더욱 포함한다.In a preferred embodiment the method further comprises the step of adding the weak electron transfer agent before, simultaneously and after addition of the strong electron transfer agent.

일부 실시예들에서 제1 혼합물은 약 전자전달제로 이루어진다. 일부 이러한 실시예에서 약 전자전달제는 용매에 의해 또는 전구체 중 하나에 존재하는 불포화 그룹에 의해 제공된다.In some embodiments the first mixture consists of a weak electron transfer agent. In some such embodiments the weak electron transfer agent is provided by a solvent or by an unsaturated group present in one of the precursors.

다른 실시예에서 단계 (c)은 강 전자전달제 첨가 전, 동시에, 후의 약 전자전달제 첨가 단계를 더욱 포함한다. 이러한 일부 실시예에서 약 전자전달제는 강 전자전달제와 동시에 별도로 첨가된다.In another embodiment step (c) further comprises the step of adding the weak electron transfer agent before, at the same time and after the addition of the strong electron transfer agent. In some such embodiments the weak electron transfer agent is added separately at the same time as the strong electron transfer agent.

다른 실시예에서 단계 (c)는 강 전자전달제 첨가 후 약 전자전달제 첨가 단계를 더욱 포함한다. 이러한 일부 실시예에서 약 전자전달제는 핵형성 결정 형성이 가능한 충분한 시간 이후 첨가된다. 다른 실시예에서 약 전자전달제는 강 전자전달제 첨가 이후 그러나 핵형성 단계 완료 이전에 첨가된다.In another embodiment step (c) further comprises adding the weak electron transfer agent after addition of the strong electron transfer agent. In some such embodiments the weak electron transfer agent is added after a sufficient time to allow nucleation crystal formation. In another embodiment the weak electron transfer agent is added after addition of the strong electron transfer agent but before completion of the nucleation step.

특정의 실시예에서 강 및 약 전자전달제는 산화제이다. 다른 실시예에서 강 및 약 전자전달제는 환원제이다. 일부 실시예들에서 강 전자전달제는 산화제이고, 강 전자전달제는 환원제 또는 그 반대이다.In certain embodiments the strong and weak electron transfer agent is an oxidizing agent. In another embodiment, the strong and weak electron transfer agents are reducing agents. In some embodiments the strong electron transfer agent is an oxidant and the strong electron transfer agent is a reducing agent or vice versa.

일부 실시예들에서 제1 전구체 또는 제2 전구체는 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 중성상태로 바꿀 수 있다. 다른 실시예에서 제1 전구체 및 제2 전구체 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 일치된다.In some embodiments, the first precursor or the second precursor may change its oxidation state to neutral by strong and weak electron transfer agents. In other embodiments, the first precursor and second precursor oxidation states are matched by the strong and weak electron transfer agent.

일 양태에서, (a) (i) 제1 전구체, (ii) 제2 전구체, (iii) 강 전자전달제, (iv) 약 전자전달제, 및 (v) 선택적으로 하나 이상의 용매들로 구성되는 혼합물을 제공하는 단계; 및 (b) 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지며, 약 전자전달체는 강 전자전달제와는 다른, 나노결정 또는 이들의 집단 생성 방법이 제공된다.In one aspect, the composition comprises (a) (i) a first precursor, (ii) a second precursor, (iii) a strong electron transfer agent, (iv) a weak electron transfer agent, and (v) optionally one or more solvents. Providing a mixture; And (b) heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals, wherein the first precursor and the second precursor have inconsistent oxidation states, and the weak electron carrier is coupled with a strong electron transfer agent. Is provided another, nanocrystal or population thereof.

또 다른 양태에서, 소량의 '일치' 전구체들이, 핵형성 이후 성장을 유지하기에 적합한 대량의 불일치 쌍과 함께 사용될 수 있다. '일치' 전구체들은 즉시 반응할 수가 있어, 강 전자전달제 없이도, 핵형성이 유도된다. 일단 '일치' 전구체가 소모되면, 반응혼합물에서 약 전자전달제는 추가적인 핵형성없이 성장을 유지하기 위하여 이용될 수 있다. 예를들면, 예를들면 디에틸아연와 같은 더욱 반응성인 아연 전구체 소량은 R3P=Se와 사용될 수 있고, 대량의 Zn2 + 전구체와 조합될 수 있다. 예를들면, 디에틸아연과 같은 Zn0 전구체는 소망 정도의 핵형성을 유도하기 위한 충분 함량으로 사용될 수 있다. 적합한 반응온도에서 신속하게 진행되어 일단 소모된 후, Zn2 + 전구체가 소망 정도의 성장을 위하여 충분한 함량으로 존재하며, 약 전자전달제 존재에서 소망하는 나노결정 크기를 생성할 수 있다. 나노결정 크기는 형광파장을 검사하여 성장 단계 과정에서 즉시 결정될 수가 있다.In another embodiment, small amounts of 'matched' precursors can be used with large numbers of mismatched pairs suitable to maintain growth after nucleation. 'Matched' precursors can react immediately, leading to nucleation even without strong electron transfer agents. Once the 'matched' precursor is consumed, the weak electron transfer agent in the reaction mixture can be used to maintain growth without further nucleation. For example, such more reactive precursors of zinc, such as a small amount of diethyl ahyeonwa can be used with R 3 P = Se, it may be combined with a large amount of Zn 2 + precursor. For example, Zn 0 precursors such as diethylzinc can be used in sufficient amounts to induce a desired degree of nucleation. Then it proceeds quickly in a suitable reaction temperature of the one-consuming, and Zn 2 + precursor is present in an amount sufficient for the growth of the desired degree, it is possible to generate the nanocrystals size desired in the presence of about an electron transfer. Nanocrystal size can be determined immediately during the growth phase by examining the fluorescence wavelength.

일 양태에서, 제1 전구체, 제2 전구체, 제3 전구체 및 선택적으로 용매로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성된 나노결정 또는 이들의 집단 생성 방법이 제공되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지고, 제3 전구체는 제1 전구체 또는 제2 전구체와 일치 산화상태를 가진다. In one aspect, providing a mixture of a first precursor, a second precursor, a third precursor, and optionally a solvent; And heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals, the method of producing nanocrystals or populations thereof, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states, and The precursor has a coincidence oxidation state with the first precursor or the second precursor.

일부 실시예들에서 혼합물은 약 전자전달제를 더욱 포함한다. 이러한 일부 실시예에서 약 환원제는 제2 전구체 첨가 전, 동시에, 또는 이후에 첨가될 수 있다.In some embodiments the mixture further comprises a weak electron transfer agent. In some such embodiments, the weak reducing agent may be added before, simultaneously, or after the second precursor addition.

특정의 실시예에서 약 전자전달제는 산화제이다. 다른 실시예에서 약 전자전달제는 환원제이다.In certain embodiments the weak electron transfer agent is an oxidizing agent. In another embodiment, the weak electron transfer agent is a reducing agent.

일부 실시예들에서 나노결정 형성 반응은 연속 유동 반응기 시스템에서 진행된다. 다른 실시예에서 나노결정 형성 반응은 배치 반응기 시스템에서 진행된다.In some embodiments the nanocrystal formation reaction proceeds in a continuous flow reactor system. In another embodiment, the nanocrystal formation reaction proceeds in a batch reactor system.

다른 양태에서, (a) 제1 전구체, 제2 전구체, 및 선택적으로 용매로 이루어진 제1 혼합물을 제공하는 단계; (b) 제3 전구체 존재에서 핵형성을 촉진하기 위한 충분히 높은 온도에서 제1 혼합물을 가열하는 단계; (c) 핵형성을 촉진하기에 충분한 함량으로 제3 전구체를 첨가하는 단계; 및 (d) 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도에서 제2 혼합물을 가열하는 단계로 구성되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지고, 제3 전구체는 제1 전구체 또는 제2 전구체와 일치 산화상태를 가지는, 코어 나노결정 또는 이들의 집단 생성 방법이 제공된다. In another aspect, (a) providing a first mixture consisting of a first precursor, a second precursor, and optionally a solvent; (b) heating the first mixture at a sufficiently high temperature to promote nucleation in the presence of a third precursor; (c) adding a third precursor in an amount sufficient to promote nucleation; And (d) heating the second mixture at a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states and the third precursor is the first precursor. Or a method of producing a core nanocrystal or a population thereof having a coincidence oxidation state with a second precursor.

