KR20200074185A

KR20200074185A - 양자점 잉크의 성능 및 안정성을 개선하기 위한 다관능 리간드의 응용

Info

Publication number: KR20200074185A
Application number: KR1020207014492A
Authority: KR
Inventors: 라비수바쉬 탄기랄라; 오스틴 스미스; 찰스 호츠
Original assignee: 나노시스, 인크.
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-06-24
Also published as: EP3681961B1; CN111465660A; JP2021501230A; US11267980B2; JP7194181B2; KR102641597B1; TW201936898A; WO2019084119A1; CN111465660B; EP3681961A1; US20200347254A1; TWI778156B

Abstract

본 발명은 나노구조체 조성물 및 나노구조체 조성물의 제조 방법을 제공한다. 나노구조체 조성물은 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들의 집단을 포함한다. 본 발명은 또한 나노구조체 조성물을 포함하는 나노구조체 필름 및 나노구조체 조성물을 사용하여 나노구조체 필름을 제조하는 방법을 제공한다.

Description

양자점 잉크의 성능 및 안정성을 개선하기 위한 다관능 리간드의 응용

잉크젯 인쇄는 양자점 색 변환 층의 제조를 위한 포토리소그래피에 대한 잠재적으로 더 저렴하고 더 효율적인 대안이다. 에폭시 화학 (epoxy chemistry) 은 양자점을 함유하는 잉크의 개발을 위한 매력적인 옵션을 제공한다. 에폭시드 및 다른 환형 에테르, 예를 들어 옥세탄은 알코올, 아민 및 카르복실 산과 같은 친핵성 시약과 쉽게 반응하여 가교된 중합체 네트워크를 생성하는 고도로 변형된 구조이다. 이러한 반응은 열 (thermal) 또는 양이온 (cationic) 방법에 의해 촉매화될 수 있으며, 이는 에폭시 화학을 잉크 제조를 위한 다목적이며 상업적으로 실행 가능한 접근법으로 만든다.

에폭시 화학에 의거하는 것들을 포함하여 양자점 잉크의 설계를 위한 많은 접근법들이 존재한다. 하나의 접근법은 펜던트 에폭시드 기 (pendant epoxide group) 를 갖는 중합체를 사용하며, 이는 촉매의 존재하에서 가열시에, 가교된 열경화성 네트워크를 형성한다. 다른 접근법은 다관능 에폭시드 또는 옥세탄 단량체를 사용하며, 이는 광산 발생제의 사용을 통해 양이온적으로 중합될 수 있다.

양자 모두의 접근법에서, 양자점은 잉크 성분과 균질화되어야 한다. 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 기반 리간드는 중합체 용액 또는 에폭시 단량체에서 우수한 분산을 가능하게 한다. 그러나, 이들 리간드는 일반적으로 카르복실 산을 통해 양자점 표면에 부착함으로써 일측에만 테더링된다. PEG 테일은 잉크에 우수한 분산을 가능하게 하지만, 메틸 에테르 말단화 (termination) 는 필름 경화시 이를 수동 컴포넌트 (passive component) 로 만든다. 테더링되지 않은 PEG 테일의 더 높은 이동성은 가열 또는 공기 노출시 양자점 표면으로부터 리간드 분리를 유발하여, 양자점 켄칭, 그리고 결과적으로, 양자점이 사용되는 임의의 디바이스에서 성능 및 신뢰성 문제를 야기할 수 있다.

반응성 또는 가교 가능한 리간드는 양자점 표면에 부착될 수 있는 헤드 기 및 타단에서 추가 반응에 이용 가능한 다른 관능기를 함유하는 다관능 분자이다. 이들 유형의 리간드는 양자점이 매트릭스의 다른 성분과 가교될 수 있는 나노복합 필름을 제조하는데 유용하다.

불행하게도, 반응성 리간드는 종종 비싸고 다관능 분자를 사용한 선택적 반응의 취급 복잡성으로 인해 설계 및 안정화시키기 어렵다. 이들 리간드로 캡핑된 바람직한 리간드 및 양자점은 또한 종종 친수성 용매, 단량체 및 중합체에서 가용성일 것이 요구된다. 결과적으로, 반응성 리간드를 제조하는데 사용될 수 있는 다관능 분자는 제한된다.