본원에서 기재되어 있는 방법의 일부 실시예들에서 강 전자전달제는, 3차 포스핀, 2차 포스핀, 1차 포스핀; 아민; 히드라진; 히드록시페닐화합물; 수소; 수소화물; 금속; 보란; 알데히드; 알코올; 티올; 환원성 할로겐화물 및 다관능성 환원제로 이루어진 군에서 선택되는 화학적 환원제이다.In some embodiments of the methods described herein, the strong electron transfer agent may comprise tertiary phosphine, secondary phosphine, primary phosphine; Amines; Hydrazine; Hydroxyphenyl compound; Hydrogen; Hydrides; metal; Borane; Aldehydes; Alcohol; Thiols; It is a chemical reducing agent selected from the group consisting of reducing halides and polyfunctional reducing agents.

본원에서 기재되어 있는 방법의 일부 실시예들에서 강 전자전달제는 화학적 산화제이며, 예를들면: 칼륨 질산염; 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염 및 기타 유사 할로겐 화합물; t-부틸차아염소산염; 할로겐 예를들면 불소, 염소, 브롬 및 요오드; 과망간산염 및 화합물; 세륨 암모늄 질산염; 6가 크롬화합물 예를들면 크롬산 및 이크롬산 및 크롬 3산화물, 피리디늄 클로로크롬산염 (PCC), 및 크롬산염/이크롬산염 화합물; 과산화 화합물; 톨렌 시약; 황산화물; 페르옥시황산; 산소; 오존; 오스뮴 4산화물; 질산; 아산화질소; 은 (I) 화합물; 구리 (II) 화합물; 몰리브덴 (IV) 화합물; 철 (III) 화합물; 망간 (IV) 화합물; N-메틸몰폴린-N-산화물 및 기타 N-산화물; 트리메틸아민 N-산화물; 3-클로로과산화벤조산, 및 기타 과산화산; 또는 과아세트산을 포함한다.In some embodiments of the methods described herein the strong electron transfer agent is a chemical oxidant, for example: potassium nitrate; Hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate and other similar halogen compounds; t-butyl hypochlorite; Halogen such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; Permanganate and compounds; Cerium ammonium nitrate; Hexavalent chromium compounds such as chromic acid and dichromic acid and chromium trioxide, pyridinium chlorochromate (PCC), and chromate / dichromate compounds; Peroxide compounds; Tolene reagent; Sulfur oxides; Peroxysulfuric acid; Oxygen; ozone; Osmium tetraoxide; nitric acid; Nitrous oxide; Silver (I) compounds; Copper (II) compounds; Molybdenum (IV) compounds; Iron (III) compounds; Manganese (IV) compounds; N-methylmorpholine-N-oxides and other N-oxides; Trimethylamine N-oxide; 3-chloroperoxide benzoic acid, and other peroxide acids; Or peracetic acid.

본원에서 기재되어 있는 방법의 다른 실시예에서 강 산화제/환원제는 음극이다. 이러한 일부 실시예에서 음극은 백금, 은 및 탄소로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 제조된다.In another embodiment of the methods described herein, the strong oxidant / reducing agent is the negative electrode. In some such embodiments the cathode is made of a material selected from the group consisting of platinum, silver and carbon.

본 방법의 많은 실시예에서 강 산화제/환원제는 아-화학양론적 함량으로 첨가된다. 이러한 일부 실시예에서, 첨가 강 환원제 함량은 화학량론적 반응에 필요한 약 1/10 미만, 약 1/10, 약 2/10 미만, 약 3/10 미만, 또는 약 4/10 미만일 수 있다. 바람직한 실시예들에서 첨가되는 강 환원제 함량은 화학량론적 반응에 필요한 약 1/10일 수 있다. 바람직한 실시예에서 강 산화제/환원제는 핵행성이 진행될 수 있는 충분한 동작 온도에서 첨가된다.In many embodiments of the process strong oxidants / reducing agents are added in sub-stoichiometric amounts. In some such embodiments, the additive strong reducing agent content may be less than about 1/10, about 1/10, less than about 2/10, less than about 3/10, or less than about 4/10 required for the stoichiometric reaction. The strong reducing agent content added in preferred embodiments may be about 1/10 required for stoichiometric reactions. In a preferred embodiment the strong oxidizer / reducing agent is added at a sufficient operating temperature at which the nuclear planet can proceed.

본 방법의 특정의 실시예에서 강 산화제/환원제가 첨가되면서 동시에 반응혼합물은 핵형성을 촉진하는데 충분한 온도까지 가열되고 일정한 온도로 유지된다.In certain embodiments of the process, while the strong oxidizer / reducing agent is added, the reaction mixture is heated to a temperature sufficient to promote nucleation and maintained at a constant temperature.

본원에서 기재되어 있는 방법의 일부 실시예들에서 약 전자전달제는 3차 포스핀, 2차 포스핀, 1차 포스핀; 아민; 히드라진; 히드록시페닐화합물; 수소; 수소화물; 금속; 보란; 알데히드; 알코올; 티올; 환원성 할로겐화물 및 다관능성 환원제로 이루어진 군에서 선택되는 화학적 환원제이다.In some embodiments of the methods described herein the drug electron transfer agent may comprise tertiary phosphine, secondary phosphine, primary phosphine; Amines; Hydrazine; Hydroxyphenyl compound; Hydrogen; Hydrides; metal; Borane; Aldehydes; Alcohol; Thiols; It is a chemical reducing agent selected from the group consisting of reducing halides and polyfunctional reducing agents.

본원에서 기재되어 있는 방법의 일부 실시예들에서 약 전자전달제는 화학적 산화제이며, 예를들면: 칼륨 질산염; 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염 및 기타 유사 할로겐 화합물; t-부틸차아염소산염; 할로겐 예를들면 불소, 염소, 브롬 및 요오드; 과망간산염 및 화합물; 세륨 암모늄 질산염; 6가 크롬화합물 예를들면 크롬산 및 이크롬산 및 크롬 3산화물, 피리디늄 클로로크롬산염 (PCC), 및 크롬산염/이크롬산염 화합물; 과산화 화합물; 톨렌 시약; 황산화물; 페르옥시황산; 산소; 오존; 오스뮴 4산화물; 질산; 아산화질소; 은 (I) 화합물; 구리 (II) 화합물; 몰리브덴 (IV) 화합물; 철 (III) 화합물; 망간 (IV) 화합물; N-메틸몰폴린-N-산화물 및 기타 N-산화물; 트리메틸아민 N-산화물; 3-클로로과산화벤조산, 및 기타 과산화산; 또는 과아세트산을 포함한다.In some embodiments of the methods described herein the weak electron transfer agent is a chemical oxidant, for example: potassium nitrate; Hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate and other similar halogen compounds; t-butyl hypochlorite; Halogen such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; Permanganate and compounds; Cerium ammonium nitrate; Hexavalent chromium compounds such as chromic acid and dichromic acid and chromium trioxide, pyridinium chlorochromate (PCC), and chromate / dichromate compounds; Peroxide compounds; Tolene reagent; Sulfur oxides; Peroxysulfuric acid; Oxygen; ozone; Osmium tetraoxide; nitric acid; Nitrous oxide; Silver (I) compounds; Copper (II) compounds; Molybdenum (IV) compounds; Iron (III) compounds; Manganese (IV) compounds; N-methylmorpholine-N-oxides and other N-oxides; Trimethylamine N-oxide; 3-chloroperoxide benzoic acid, and other peroxide acids; Or peracetic acid.

본원에서 기재되어 있는 방법의 다른 실시예에서 약 산화제/환원제는 음극이다. 이러한 일부 실시예에서 음극은 백금, 은 및 탄소로 이루어진 군에서 선택되는 재료로 제조된다.In another embodiment of the methods described herein, the weak oxidant / reducing agent is a negative electrode. In some such embodiments the cathode is made of a material selected from the group consisting of platinum, silver and carbon.

본원에서 기재되어 있는 방법의 일부 실시예들에서, 용매는 탄화수소, 아민, 알킬 포스핀, 알킬 포스핀 산화물, 카르복시산, 에테르, 푸란, 포스폰산, 피리딘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다. 이러한 일부 실시예에서 용매는 용매혼합물로 구성된다. 많은 실시예에서 반응혼합물은 최소한 하나의 용매, 바람직하기로는 최소한 하나의 배위용매로 구성된다.In some embodiments of the methods described herein, the solvent is selected from the group consisting of hydrocarbons, amines, alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, carboxylic acids, ethers, furans, phosphonic acids, pyridine and mixtures thereof. In some such embodiments the solvent consists of a solvent mixture. In many embodiments the reaction mixture consists of at least one solvent, preferably at least one cosolvent.