티올-엔 "클릭" 화학은 리간드의 모듈식 설계를 위한 매력적인 대안을 제공한다. 반응은 광-개시 소스의 열로부터 자유 라디칼에 의해 개시될 수 있고 높은 수율을 낳는다.

나노구조체 필름을 제조하는데 사용될 때 향상된 안정성을 가지며 향상된 광학 특성을 낳는 나노구조체 조성물 및/또는 수지 혼합물을 제조할 필요가 있다. 또한, 다수의 관능기를 갖는 리간드를 제조할 필요가 있다.

본 발명의 간단한 요약

본 발명은,

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단 (population); 및

(b) 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고,

상기 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 적어도 2 개의 말단 관능기를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 말단 관능기가 상기 나노구조체들의 표면에 결합되는, 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고, 상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 을 갖고

식에서:

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체들의 2 개 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 나노구조체들은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 나노구조체들은 InP 의 코어를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 나노구조체들은 적어도 하나의 쉘을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 나노구조체들의 말단 관능기들 중 적어도 2 개는 상이하다.

일부 실시형태에서, x 는 식 I 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 10 내지 20 이다. 일부 실시형태에서, x 는 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 10 내지 20 이다.

일부 실시형태에서, y 는 식 I 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 0 내지 10 이다. 일부 실시형태에서, y 는 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 0 내지 10 이다.

일부 실시형태에서, R^1A 및 R^1B 는 식 I 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 -H 이다. 일부 실시형태에서, R^1A 및 R^1B 는 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 -H 이다.

일부 실시형태에서, X₂ 는 식 I 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 -CH₂CH₂CH₂- 이다. 일부 실시형태에서, X₂ 는 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 -CH₂CH₂CH₂- 이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 III 를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고; 그리고

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이다.

일부 실시형태에서, 식 III 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 x 는 10 내지 20 이고 y 는 0 이다.

일부 실시형태에서, 식 III 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 X₁ 는 분지형 C_1-20 알킬이다.

일부 실시형태에서, 식 III 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 X₁ 은 적어도 하나의 -CO₂H 에 의해 치환된다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 IV 를 갖고

식 중

x 는 1 내지 100 이다.

일부 실시형태에서, x 는 식 IV 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에서 10 내지 20 이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 나노구조체들은 양자점이다.

본 개시는 또한

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단

(b) 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드; 및

(c) 적어도 1 종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체들의 1 개 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 중량 퍼센트로서 약 0.0001% 내지 약 5% 의 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 내지 5 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 종의 유기 수지를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 에폭시 단량체를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서 적어도 1종의 유기 수지는, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 시클로헥센 옥사이드, 리모넨 디옥사이드, 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 글리시딜 아크릴레이트 에스테르, 글리시딜 메타크릴레이트 에스테르, α-에틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-프로필 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, 아크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 메타크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, 메타크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, α-에틸 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, 및 p-비닐 벤질 글리시딜 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 에폭시 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서 적어도 1종의 유기 수지는 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서 적어도 1종의 유기 수지는, 디옥세타닐 에테르, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3,3-디메틸 옥세탄, 3,3-(히드록시메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-(니트라토메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(히드록시메틸) 옥세탄, 3,3-비스(클로로메틸) 옥세탄, 3,3-(아지도메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(아지도메틸) 옥세탄, 3-메틸 니트로아미노메틸-옥세탄, 3,3-비스(메틸 니트라미노메틸) 옥세탄, 3,3-(디플루오로 아미노메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(디플루오로 아미노메틸) 옥세탄, 3-히드록시-옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 및 비스[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 유기 용매를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 톨루엔, 클로로포름, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1,4-부탄디올 디아세테이트, 헥실 아세테이트 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 용매를 더 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 중량 퍼센트로서 약 5% 내지 약 99% 의 적어도 1종의 유기 수지를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 InP 코어를 포함하는 나노구조체들의 집단 및/또는 CdSe 코어를 포함하는 나노구조체들의 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서의 나노구조체들은 적어도 하나의 쉘을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서의 나노구조체는 2 개의 쉘을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서의 나노구조체들은 양자점이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 저장될 때 약 1 일 내지 약 3 년 동안 안정하다.