특정의 실시예에서, 알킬 포스핀 및 알킬 포스핀 산화물로 구성되는, 예를들면 TOP/TOPO로 구성된 용매혼합물이 사용된다. 다른 실시예, 아민, 특히 제2의 아민 및 알킬 포스핀 또는 알킬 포스핀 산화물로 구성된 용매혼합물이 사용된다. 예를들면, 디옥틸아민은 TBP, TOP 또는 TOPO와 조합하여 사용될 수 있다. 예를들면, 특정 용매의 예시로는 TOPO, TOP, 트리부틸포스핀, 데실아민, 디옥틸아민, 올레일아민, 옥타데칸, 스투알란, 올레산, 스테아르산, 테트라데실포스폰산 및 이들의 혼합물을 포함한다.In certain embodiments, solvent mixtures consisting of alkyl phosphine and alkyl phosphine oxides, for example TOP / TOPO, are used. In other embodiments, solvent mixtures consisting of amines, in particular secondary amines and alkyl phosphine or alkyl phosphine oxides, are used. For example, dioctylamine can be used in combination with TBP, TOP or TOPO. For example, examples of specific solvents include TOPO, TOP, tributylphosphine, decylamine, dioctylamine, oleylamine, octadecane, stulane, oleic acid, stearic acid, tetradecylphosphonic acid and mixtures thereof. Include.

일부 실시예들에서 제1 전구체는 금속 원자로 구성되며, 제2 전구체는 금속 원자를 포함하지 않는다. 특정의 실시예에서 피가열 반응혼합물에서 제1 전구체는 코어 형성에 있어서 금속 양이온을 기여한다. 이러한 일부 실시예에서 제1 전구체는 Cd 또는 Zn의 염일 수 있다. 특정의 실시예에서 제1 전구체가 Cd, Zn, In 또는 Ga의 할로겐화물, 아세테이트, 카르복시산염, 포스폰산염, 또는 산화물일 수 있다. In some embodiments the first precursor consists of metal atoms and the second precursor does not comprise metal atoms. In certain embodiments the first precursor in the heated reaction mixture contributes metal cations in core formation. In some such embodiments the first precursor may be a salt of Cd or Zn. In certain embodiments, the first precursor may be a halide, acetate, carboxylate, phosphonate, or oxide of Cd, Zn, In or Ga.

일부 실시예들에서 피가열 반응혼합물에서 제2 전구체는 코어 형성에 있어서 전하가 없는 비-금속 원자를 기여한다. 특정의 실시예에서 제2 전구체는 화학식 R3P=X, 여기에서 X는 S, Se 또는 Te이고, 각각의 R는 독립적으로 H 또는 C1-C100 탄화수소기인 군일 수 있다. 특정의 실시예에서 제2 전구체는 트리-n-(부틸포스핀)셀렌화물(TBP=Se), (트리-n-(옥틸포스핀) 셀렌화물(TOP=Se), (부틸포스핀)황화물(TBP=S), 트리-n-(옥틸포스핀) 황화물(TOP=S), (부틸포스핀) 텔루르화물(TBP=Te) 또는 트리-n-(옥틸포스핀)텔루르화물(TOP=Te)이다.In some embodiments the second precursor in the heated reaction mixture contributes a chargeless non-metallic atom to the core formation. In certain embodiments, the second precursor may be a group of Formula R 3 P═X, wherein X is S, Se or Te, and each R is independently H or a C 1 -C 100 hydrocarbon group. In certain embodiments, the second precursor is tri-n- (butylphosphine) selenide (TBP = Se), (tri-n- (octylphosphine) selenide (TOP = Se), (butylphosphine) sulfide (TBP = S), tri-n- (octylphosphine) sulfide (TOP = S), (butylphosphine) telluride (TBP = Te) or tri-n- (octylphosphine) telluride (TOP = Te )to be.

많은 실시예에서 제1 전구체 및 제2 전구체 외에 다른 어떠한 전구체도 존재하지 않는다.In many embodiments no precursor is present other than the first and second precursors.

특정의 실시예에서 제1의 전구체 및 제2의 전구체 외에 제3 전구체가 존재한다. 이러한 일부 실시예에서 제3 전구체는 제1 전구체 또는 제2 전구체와 일치 산화상태를 가지는 반응성 종을 제공한다. 이러한 일부 실시예에서 제3 전구체는 중성 금속종을 제공한다. 예를들면, 제3 전구체는 중성 금속종, 예를들면 Zn0 또는 Cd0을 제공하는 디알킬금속 전구체 (예를들면, Et2Zn 또는 Me2Cd)일 수 있다. 다른 실시예에서 제3 전구체는 코어 형성에 있어서 전하를 가진 비-금속원자를 기여한다. 예를들면, 제3 전구체는 S2 - 또는 Se2 -를 제공할 수가 있다.In certain embodiments, a third precursor is present in addition to the first precursor and the second precursor. In some such embodiments the third precursor provides a reactive species having a coincidence oxidation state with the first precursor or the second precursor. In some such embodiments the third precursor provides neutral metal species. For example, the third precursor may be a dialkylmetal precursor (eg, Et 2 Zn or Me 2 Cd) that provides a neutral metal species, such as Zn0 or Cd0. In another embodiment, the third precursor contributes a charged non-metal atom to the core formation. For example, a third precursor S 2 - it is possible to provide a-Se or 2.

나노결정 코어는 본원에서 기재되어 있는 바와 같이, 반도체 나노결정들을 형성하는 것으로 공지인 임의의 적합한 금속 및 비금속 원자로 제조될 수 있다. 특정의 실시예에서 코어는 CdSe, CdS, CdTe, InP, InAs, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP 또는 이들의 혼합물로 구성될 수 있다.Nanocrystalline cores can be made of any suitable metal and nonmetallic atoms known to form semiconductor nanocrystals, as described herein. In certain embodiments the core may consist of CdSe, CdS, CdTe, InP, InAs, ZnS, ZnSe, ZnTe, GaP or mixtures thereof.

또 다른 양태에서, 본원에 기재되어 있는 방법 중 하나에 의해 생성되는 나노결정 코어가 본원에 제공된다.In another aspect, provided herein is a nanocrystalline core produced by one of the methods described herein.

본원에 기재되어 있는 방법에서, 가열 단계(들)은 이산적 균일 핵형성을 일시적으로 유도하기에 충분한 온도에서 수행되어, 개개의 나노결정들의 단분산성 집단을 형성한다. 전형적으로 가열 단계는 약 150-350℃ 범위, 더욱 바람직하기에는 약 220-350℃에서 수행된다. 또한, 질소와 같은 불활성 가스로 방출 및 충전 및/또는 세척된 용기에서 혼합 및 가열 단계들이 수행될 수 있다. 충전은 주기적일 수 있고 또한 일조의 설정 기간 동안 연속 세척 이후 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서 예를들면, 혼합 단계는 제1 또는 제2 환원제에 노출 전에 예를들면 약 50-150℃ 온도 범위로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.In the methods described herein, the heating step (s) is performed at a temperature sufficient to induce discrete homogeneous nucleation temporarily to form a monodisperse population of individual nanocrystals. Typically the heating step is carried out in the range of about 150-350 ° C., more preferably at about 220-350 ° C. In addition, mixing and heating steps can be performed in a vessel discharged and filled and / or washed with an inert gas such as nitrogen. The filling can be periodic and can also be made after continuous washing for a set period of time. In some embodiments, for example, the mixing step can include cooling to, for example, a temperature range of about 50-150 ° C. prior to exposure to the first or second reducing agent.

실제 온도는 환원제, 전구체, 리간드 및 용매의 상대적인 안정성에 따라 가변되므로 상기 범위들은 단지 예시적이며 어떠한 방식으로도 제한할 의도가 아니라는 것을 이해할 것이다. 다소 높거나 낮은 온도가 특정 반응에 적합할 수 있다. 나노입자들 제공에 적절한 시간 및 온도 조건 결정은 본 분야의 기술 수준에 속한다.It will be understood that the above ranges are exemplary only and are not intended to be limiting in any way as the actual temperature will vary depending on the relative stability of the reducing agent, precursor, ligand and solvent. Somewhat higher or lower temperatures may be suitable for certain reactions. Determination of appropriate time and temperature conditions for providing nanoparticles is within the skill level of the art.