일부 실시형태에서, 성형품 (molded article) 은 본 명세서에 기재된 나노구조체 조성물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 성형품은 필름, 디스플레이용 기판 또는 발광 다이오드이다. 일부 실시형태에서, 성형품은 필름이다.

본 개시는 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 나노구조체에 비공유적으로 결합된 제 1 리간드, 및 제 2 리간드인 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 갖는 나노구조체의 집단을 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여, 제 2 리간드가 제 1 리간드를 대신 (displace) 하고 나노구조체에 비공유적으로 결합되게 하는 단계를 포함하고, 여기서 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 을 갖는다:

식에서:

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법은 하기 식 II 를 갖는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드인 제 2 리간드를 포함하고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법은 하기 식 III 를 갖는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드인 제 2 리간드를 포함하고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이다.

일부 실시형태에서, 제 2 리간드는 나노구조체 상의 제 1 리간드의 약 30% 내지 약 100% 를 대신한다. 일부 실시형태에서 제 2 리간드는 나노구조체 상의 제 1 리간드의 약 40% 내지 약 100% 를 대신한다.

일부 실시형태에서, 혼합은 100 rpm 내지 10,000 rpm 의 교반 속도 (agitation rate) 에서 이루어진다.

일부 실시형태에서, 혼합은 1 분 내지 24 시간의 시간 동안 이루어진다.

일부 실시형태에서, 혼합은 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃ 의 온도에서 이루어진다.

본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단 및 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및

(b) 상기 (a) 의 조성물과 적어도 1종의 유기 수지를 혼합하는 단계

를 포함하는 나노구조체 조성물의 제조 방법을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 중량 퍼센트로서 약 0.0001% 내지 약 5% 의 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 하기 식 I 을 갖는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 하기 식 II 을 갖는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B 는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은, x 가 10 내지 20 인 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은, y 가 0 인 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은, R^1A 및 R^1B 가 H 인 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은, X₅ 가 분지형 C_1-20 알킬인 식 II 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 하기 식 III 을 갖는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B 는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은, x 가 10 내지 20 이고 y 가 0 인 식 III 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 1 내지 5 종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 1 종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 적어도 1종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 적어도 1종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 UV 경화성 수지이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 적어도 1종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 중량 퍼센트로서 약 5% 내지 약 99% 의 적어도 1종의 유기 수지를 포함하는 나노구조체 조성물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 나노구조체들이 양자점인 나노구조체 조성물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 (a) 에서

(1) 나노구조체들의 집단에 비공유적으로 결합된 제 1 리간드를 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드로 대체하는 단계;

(2) 상기 (1) 에서 제조된 나노구조체들을 정제하는 단계; 및

(3) 상기 (2) 에서의 나노구조체들을 유기 수지 또는 유기 용매에 분산시키는 단계

를 제공하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 (a) 에서:

(4) (1) 에서 제조된 나노구조체들을 비극성 용매에서 침전시키는 단계; 및

(5) 상기 (4) 에서 조성물을 원심 분리하고 상청액을 제거하는 단계

제공하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 (4) 에서의 비극성 용매는 헥산이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 유기 수지를 포함하고, 상기 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 유기 용매를 포함하고, 상기 유기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1,4-부탄디올 디아세테이트, 헥실 아세테이트 또는 이들의 조합이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합하는 단계는 100 rpm 내지 10,000 rpm 의 교반 속도에서 이루어진다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법은 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합하는 단계는 1 분 내지 24 시간 (hour) 의 시간 동안 이루어진다.

본 개시는 또한

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단로서, 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