본원에서 기재된 나노결정 형성 반응은 산소 및 수분이 배제되어 수행되는 것이 유리하다. 일부 실시예들에서 반응은 예를들면 드라이 박스와 같은 불활성 분위기에서 수행된다. 용매 및 시약 또한 수분 및 산소 및 다른 불순물을 제거하기 위해서 전형적으로 엄격하게 정제되며, 수분 및/또는 산소 노출을 최소화하도록 설계된 방법 및 장치를 사용하여 취급되고 이송된다. 또한, 질소와 같은 불활성 가스로 벤트 및 충전 및/또는 세척된 용기에서 혼합 및 가열 단계들이 수행될 수 있다. 충전은 주기적일 수 있고 또한 일조의 설정 기간 동안 연속 세척 이후 이루어질 수 있다. 소망하는 쉘 형성 반응을 달성하고 강 환원제가 반응물에 도입되지 않기에 충분한 용매 및 시약 순도가 필요하다.The nanocrystal forming reaction described herein is advantageously carried out with the exclusion of oxygen and moisture. In some embodiments the reaction is carried out in an inert atmosphere, for example in a dry box. Solvents and reagents are also typically refined to remove moisture and oxygen and other impurities, and are handled and transported using methods and apparatus designed to minimize moisture and / or oxygen exposure. In addition, mixing and heating steps may be performed in a vessel vented and filled and / or washed with an inert gas such as nitrogen. The filling can be periodic and can also be made after continuous washing for a set period of time. Sufficient solvent and reagent purity is required to achieve the desired shell forming reaction and not to introduce strong reducing agents into the reactants.

이러한 반응들의 용매는 때로 아민으로 구성되며 전형적인 예시로서 헥사데실아민, 또 다른 적합한 예시로는 디옥틸아민을 포함한다. 아민 용매는 ZnTe 나노결정 코어 반응에서는 반응 성분들 및 생성물이 보이는 수분 및 공기에 대한 높은 민감도 때문에 이와 같이 특히 민감한 시스템에 사용되기에 충분히 정제되기 곤란하다. 나노결정 제조는 전형적으로 정제 용매 및 시약으로 불활성 분위기에서 수행되지만, ZnTe 나노결정들 제조에 사용되는 아민 용매 정제에는 특별한 주위 및 단계들이 필요하다. 이러한 반응을 위한 용매로서 사용되는 아민은 무수 불활성 분위기로 반복적으로 세척 충전되는 플라스크에서 놓인다. 100℃ 이상으로 진공 건조된 무수 NaOH 또는 KOH가 아민 용매에 첨가되고 현탁액은 적어도 8시간 동안 교반된다. 불활성 분위기에서 아민이 고체를 제거하기 위해서 여과되고, 이후 아민은 불활성 분위기에서 증류되고, 불활성 분위기에서 보관된다.The solvent in these reactions sometimes consists of amines and includes hexadecylamine as a typical example, and dioctylamine as another suitable example. Amine solvents are difficult to purify sufficiently for use in such particularly sensitive systems because of the high sensitivity to moisture and air that the reaction components and products exhibit in ZnTe nanocrystal core reactions. Nanocrystal preparation is typically carried out in an inert atmosphere with purification solvents and reagents, but special surroundings and steps are required for amine solvent purification used to prepare ZnTe nanocrystals. The amine used as solvent for this reaction is placed in a flask that is repeatedly washed and filled with anhydrous inert atmosphere. Anhydrous NaOH or KOH, vacuum dried above 100 ° C., is added to the amine solvent and the suspension is stirred for at least 8 hours. In an inert atmosphere, the amine is filtered to remove solids, after which the amine is distilled in an inert atmosphere and stored in an inert atmosphere.

Zn2 + 및 Te0는 용액에서 자유로이 환원되기 어려워 강 환원제 첨가 없이 핵형성이 곤란하기 때문에 ZnTe 합성은 본원에서 개시되는 방법 구현을 위한 특히 좋은 실시예일 수 있다. ZnCl2 및 Bu3P=Te 혼합물에서 강 전자전달제가 없는 경우, 핵형성이 관찰되지 않는다 (즉 입자는 형성되지 않음). 이것은 사용되는 텔루륨 및 아연 전구체의 산화상태 간 불일치 때문이다:염화 아연은 반응 조건에서 +2 산화상태이지만, 텔루륨 전구체 Bu3P=Te는 반응조건에서 Te0를 제공한다. 무전하 델루륨 종은 Zn+2와 용이하게 반응될 수 없고, 반응이 일어나기 위하여는 Te0의 Te2 -로의 환원 또는 Zn+2의 Zn0로의 환원이 필요하다고 보인다. 강 전자전달제의 첨가 (즉, 환원제)로 아마도 Te0의 Te2 -로의 환원에 의해 반응이 일어날 수 있다. 실시예 1에 제공되는 실시에서는 강 핵형성-촉진 환원제로 리튬 트리에틸붕소수소화물(LiEt3BH)를 사용한다. 이러한 과정에서 올레산은 약 환원제로 기능하며, LiEt3BH가 화학양론적 수준보다 상당히 적게 첨가될 때에도 LiEt3BH가 소모된 후 성장을 계속 유지하도록 한다.Zn + 2, and Te is 0, because it is difficult to freely reduced in the solution to the steel without a reducing agent added to ZnTe nucleation difficult synthesis can Yale particularly good embodiment for implementing the method disclosed herein. In the absence of a strong electron transfer agent in the ZnCl 2 and Bu 3 P = Te mixture, no nucleation is observed (ie no particles are formed). This is due to a mismatch between the oxidation states of the tellurium and zinc precursors used: Zinc chloride is a +2 oxidation state under the reaction conditions, but the tellurium precursor Bu 3 P = Te gives Te 0 under the reaction conditions. The uncharged delurium species cannot be easily reacted with Zn +2, and it seems that a reduction of Te 0 to Te 2 or a reduction of Zn +2 to Zn 0 is necessary for the reaction to occur. With the addition of a strong electron transfer agent (ie a reducing agent) the reaction may possibly occur by reduction of Te 0 to Te 2 . In the practice provided in Example 1, lithium triethylboron hydride (LiEt 3 BH) is used as the strong nucleation-promoting reducing agent. In this process, the oleic acid acts as a reducing agent about, even when added LiEt 3 BH considerably less than stoichiometric levels should continue to maintain growth after the LiEt 3 BH consumption.

입자크기 및 수율에 대한 개선된 제어 외에도, 본 방법의 또 다른 이점은 본원에서 개시되는 실시예에 고유한 규모 및 제조 역량 개선에 있다. 아연 칼코겐화합물 입자 합성을 위한 대부분의 현재 방법은, 상당한 함량의 가스를 발생하는 Zn0 공급원으로서 디에틸아연을 사용하므로, 가변성이 더해지고 제조 역량이 제한된다. 아연 염이 사용될 때 환원에 대한 내성으로 인하여 일반적으로 가스-방출이 동반되는 강 환원제 사용이 필요하다. 본 방법은 이러한 환원제의 아-화학량론적 사용이 가능하다. 하기 실시예에서, 첨가 강 환원제의 함량은 화학량론 반응을 위하여 필요로 하는 것의 10분의 1이다. 또한, 상기된 바와 같이, 본 방법은 환원제가 율속 반응 속도를 제공하므로 나노결정 전구체의 첨가 속도와 같은 것들에 덜 의존하며 나노결정 합성 신뢰성을 높인다.In addition to improved control over particle size and yield, another advantage of the method lies in the scale and manufacturing capacity improvements inherent in the examples disclosed herein. Most current methods for the synthesis of zinc chalcogenide particles are Zn 0, which generates a significant amount of gas. The use of diethylzinc as the source adds variability and limits manufacturing capacity. Due to their resistance to reduction when zinc salts are used, it is generally necessary to use strong reducing agents accompanied by gas-emission. The method allows sub-stoichiometric use of such reducing agents. In the examples below, the content of the additive strong reducing agent is one tenth of what is required for the stoichiometric reaction. In addition, as described above, the present method relies less on things such as the rate of addition of the nanocrystal precursors and thus increases the nanocrystal synthesis reliability since the reducing agent provides the rate reaction rate.

본원에서 제공된 나노결정들 이용 방법Methods of Using Nanocrystals Provided herein

본원에서 제공되는 방법에 따라 제조되는 코어 나노결정들은 본 분야의 기술자에게 공지된 조건들을 적용하여 코어/쉘 나노결정들 형성에 사용될 수 있다.Core nanocrystals prepared according to the methods provided herein can be used to form core / shell nanocrystals by applying conditions known to those skilled in the art.

또한 이러한 방법에 따라 제조되는 나노결정들은 본 분야에서 공지된 바와 같이 나노결정 표면에 존재하는 리간드의 변경으로 더욱 개질될 수 있다. 예를들면, 나노결정 표면상의 리간드는 나노결정들의 수용성과 같은 새로운 특성을 도입하기 위하여 다른 리간드와 교환될 수 있다. 수용성 리간드를 가지는 나노결정들 제조방법은 본 분야에서 주지이다. 예를들면, 아담즈, 등은 소수성 나노결정 표면에 양쪽성 중합 재료를 코팅하여 수용성 나노결정들 제조방법을 제공한다. 미국특허번호 6,649,138. 본 방법은 소수성 나노결정, 예를들면 본원에 기술된 바와 같이 소수성 리간드 예를들면 트리알킬포스핀 산화물, 알킬아민, 또는 알킬포스폰산을 가지는 나노결정에서 출발한다. 적어도 2개의 소수성 영역 및 적어도 2개의 친수성 영역으로 구성되는 다중 양쪽성 분산 분자로 이루어진 외층이 여기에 부가된다. 일부 실시예들에서 양쪽성 중합체는 아크릴산 또는 메타크릴산 중합체로 구성되며, 이는 알킬기 당 최소한 4-12개의 탄소들을 가지는 모노알킬아민 또는 디알킬아민과 같은 소수성 아민기로 아크릴산기를 아미드로 변환되며; 및 수용성을 촉진하기 위해서 유리 카르복시산기를 가진다. 이러한 용도에 적절한 이러한 및 기타 적합한 양쪽성 분산제는 본원에 참조로 포함되는 아담즈 칼럼 14-18에 기재된다.In addition, nanocrystals prepared according to this method can be further modified by altering the ligands present on the surface of the nanocrystals, as known in the art. For example, ligands on the surface of nanocrystals can be exchanged with other ligands to introduce new properties such as water solubility of the nanocrystals. Methods of making nanocrystals with water soluble ligands are well known in the art. For example, Adams, et al. Provide a process for preparing water soluble nanocrystals by coating an amphoteric polymeric material on a hydrophobic nanocrystal surface. US Patent No. 6,649,138. The process starts with hydrophobic nanocrystals, for example nanocrystals with hydrophobic ligands such as trialkylphosphine oxides, alkylamines, or alkylphosphonic acids as described herein. An outer layer consisting of multiple amphoteric dispersion molecules consisting of at least two hydrophobic regions and at least two hydrophilic regions is added thereto. In some embodiments the amphoteric polymer consists of an acrylic or methacrylic acid polymer, which converts the acrylic acid group to an amide with a hydrophobic amine group such as a monoalkylamine or a dialkylamine having at least 4-12 carbons per alkyl group; And free carboxylic acid groups for promoting water solubility. Such and other suitable amphoteric dispersants suitable for this use are described in Adams column 14-18, which is incorporated herein by reference.

따라서 일 양태에서, 개시되는 실시예는 아담즈 등에 기재된 양쪽성 분산제 코팅을 가지는 본원에 기재된 나노결정을 제공한다. 따라서 나노결정들은 수용성이 되며, 이들은 양자점들과 같이 나노결정들이 사용되는 것으로 알려진 여러 방법에서 사용되기에 적합하다. 가용성 나노결정들 및 이들 제조 방법이 본원에서 개시된다.Thus, in one aspect, the disclosed examples provide nanocrystals described herein having an amphoteric dispersant coating described in Adams et al. Thus, the nanocrystals become water soluble, and they are suitable for use in a number of methods known to be used, such as quantum dots. Soluble nanocrystals and methods for their preparation are disclosed herein.

나노결정들을 개질하는 여러 방법은 Naasani, 등, 미국특허번호 6,955,855 및 미구특허번호 7,198,847에 기재된다. 이들 방법은, 소량의 수용성 리간드들, 예를들면 디펩티드와 같은 이미다졸-함유 화합물로 나노결정을 코팅하는 것을 포함한다. 적절한 '이미다졸-함유 화합물은 '855의 Naasani 특허의 칼럼 7에 기재되어 있다.Several methods of modifying nanocrystals are described in Naasani, et al., US Pat. No. 6,955,855 and US Pat. No. 7,198,847. These methods include coating nanocrystals with small amounts of water soluble ligands, for example imidazole-containing compounds such as dipeptides. Suitable 'imidazole-containing compounds are described in column 7 of the Naasani patent of' 855.

본 명세서 및 청구범위에서 의도하는 '이미다졸-함유 화합물'이란, 아연 또는 다른 금속 양이온과 같은 금속 또는 이런 종류의 양이온을 포함하고 있는 기질(substrate)과 결합하기 위한 이용할 수 있는 최소한 하나의 이미다졸 그룹 (예를들면 이미다졸 고리)을 가지는 분자를 의미한다. 부분적인 관점에서, 바람직하게는 최소한 하나의 이미다졸 잔기는 분자의 구조적 측면에서 말단 위치에 있다. 일반적으로, 이미다졸 고리 질소들은 자주 금속 이온, 예를들면 아연 또는 카드뮴과 작동적으로 결합하기 위한 배위 리간드로 기능한다. 일 실시예에서 이미다졸-함유 화합물은 하나의 아미노산 또는 함께 결합된 2 이상의 아미노산들 (예를들면 본 분야에서 '펩티딜' 또는 '올리고펩티드'로 알려짐)로 구성되며, 이들은 제한적이지 않지만, 히시티딘, 카르노신, 안세린, 발레인(baleine), 호모카르노신, 1-메틸히스티딘, 3-메틸히스티딘, 이미다졸리신, 이미다졸-함유 오르니틴 (예를들면, (베타)-(2-이미다졸릴)-L(알파) 알라닌), 카르시닌, 히스타민 및 등을 포함한다. 이미다졸-함유 아미노산은 본 분야 공지 방법으로 합성될 수 있다 (참고, 예를 들면, 참조로 본원에 포함되는 Stankova 등, 1999, J. Peptide Sci. 5:392-398).As used herein and in the claims, an 'imidazole-containing compound' means at least one imidazole that can be used to bind a metal, such as zinc or other metal cation, or a substrate containing a cation of this kind. A molecule having a group (eg imidazole ring) is meant. In part terms, preferably at least one imidazole moiety is at a terminal position in terms of the structural aspect of the molecule. In general, imidazole ring nitrogens often function as coordinating ligands for operatively binding metal ions such as zinc or cadmium. In one embodiment, the imidazole-containing compound consists of one amino acid or two or more amino acids bound together (eg, known in the art as 'peptidyl' or 'oligopeptide'), but they are not limited Cytidine, carnosine, anserine, valene, homocarnosine, 1-methylhistidine, 3-methylhistidine, imidazolysin, imidazole-containing ornithine (e.g., (beta)-( 2-imidazolyl) -L (alpha) alanine), carcinin, histamine and the like. Imidazole-containing amino acids can be synthesized by methods known in the art (see, eg, Stankova et al., 1999, J. Peptide Sci. 5: 392-398, which is incorporated herein by reference).

본 명세서 및 청구범위에서 의도하는 '아미노산'이란, 최소한 하나의 아민기 및 최소한 하나의 카르복시기를 포함하고 있는 화합물을 의미한다. 본 분야에서 공지된 바와 같이, 아민기는 카르복시기 인접 위치에 또는 아미노산 분자를 따라 임의 위치에 존재할 수 있다. 최소한 하나의 이미다졸 잔기 외에도, 아미노산은 하나 이상의 추가적인 반응 관능기들 (예를들면, 아미노, 티올, 카르복실, 카르복사미드 등)을 포함할 수 있다. 아미노산은 D (우회전성) 형태, 또는 L (좌회전성) 형태의, 천연 아미노산, 합성 아미노산, 개질 아미노산, 아미노산 유도체, 아미노산 전구체일 수 있다. 예시적 유도체는 제한적이지 않지만, 본원에 기재된 코팅제로의 아미노산 기능을 유지하는 (예를들면, 수용성 부여, 약 6 내지 약 10 사이의 pH 범위에서 충분한 완충, 형광강도를 개선할 수 있는 코팅제로 기능, 및 작동적으로 분자 프로브와 결합하도록 사용되는 하나 이상의 반응성 관능기를 가짐) 본 분야에서 공지된 바와 같은 N-메틸화 유도체, 아미드 또는 에스테르를 포함한다. 상술한 아미노산들의 아미노산이 바람직한 실시예에서 사용될 수 있고, 바람직한 아미노산은 바람직한 아미노산 이외의 아미노산을 배재하고 개시된 실시예의 조성물에서 별개로 사용될 수가 있다. 히스티딘은 기능화된, 형광성 나노결정들을 피복하기 위한 특히 적합한 이미다졸-함유 화합물이다.As used herein, the term "amino acid" means a compound containing at least one amine group and at least one carboxyl group. As is known in the art, amine groups may be present at adjacent positions of the carboxyl groups or at any position along the amino acid molecule. In addition to at least one imidazole moiety, the amino acid may comprise one or more additional reactive functional groups (eg, amino, thiol, carboxyl, carboxamide, etc.). The amino acid may be a natural amino acid, a synthetic amino acid, a modified amino acid, an amino acid derivative, an amino acid precursor, in D (right turn) form, or L (left turn) form. Exemplary derivatives include, but are not limited to, functions as coatings that maintain amino acid function with the coatings described herein (eg, impart water solubility, sufficient buffering, fluorescence intensity in the pH range between about 6 to about 10). And N-methylated derivatives, amides or esters, as known in the art, having one or more reactive functional groups used to operatively associate with molecular probes. Amino acids of the above-described amino acids can be used in the preferred embodiments, and preferred amino acids can be used separately in the compositions of the disclosed embodiments, excluding amino acids other than the preferred amino acids. Histidine is a particularly suitable imidazole-containing compound for coating functionalized, fluorescent nanocrystals.