(b) 적어도 1종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 필름 층을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 1 개 집단을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어지는 군으로부터 선택된 코어를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들은 InP 의 코어를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 나노구조체 필름 층의 전체 중량의 약 0.0001% 내지 약 5% 를 중량 퍼센트로서 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 x 가 10 내지 20 인 식 I 를 갖는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 y 가 0 인 식 I 를 갖는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 R^1A 및 R^1B 가 H 인 식 I 를 갖는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 X₁가 분지형 C_1-20알킬인 식 I 를 갖는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 x 가 10 내지 20 이고 y 가 0 인 식 II 를 갖는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 1 내지 5 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 1 종의 유기 수지를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 적어도 1종의 유기 수지를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 적어도 1종의 유기 수지를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 UV 경화성 수지이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 적어도 1종의 유기 수지를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 적어도 1종의 유기 수지를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 시클로헥센 옥사이드, 리모넨 디옥사이드, 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 글리시딜 아크릴레이트 에스테르, 글리시딜 메타크릴레이트 에스테르, α-에틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-프로필 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, 아크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 메타크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, 메타크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, α-에틸 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, 및 p-비닐 벤질 글리시딜 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 에폭시 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은적어도 1종의 유기 수지를 포함하고, 상기 적어도 1종의 유기 수지는 디옥세타닐 에테르, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3,3-디메틸 옥세탄, 3,3-(히드록시메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-(니트라토메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(히드록시메틸) 옥세탄, 3,3-비스(클로로메틸) 옥세탄, 3,3-(아지도메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(아지도메틸) 옥세탄, 3-메틸 니트로아미노메틸-옥세탄, 3,3-비스(메틸 니트라미노메틸) 옥세탄, 3,3-(디플루오로 아미노메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(디플루오로 아미노메틸) 옥세탄, 3-히드록시-옥세탄,1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 및 비스[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 옥세탄 단량체이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 중량 퍼센트로서 5% 내지 99% 의 적어도 1 종의 유기 수지를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 적어도 하나의 쉘을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 2 개의 쉘을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들은 양자점이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름 층은 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하고, 상기 양자점은 InP 및/또는 CdSe 양자점이다.

본 명세서에 포함되고 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명을 예시하고, 상세한 설명과 함께, 추가로 본 발명의 원리를 설명하고, 당업자가 본 발명을 제조하고 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 한다.
도 1 은 400 내지 4000 cm^-1 파장 범위에 대한 메르캅토숙신 산 출발 재료, 알릴옥시 PEG-750 출발 재료 및 히드록시-말단 PEG-750 리간드 생성물의 푸리에-변환 적외 (FTIR) 스펙트럼이다.
도 2 은 400 내지 1800 cm^-1 파장 범위에 대한 확대된 메르캅토숙신 산 출발 재료, 알릴옥시 PEG-750 출발 재료 및 히드록시-말단 PEG-750 리간드 생성물의 푸리에-변환 적외 (FTIR) 스펙트럼이다.
도 3a 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-1000 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 외부 양자 효율 (EQE), 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 3b 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-350 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 3c 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 4a 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-1000 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 4b 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-350 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 4c 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 적색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 5a 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-1000 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 5b 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-350 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 5c 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드 및 수지 (27%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 6a 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-1000 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 6b 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-350 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 6c 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드 및 수지 (57%) 를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 열 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 청색 투과, 퍼센트 EQE, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 보여주는 막대 그래프이다. 경화 직후에 측정이 이루어졌다.
도 7a 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 카르복실 산-말단화 PEG-1000 리간드를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 UV 양이온성 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 EQE 를 보여주는 선 그래프이다. 150 ℃ 에서 2 시간 동안 공기 중에서 소성한 직후에 측정이 이루어졌다.
도 7b 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드를 갖는 녹색 양자점을 함유하는 UV 양이온성 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 EQE 를 보여주는 선 그래프이다. 150 ℃ 에서 2 시간 동안 공기 중에서 소성한 직후에 측정이 이루어졌다.
도 7c 는 3개의 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm, 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 이용하여 히드록시-말단화 PEG-750 리간드를 갖는 적색 양자점을 함유하는 UV 양이온성 잉크로부터 제작된 필름들에 대한 퍼센트 EQE 를 보여주는 선 그래프이다. 150 ℃ 에서 2 시간 동안 공기 중에서 소성한 직후에 측정이 이루어졌다.

본 발명의 상세한 설명

달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 용어와 학술적 용어는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다. 다음의 정의는 업계에서의 그러한 정의들을 보충하며 본 출원에 관한 것이고, 임의의 관련 또는 비관련 케이스에, 예를 들면, 임의의 공통적으로 소유된 특허 또는 출원에 귀속되는 것은 아니다. 본 명세서에 기재된 것들과 유사하거나 동등한 임의의 방법들 및 재료들이 테스팅을 위한 실시에서 사용될 수 있지만, 바람직한 재료들 및 방법들이 본 명세서에서 설명된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정한 실시형태만을 설명하기 위한 것이며, 제한하려는 것이 아니다.