본원에서 개시되는 나노결정들상의 리간드들은 나노결정인 조성물의 안정성 개선 및 특성 개선을 위하여 가교 결합될 수 있다. 본원에서 개시되는 나노결정들상의 리간드의 표면 코팅은 다양한 가교 결합제를 이용하여 Naasani에 의해 기재되어 있는 방법을 적용하여 가교 결합될 수 있다. 개시된 실시예에 이용될 수 있는 바람직한 가교결합제는 트리스(히드록시메틸) 포스핀(THP) 및 트리스(히드록시메틸)포스핀산-프로피온산염(THPP)을 포함하여, Naasani 등에 의해 기술된 것을 포함한다. 가교 결합된 수용성 리간드 코팅을 가지는 나노결정들은 본원에서 개시되는 또 다른 실시예이다.Ligands on the nanocrystals disclosed herein can be crosslinked for improved stability and improved properties of the composition being nanocrystals. The surface coating of the ligands on the nanocrystals disclosed herein can be crosslinked by applying the method described by Naasani using various crosslinkers. Preferred crosslinkers that may be used in the disclosed examples include those described by Naasani et al., Including tris (hydroxymethyl) phosphine (THP) and tris (hydroxymethyl) phosphinic acid-propionate (THPP). . Nanocrystals with crosslinked water soluble ligand coatings are another example disclosed herein.

이러한 방법에 따라 제조되는 나노결정들은 본 분야에서 공지된 분자 추적 방법에 사용될 수 있다. 예를들면, 이들은 공지 방법에 따라 다양한 표적 분자들에 연결될 수 있다. 통상 이들은 친화성 분자에 연결되거나 추가적인 변환에 사용된다. 이러한 추가적인 변환으로 나노결정 표면에 관심의 선택 표적(또는 화물) 분자, 예를들면 항체 또는 다른 특이적 친화 분자가 도입된다. 이러한 친화 분자들을 형광성 캐리어에 부착하는 방법은 본 분야에서 알려져 있고, 본 발명에서 용이하게 적용될 수 있다. 예를들면, 미국특허번호6,423,551에서는 이-관능성 제제가 기술되며, 이는 표적 분자에 및 나노결정 표면에 나노결정 표면을 연결하기 위해서 이용할 수 있다. 또한 이러한 방법은, 다수의 관능성 분자들 또는 층을 나노결정 표면에 도입하기 위하여 사용되며, 이때 관능성 분자는 수-분산성과 같은 나노입자에 새로운 표면 특성을 제공한다. 일부 실시예들에서 원하는 표적 화합물, 세포 또는 세포 소기관을 검출하기 위한, 친화 분자 부착을 위하여 개질 나노결정들이 제공된다.Nanocrystals prepared according to this method can be used in molecular tracking methods known in the art. For example, they can be linked to various target molecules according to known methods. Usually they are linked to affinity molecules or used for further transformation. This additional transformation introduces a selective target (or cargo) molecule of interest, such as an antibody or other specific affinity molecule, to the nanocrystal surface. Methods of attaching such affinity molecules to fluorescent carriers are known in the art and can be readily applied in the present invention. For example, US Pat. No. 6,423,551 describes bi-functional agents, which can be used to link nanocrystalline surfaces to target molecules and to nanocrystalline surfaces. This method is also used to introduce multiple functional molecules or layers to the nanocrystalline surface, where the functional molecules provide new surface properties to the nanoparticles, such as water-dispersibility. In some embodiments modified nanocrystals are provided for affinity molecule attachment to detect a desired target compound, cell or cell organelle.

개질 나노결정들은 친화 분자에 연결될 수 있고, 친화 분자가 결합될 수 있는 관심 분자의 추적, 식별 또는 국소화 방법에 사용되어, 관심 분자 존재 여부 및 분포 또는 국소화 지점을 보일 수 있다. 또한 나노결정들은 친화 분자가 인식하는 분자 분포를 가시화하기 위한 결합 실험에 사용될 수 있다. 표적 화합물이 식별된다면, 적절한 친화 분자의 선택은 본 분야의 통상의 수준에 속하고; 예를 들면, 종래 방법이 적용되어 관심 표적 분자에 특이적으로 결합하기에 적합한 항체를 생성 또는 식별하기 위해서 사용할 수 있다. 따라서 본원에서 개시되는 나노결정들에 항체가 연결될 수 있고, 이에 따라 나노결정을 사용하여 형광 라벨로서 표적 화합물의 존재, 위치 또는 이동을 식별하기 위하여 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서 표적 분자의 식별 또는 추적 방법이 제공되며, 이는 선택적으로 표적 분자에 결합하는 적합한 친화 분자를 나노결정에 연결하는 단계 및 친화분자가 연결된 나노결정을 표적 분자와 접촉하도록 하는 허용하는 단계로 구성된다. 추적 또는 검출은 형광 화상 처리 시스템, 현미경 또는 카메라를 이용하여 형광 라벨 잔기를 추적하는 종래 방법을 사용하여 달성될 수 있다.Modified nanocrystals can be linked to an affinity molecule and used in methods of tracking, identifying or localizing a molecule of interest to which an affinity molecule can be bound, to show the presence of a molecule of interest and the point of distribution or localization. Nanocrystals can also be used in binding experiments to visualize the molecular distribution recognized by affinity molecules. If the target compound is identified, the selection of appropriate affinity molecules is within the ordinary level in the art; For example, conventional methods can be applied and used to generate or identify antibodies suitable for specifically binding to a target molecule of interest. Thus, an antibody can be linked to the nanocrystals disclosed herein, and thus can be used to identify the presence, position or movement of a target compound as a fluorescent label using the nanocrystal. In some embodiments, a method of identifying or tracking a target molecule is provided, which optionally allows linking a suitable affinity molecule that binds the target molecule to the nanocrystal and allowing the affinity linked nanocrystal to contact the target molecule. It consists of steps. Tracking or detection can be accomplished using conventional methods of tracking fluorescent label residues using a fluorescent image processing system, microscope or camera.

일부 실시예들에서 본원에 기재된 바와 같이 기능성 나노결정이 제공된다. 나노결정은 관심 표적와 특이적으로 결합하도록 선택되는 친화 분자와 연결될 수 있다. 선택적으로 친화 분자에 연결되는 나노결정은 관심 표적 분자와 결합되어 형광 라벨 복합체를 형성할 수 있다. 관심 표적 분자는 단백질, 효소, 수용체, 핵산, 호르몬 및 특정 유형의 세포에 특이적인 세포 표면 항원을 포함한다.In some embodiments, functional nanocrystals are provided as described herein. Nanocrystals can be linked with affinity molecules selected to specifically bind to the target of interest. Nanocrystals, optionally linked to affinity molecules, can be combined with target molecules of interest to form fluorescent label complexes. Target molecules of interest include proteins, enzymes, receptors, nucleic acids, hormones and cell surface antigens specific for certain types of cells.

본원에 기재되거나 참조되는 많은 기술은 본 분야의 기술자에 의해 통상적인 방법론에 따라 이해되고 적용될 수 있다. 상업적으로 입수 가능한 키트 및 시약 이용을 포함하고 있는 절차는 특히 명기하지 않는 한 제조업자 제시 프로토콜 및/또는 파라미터에 따라 일반적으로 실행된다.Many of the techniques described or referenced herein can be understood and applied according to conventional methodology by those skilled in the art. Procedures involving the use of commercially available kits and reagents are generally carried out in accordance with manufacturer-supplied protocols and / or parameters unless specifically noted.

본원에서 주어진 포괄적인 방법들에 대한 논의는 예시적인 목적만을 위한 것이다. 다른 대체 방식 및 실시예는 본 개시를 개관하면 본 분야의 기술자들에게 명백할 것이다.The discussion of the generic methods given herein is for illustrative purposes only. Other alternative ways and embodiments will be apparent to those skilled in the art upon reviewing this disclosure.

접속사 '또는'으로 연결된 항목 군은 군 중에서 상호 배제적으로 해석되어서는 아니되며, 달리 표기되지 않는 한 오히려 '및/또는'으로 이해되어야 한다. 본원에 개시된 항목, 요소 (elements) 또는 성분들이 단수로 기술되고 청구되지만, 단수로 명시적으로 제한되지 않는 한 복수적 형태도 이의 범위에 속한다.The group of items connected by the conjunction 'or' should not be interpreted mutually exclusive of the group, but rather should be understood as 'and / or' unless otherwise indicated. Although the items, elements, or components disclosed herein are described and claimed in the singular, the plural forms also fall within the scope unless explicitly limited to the singular.

본원에세 언급된 모든 특허, 특허출원, 특허공개, 논문 및 기타 참조들은 각각 전체가 참조로 본원에 포함된다.All patents, patent applications, patent publications, articles and other references mentioned herein are incorporated herein by reference in their entirety.

청구범위 및 명세서에 사용되는, 단어들 '구성하는' (및 '구성한다' 및 '구성한다' 및 '구성된다'와 같은 임의 구성 형태), '가지는' (및 '가진다' 및 '가진다'와 같은 임의 가짐 형태), '포함하는' (및 '포함한다' 및 '포함한다'와 같은 임의 포함 형태), 또는 '함유하는' (및 '함유한다' 및 '함유한다'와 같은 임의 함유 형태)는 포함형 또는 개방형이며 추가적, 나열되지 않은 요소들 및 방법 단계들을 배제하지 않는다.As used in the claims and specification, the words 'comprises' (and any constructive form such as 'constitutes' and 'consists' and 'consists of'), 'having' (and 'having' and 'having') Such as having any), 'comprising' (and any including form, such as 'comprising' and 'comprising'), or 'containing' (and any containing form such as 'including' and 'containing') Are included or open and do not exclude additional, non-listed elements and method steps.

이하의 실시예는 본원에서 개시되는 방법 사용 및 이용에 대한 추가적인 안내로 제공되며 이들 방법의 여러 실시예들을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다.The following examples are provided as further guidance on the use and use of the methods disclosed herein and should not be construed as limiting the various embodiments of these methods.

실시예Example 1  One

ZnTeZnTe 코어 나노결정들 형성 Core Nanocrystals Formation

사용되는 모든 시약들은 무수 상태이며, 언급되는 것을 제외하고는 모둔 조작은 불활성 분위기에서 수행되었다. 염화 아연(685 mg, 5 mmol)은 2개의 14/20 조인트 및 둥근 유리 멈춤꼭지를 가지는 250 mL 둥근 바닥 플라스크 내에서 측량되었다. 디옥틸아민 (35 mL) 및 올레산 (1.6 mL, 5 mmol)이 첨가되었고 플라스크에 자석 교반봉이 설치되었다. 유리 멈춤꼭지가 윤활되고 닫히고, 하나의 유리 조인트는 고무 셉텀으로 막고, 하나의 조인트는 어댑터 및 180 W 가열맨틀을 조절하는 온도 제어기에 연결된 스텐레스 강철 열전대가 구비되었다. 플라스크는 가열맨틀에 놓이고, 멈춤꼭지는 유동 질소 공급원에 연결되고 개방되었다. 온도 제어기는 플라스크를 115℃까지 가열하도록 설정되고 아연 염이 녹을 때까지 온화하게 교반하면서 상기 온도를 유지하였다. 이후 플라스크는 3회 질소로 방출 및 재충전되었다.All reagents used are anhydrous and all operations are performed in an inert atmosphere except as noted. Zinc chloride (685 mg, 5 mmol) was weighed in a 250 mL round bottom flask with two 14/20 joints and a round glass stopcock. Dioctylamine (35 mL) and oleic acid (1.6 mL, 5 mmol) were added and the flask was equipped with a magnetic stir bar. The glass stopcock was lubricated and closed, one glass joint was closed with a rubber septum, and one joint was equipped with a stainless steel thermocouple connected to a temperature controller to adjust the adapter and a 180 W heating mantle. The flask was placed in a heating mantle and the stopcock was connected to the flowing nitrogen source and opened. The temperature controller was set to heat the flask to 115 ° C. and maintained at that temperature with gentle stirring until the zinc salt dissolved. The flask was then discharged and refilled with nitrogen three times.

온도를 그 후 230℃로 높이고, 이때 트리부틸포스핀 중의 1 M 텔루륨 용액 15 mL가 셉텀을 통하여 주사기를 통하여 첨가되며, 플라스크 내용물은 약간 냉각되었다. 온도가 220℃로 다시 돌아올 때 테트라히드로푸란 중의 1M 트리에틸붕소수소화물 용액 1 mL가 주사기를 통하여 신속하게 첨가되었다. 온도는 240℃ 높여지고, 소망 입자크기에 도달할 때까지 15초 내지 30분 동안 유지되었고, 이후 급속히 냉각되었다.The temperature was then raised to 230 ° C., at which time 15 mL of 1 M tellurium solution in tributylphosphine was added via syringe through the septum and the flask contents cooled slightly. When the temperature returned to 220 ° C., 1 mL of 1M triethylboride hydride solution in tetrahydrofuran was added quickly through the syringe. The temperature was raised to 240 ° C. and maintained for 15 seconds to 30 minutes until the desired particle size was reached, followed by rapid cooling.

Claims (39)