이 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 “a”, “an”, 및 “the” 는, 문맥상 달리 명확하게 진술하지 않는 한, 복수의 지시 대상들을 포함한다. 따라서, 예를 들어, “나노구조체 (a nanostructure)” 에 대한 언급은 복수의 그러한 나노구조체들을 포함하는 등이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "약" 은 주어진 양의 값이 그 값의 ±10% 만큼 변한다는 것을 나타낸다. 예를 들어, "약 100 ㎚" 는 90 ㎚ 내지 110 ㎚ 의 크기 범위를 포함한다.

"나노구조체" 는 약 500 ㎚ 미만의 치수를 갖는, 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 가지는 구조체이다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 약 200 ㎚ 미만, 약 100 ㎚ 미만, 약 50 ㎚ 미만, 약 20 ㎚ 미만, 또는 약 10 ㎚ 미만의 치수를 가진다. 전형적으로, 영역 또는 특성 치수는 구조체의 가장 작은 축을 따를 것이다. 이러한 구조체의 예는 나노와이어, 나노로드, 나노튜브, 분지형 나노구조체, 나노테트라포드, 트리포드, 바이포드, 나노결정, 나노점, 양자점, 나노입자 등을 포함한다. 나노구조체는, 예를 들어 실질적으로 결정질, 실질적으로 단결정질, 다결정질, 비정질, 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노구조체의 3 개의 치수들의 각각은 약 500 ㎚ 미만, 약 200 ㎚ 미만, 약 100 ㎚ 미만, 약 50 ㎚ 미만, 약 20 ㎚ 미만 또는 약 10 ㎚ 미만의 치수를 가진다.

나노구조체와 관련하여 사용될 때, 용어 "헤테로구조체"는 적어도 2 개의 상이한 및/또는 구별 가능한 재료 유형을 특징으로 하는 나노구조체를 지칭한다. 전형적으로, 나노구조체의 하나의 영역은 제 1 재료 유형을 포함하는 반면, 나노구조체의 제 2 영역은 제 2 재료 유형을 포함한다. 특정 실시형태에 있어서, 나노구조체는 제 1 재료의 코어 및 제 2 (또는 제 3 등) 재료의 적어도 하나의 쉘을 포함하고, 여기서 상이한 재료 유형들은, 예를 들면, 나노와이어의 장축, 분지형 나노와이어의 아암 (arm) 의 장축, 또는 나노결정의 중심에 관하여 방사상으로 분포된다. 쉘은, 헤테로구조체로 고려되는 나노구조체에 대해 또는 쉘로 고려되는 인접 재료들을 완전히 커버할 수 있지만 그럴 필요는 없다; 예를 들어, 제 2 재료의 소도들 (small islands) 로 커버된 하나의 재료의 코어를 특징으로 하는 나노결정은 헤테로구조체이다. 다른 실시형태에 있어서, 상이한 재료 유형들이 나노구조체 내의 상이한 위치에 분포된다; 예를 들면, 나노와이어의 주 (장) 축을 따라 또는 분지된 나노와이어의 아암의 장 축을 따라 분포된다. 헤테로구조체 내의 상이한 영역들은 전적으로 상이한 재료들을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 영역들은, 상이한 도펀트들 또는 동일한 도펀트의 상이한 농도들을 갖는 베이스 재료 (예를 들면, 실리콘) 를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 나노구조체의 "직경" 은 나노구조체의 제 1 축에 수직인 단면의 직경을 지칭하며, 여기서 제 1 축은 제 2 및 제 3 축에 대해 길이에서 가장 큰 차이를 가진다 (제 2 및 제 3 축은 길이가 서로 아주 거의 동일한 2 개의 축이다). 제 1 축은 반드시 나노구조체의 가장 긴 축일 필요는 없다; 예를 들면, 디스크 형상 나노구조체에 대해, 그 단면은 디스크의 짧은 길이방향 축에 수직인 실질적으로 원형의 단면이 된다. 그 단면이 원형이 아닌 경우에, 직경은 그 단면의 장축 및 단축의 평균이다. 나노와이어와 같은, 세장형 또는 고 종횡비 나노구조체에 대해, 직경은 나노와이어의 가장 긴 축에 수직인 단면에 걸쳐 측정된다. 구형 나노구조에 대해, 직경은, 일 측에서 타 측으로 구체 (sphere) 의 중심을 통해 측정된다.

용어 "결정질" 또는 "실질적으로 결정질" 은, 나노구조체들에 대해 사용될 때, 나노구조체들이 통상, 그 구조체들의 하나 이상의 치수에 걸쳐 장범위 규칙성 (long-range ordering) 을 나타낸다는 사실을 지칭한다. 단일 결정의 규칙성은 그 결정의 경계들 너머로 확장될 수 없으므로, 용어 “장범위 규칙성” 은 특정 나노구조체들의 절대 크기에 의존할 것이라는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 이 경우에, "장범위 규칙성" 은 나노구조체의 치수의 적어도 대부분에 걸친 실질적인 규칙성을 의미할 것이다. 일부의 경우에, 나노구조체는 산화물 또는 다른 코팅을 지닐 수 있거나, 또는 코어 및 적어도 하나의 쉘로 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 산화물, 쉘(들), 또는 다른 코팅은 그러한 규칙성을 나타낼 수 있지만 꼭 그럴 필요는 없다 (예를 들면, 그것은 비정질, 다결정질 또는 다른 것일 수 있다) 는 것이 이해될 것이다. 이러한 경우들에서, 어구 “결정질”, “실질적으로 결정질”, “실질적으로 단결정질”, 또는 “단결정질” 은 (코팅 층들 또는 쉘들을 배제하는) 나노구조체의 중앙 코어를 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "결정질" 또는 "실질적으로 결정질" 은, 그 구조체가 실질적인 장 범위 규칙성 (예를 들어, 나노구조체 또는 이의 코어의 적어도 하나의 축 길이의 적어도 약 80 % 에 걸친 규칙성) 을 나타내는 한, 다양한 결함, 적층 결함, 원자 치환 등을 포함하는 구조를 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 나노구조체의 코어와 외부 사이, 또는 코어와 인접 쉘 사이, 또는 쉘과 제 2 인접 쉘 사이의 계면은 비-결정질 영역을 함유할 수도 있으며, 심지어 비정질일 수도 있는 것으로 이해될 것이다. 이것은, 나노구조체가 본 명세서에서 정의한 바와 같이 결정질 또는 실질적으로 결정질이 되지 못하게 하지 않는다.

나노구조체와 관련하여 사용될 때, 용어 "단결정질" 은, 나노구조체가 실질적으로 결정질이며, 실질적으로 단일 결정을 포함한다는 것을 나타낸다. 코어 및 하나 이상의 쉘을 포함하는 나노구조 헤테로구조체와 관련하여 사용될 때, "단결정질" 은 코어가 실질적으로 결정질이며, 실질적으로 단일 결정을 포함한다는 것을 나타낸다.

"나노결정" 은 실질적으로 단결정질인 나노구조체이다. 따라서, 나노결정은 약 500 ㎚ 미만의 치수를 갖는 적어도 하나의 영역 또는 특성 치수를 가진다. 일부 실시형태에서, 나노결정은 치수가 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만이다. 용어 "나노결정" 은, 다양한 결함들, 적층 결함들, 원자 치환들, 및 이와 유사한 것을 포함하는 실질적으로 단결정질 나노구조체들, 그리고 그러한 결함들, 적층 결함들, 치환들을 갖지 않는 실질적으로 단결정질 나노구조체들을 포함하도록 의도된다. 코어 및 적어도 하나의 쉘들을 포함하는 나노결정 헤테로구조체들의 경우에, 나노결정의 코어는 통상 실질적으로 단결정질이지만, 쉘(들)은 그럴 필요 없다. 일부 실시형태에서, 나노결정의 3개 치수들의 각각은 치수가 약 500 nm 미만, 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만이다.