나노결정들 집단 생성 방법에 있어서,
제1 전구체; 제1 전구체와 미일치 산화상태를 가지는 제2 전구체; 소망 수준의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량의 강 전자전달제; 및 강 전자전달제와는 다른 약 전자전달제로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 나노결정들 집단 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성된, 나노결정들 집단 생성 방법.
In the method of generating a population of nanocrystals,
A first precursor; A second precursor having a mismatched oxidation state with the first precursor; A strong electron transfer agent in an amount sufficient to produce a desired level of nucleation; And a weak electron transfer agent different from the strong electron transfer agent; And heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce formation of the population of nanocrystals.
제1항에 있어서, 나노결정 형성 반응은 배치 반응기 시스템에서 일어나는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the nanocrystal formation reaction occurs in a batch reactor system. 제1항에 있어서, 나노결정 형성 반응은 연속 유동 반응기 시스템에서 진행되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the nanocrystal formation reaction proceeds in a continuous flow reactor system. 제1항에 있어서, 제1 전구체 또는 제2 전구체 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 중성 상태로 변경되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the first precursor or second precursor oxidation state is changed to a neutral state by the strong and weak electron transfer agent. 제1항에 있어서, 제1 전구체 및 제2 전구체의 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 일치되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the oxidation states of the first precursor and the second precursor are matched by a strong and weak electron transfer agent. 제1항에 있어서, 강 및 약 전자전달제는 산화제인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the strong and weak electron transfer agent is an oxidant. 제1항에 있어서, 강 및 약 전자전달제는 환원제인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the strong and weak electron transfer agent is a reducing agent. 제1항에 있어서, 하나 이상의 전구체들 및 전자전달제들은 혼합 전에 가열되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the one or more precursors and the electron transfer agents are heated prior to mixing. 제6항에 있어서, 강 및 약 환원제는, 3차 포스핀, 2차 포스핀, 1차 포스핀, 아민, 히드라진, 히드록시페닐화합물, 수소, 수소화물, 금속, 보란, 알데히드, 알코올, 티올, 환원성 할로겐화물, 다관능성 환원제, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 6, wherein the strong and weak reducing agent is a tertiary phosphine, secondary phosphine, primary phosphine, amine, hydrazine, hydroxyphenyl compound, hydrogen, hydride, metal, borane, aldehyde, alcohol, thiol , Reductive halide, polyfunctional reducing agent, and mixtures thereof. 제7항에 있어서, 강 및 약 산화제는, 칼륨 질산염; 차아염소산염, 아염소산염, 염소산염, 과염소산염 및 기타 유사 할로겐 화합물; t-부틸차아염소산염; 할로겐 예를들면 불소, 염소, 브롬 및 요오드; 과망간산염 및 화합물; 세륨 암모늄 질산염; 6가 크롬화합물 예를들면 크롬산 및 이크롬산 및 크롬 3산화물, 피리디늄 클로로크롬산염 (PCC), 및 크롬산염/이크롬산염 화합물; 과산화 화합물; 톨렌 시약; 황산화물; 페르옥시황산; 산소; 오존; 오스뮴 4산화물; 질산; 아산화질소; 은 (I) 화합물; 구리 (II) 화합물; 몰리브덴 (IV) 화합물; 철 (III) 화합물; 망간 (IV) 화합물; N-메틸몰폴린-N-산화물, 3-클로로과산화벤조산, 과산화산, 과아세트산, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.8. The method of claim 7, wherein the strong and weak oxidizing agent comprises: potassium nitrate; Hypochlorite, chlorite, chlorate, perchlorate and other similar halogen compounds; t-butyl hypochlorite; Halogen such as fluorine, chlorine, bromine and iodine; Permanganate and compounds; Cerium ammonium nitrate; Hexavalent chromium compounds such as chromic acid and dichromic acid and chromium trioxide, pyridinium chlorochromate (PCC), and chromate / dichromate compounds; Peroxide compounds; Tolene reagent; Sulfur oxides; Peroxysulfuric acid; Oxygen; ozone; Osmium tetraoxide; nitric acid; Nitrous oxide; Silver (I) compounds; Copper (II) compounds; Molybdenum (IV) compounds; Iron (III) compounds; Manganese (IV) compounds; A method of producing a population of nanocrystals selected from the group consisting of N-methylmorpholine-N-oxide, 3-chloroperoxide benzoic acid, peroxide, peracetic acid, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 강 환원제는 음극인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the strong reducing agent is the negative electrode. 제1항에 있어서, 약 환원제는 음극인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the weak reducing agent is a negative electrode. 제1항에 있어서, 혼합물에서 용매를 더욱 포함하는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, further comprising a solvent in the mixture. 제13항에 있어서, 용매는 탄화수소, 아민, 알킬 포스핀, 알킬 포스핀 산화물, 카르복시산, 에테르, 푸란, 포스폰산, 피리딘 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 13, wherein the solvent is selected from the group consisting of hydrocarbons, amines, alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, carboxylic acids, ethers, furans, phosphonic acids, pyridine and mixtures thereof. 제13항에 있어서, 용매는 배위용매인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 13, wherein the solvent is a coordinating solvent. 제1항에 있어서, 혼합물 냉각 단계를 더욱 포함하는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, further comprising the step of cooling the mixture. 제1항에 있어서, 제1 전구체는, Cd, Zn, Ga, In, Al, Pb, Ge, Si, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, 및 이들의 혼합물의 염으로 이루어진 군에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the first precursor is selected from the group consisting of salts of Cd, Zn, Ga, In, Al, Pb, Ge, Si, Hg, Mg, Ca, Sr, Ba, and mixtures thereof. Method of Generating Nanocrystals. 제1항에 있어서, 제2 전구체는, R3P=X이며, 여기에서 X는 S, Se 또는 Te이고, 각각의 R는 독립적으로 H 또는 C1-C24 탄화수소기인, 나노결정들 집단 생성 방법.The population of nanocrystals according to claim 1, wherein the second precursor is R 3 P═X, wherein X is S, Se or Te, and each R is independently H or a C 1 -C 24 hydrocarbon group. Way. 제1항에 있어서, 제2 전구체는 알킬포스핀, 알켄 또는 아민에 용해된 S, Se, 또는 Te인, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the second precursor is S, Se, or Te dissolved in alkylphosphine, alkenes or amines. 제1항에 있어서, 제2 전구체는 트리부틸포스핀 또는 트리옥틸포스핀에 용해되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the second precursor is dissolved in tributylphosphine or trioctylphosphine. 제1항에 있어서, 나노결정들 집단을 단리하는 (isolating) 단계; 및 쉘을 각각의 나노결정 집단에 부가하는 단계를 더욱 포함하는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, further comprising: isolating a population of nanocrystals; And adding a shell to each population of nanocrystals. 제21항에 있어서, 쉘 재료는, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, 및 이들의 혼합물에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 21, wherein the shell material is ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, MgS, MgSe, MgTe, CaS, CaSe, CaTe, SrS, SrSe, SrTe, BaS, BaSe, BaTe, and mixtures thereof. 제21항에 있어서, 쉘 재료는, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb, PbS, PbSe, Ge, Si, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The nanomaterial of claim 21 wherein the shell material is selected from the group consisting of GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlS, AlP, AlSb, PbS, PbSe, Ge, Si, and mixtures thereof. How to Create a Decision Group. 제1항에 있어서, 제1 또는 제2 전구체는 약 전자전달제로 기능하는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the first or second precursor functions as a weak electron transfer agent. 제1항에 있어서, 약 전자전달제는 소망 나노결정 성장에 충분한 함량으로 제공되는, 나노결정들 집단 생성 방법.The method of claim 1, wherein the weak electron transfer agent is provided in an amount sufficient for the desired nanocrystal growth. 나노결정들 생성 방법에 있어서,
제1 전구체 및 제2 전구체가 불일치 산화상태들을 가지는, 제1 전구체 및 제2 전구체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 소망 정도의 핵형성을 생성하기에 충분한 함량으로 혼합물에 아-화학양론적 함량의 강 전자전달제를 첨가하는 단계; 선택적으로 소망 정도의 핵형성을 생성하도록 혼합물을 가열하는 단계; 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 함량으로 혼합물에 약 전자전달제를 첨가하는 단계; 및 선택적으로 소망 정도의 나노결정 성장하기에 충분한 시간 동안 혼합물을 가열하는 단계로 구성된, 나노결정들 생성 방법.
In the method of producing nanocrystals,
Providing a mixture of the first precursor and the second precursor, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states; Adding a substoichiometric content of a strong electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to produce a desired degree of nucleation; Optionally heating the mixture to produce a desired degree of nucleation; Adding a weak electron transfer agent to the mixture in an amount sufficient to grow a desired degree of nanocrystals; And optionally heating the mixture for a time sufficient to grow the desired degree of nanocrystals.
제26항에 있어서, 나노결정 형성 반응은 배치 반응기 시스템에서 일어나는, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 26, wherein the nanocrystal formation reaction occurs in a batch reactor system. 제26항에 있어서, 나노결정 형성 반응은 연속 유동 반응기 시스템에서 진행되는, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 26, wherein the nanocrystal formation reaction proceeds in a continuous flow reactor system. 제26항에 있어서, 제1 전구체 또는 제2 전구체 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 중성 상태로 변경되는, 나노결정들 생성 방법.27. The method of claim 26, wherein the first precursor or second precursor oxidation state is changed to a neutral state by the strong and weak electron transfer agent. 제26항에 있어서, 제1 전구체 및 제2 전구체의 산화상태는 강 및 약 전자전달제에 의해 일치되는, 나노결정들 생성 방법.27. The method of claim 26, wherein the oxidation states of the first precursor and the second precursor are matched by a strong and weak electron transfer agent. 제26항에 있어서, 강 및 약 전자전달제는 환원제인, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 26, wherein the strong and weak electron transfer agent is a reducing agent. 제26항에 있어서, 강 및 약 전자전달제는 산화제인, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 26, wherein the strong and weak electron transfer agent is an oxidant. 나노결정들 생성 방법에 있어서,
제1 전구체, 제2 전구체, 및 제3 전구체로 이루어진 혼합물을 제공하는 단계; 및 나노결정들 형성을 유도하기에 충분한 시간 동안 일정 온도로 혼합물을 가열하는 단계로 구성되며, 제1 전구체 및 제2 전구체는 불일치 산화상태들을 가지고, 제3 전구체는 제1 전구체 또는 제2 전구체와 일치 산화상태를 가지는, 나노결정들 생성 방법.
In the method of producing nanocrystals,
Providing a mixture consisting of a first precursor, a second precursor, and a third precursor; And heating the mixture to a constant temperature for a time sufficient to induce the formation of nanocrystals, wherein the first precursor and the second precursor have mismatched oxidation states, and the third precursor is associated with the first precursor or the second precursor. A method of producing nanocrystals having a coincidence oxidation state.
제33항에 있어서, 혼합물은 약 전자전달제를 더욱 포함하는, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 33, wherein the mixture further comprises a weak electron transfer agent. 제34항에 있어서, 약 전자전달제는 환원제인, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 34, wherein the weak electron transfer agent is a reducing agent. 제34항에 있어서, 약 전자전달제는 산화제인, 나노결정들 생성 방법.35. The method of claim 34, wherein the weak electron transfer agent is an oxidant. 제33항에 있어서, 제3 전구체는 소망 정도의 핵형성을 촉진하기에 충분한 함량으로 첨가되는, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 33, wherein the third precursor is added in an amount sufficient to promote the desired degree of nucleation. 제34항에 있어서, 약 전자전달제는 소망 정도의 나노결정 성장을 촉진하기에 충분한 함량으로 첨가되는, 나노결정들 생성 방법.The method of claim 34, wherein the weak electron transfer agent is added in an amount sufficient to promote the desired degree of nanocrystal growth. 제33항에 있어서, 제3 전구체 첨가 전에 제1 전구체 및 제2 전구체를 함유하는 예비-혼합물을 형성하는 단계; 및 선택적으로 제3 전구체 첨가 전에 예비-혼합물을 가열하는 단계를 더욱 포함하는, 나노결정들 생성 방법.34. The method of claim 33, further comprising: forming a pre-mix containing the first precursor and the second precursor before adding the third precursor; And optionally heating the pre-mix before adding the third precursor.
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