용어 "양자점" (또는 "점") 은 양자 구속 또는 여기자 구속 (exciton confinement) 을 나타내는 나노결정을 의미한다. 양자점은 재료 특성이 실질적으로 동종 (homogenous) 일 수 있고, 또는 특정 실시형태에서는, 예컨대 코어 및 적어도 하나의 쉘을 포함하는 이종 (heterogeneous) 일 수 있다. 양자점의 광학 특성은 그의 입경, 화학적 조성 및/또는 표면 조성에 의해 영향을 받을 수 있으며, 당 업계에서 이용 가능한 적절한 광학 테스팅에 의해 결정될 수 있다. 나노결정 크기를, 예를 들어, 약 1 nm 내지 약 15 nm 의 범위로 맞추는 능력은 전체 광학 스펙트럼에서 광방출 커버리지가 컬러 렌더링에서 큰 융통성 (versatility) 을 제공하는 것을 가능하게 한다.

"리간드" 는, 예를 들어, 나노구조체의 표면과 공유, 이온, 반 데르 발스, 또는 다른 분자 상호작용들을 통해, 나노구조체의 하나 이상의 패싯 (facet) 과 (약하게든 또는 강하게든) 상호작용할 수 있는 분자이다.

"광발광 양자 수율" 은, 예를 들어 나노구조체 또는 나노구조체들의 집단에 의해, 흡수된 광자에 대한 방출된 광자의 비이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 양자 수율은 전형적으로 공지의 양자 수율 값을 갖는 잘 특성화된 표준 샘플을 사용하여 비교 방법에 의해 결정된다.

본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "쉘" 은 코어 상에 또는 동일하거나 상이한 조성의 미리 성막된 쉘 상에 성막되고, 쉘 재료의 단일 성막 작용으로부터 생기는 재료를 지칭한다. 정확한 쉘 두께는 상기 재료 그리고, 전구체 투입 및 전환에 의존하며, 나노미터 또는 단층 (monolayer) 으로 보고될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은, "타겟 쉘 두께" 는 필요한 전구체 양의 계산에 사용되는 의도된 쉘 두께를 지칭한다. 본원에서 사용되는 바와 같은, "실제 쉘 두께" 는 합성 후의 실제로 성막된 쉘 재료의 양을 지칭하며, 당업계에 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다. 예로서, 실제 쉘 두께는 쉘 합성 전과 후에 나노결정의 투과 전자 현미경 (TEM) 이미지들로부터 결정된 입자 직경을 비교함으로써 측정될 수 있다.

본 명세서에 사용된 바처럼, 용어 "가용화 기" 는 물에서 용해도가 낮고 헥산, 펜탄, 톨루엔, 벤젠, 디에틸에테르, 아세톤, 에틸 아세테이트, 디클로로메탄 (메틸렌 클로라이드), 클로로포름, 디메틸포름아미드 및 N-메틸피롤리디논과 같은 유기 용매에서 용해도가 높은 실질적으로 비극성인 기를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 가용화 기는 장쇄 알킬, 장쇄 헤테로알킬, 장쇄 알케닐, 장쇄 알키닐, 시클로알킬 또는 아릴이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "안정한" 은 내부 반응으로 인한 또는 공기, 열, 빛, 압력, 다른 자연 조건으로 인한 변화 또는 분해에 저항하는 혼합물 또는 조성물을 지칭한다. 나노구조체 조성물의 안정성은 나노구조체의 적어도 하나의 집단, 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드), 및 선택적으로 적어도 1종의 유기 수지를 혼합한 후에 피크 방출 파장을 측정함으로써 결정될 수 있다. 피크 방출 파장은 나노구조체 조성물에 UV 또는 청색 (450 nm) 광을 조사하고 분광계로 출력을 측정함으로써 측정될 수 있다. 방출 스펙트럼은 원래의 나노구조체 조성물로부터의 방출과 비교된다. 피크 방출 파장이 5 nm 르 초과한 만큼 시프트하지 않으면 나노구조체 조성물은 안정하다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "반치전폭" (FWHM) 은 양자점들의 크기 분포의 척도이다. 양자점들의 방출 스펙트럼들은 일반적으로 가우스 곡선 (Gaussian curve) 의 형상을 갖는다. 가우스 곡선의 폭은 FWHM 으로 정의되며 입자들의 크기 분포를 이해시킨다. 더 작은 FWHM 은 더 좁은 양자점 나노결정 크기 분포에 대응한다. FWHM 은 또한 방출 파장 최대에 의존한다.

본 명세서에 사용된 바처럼, 용어 "관능기 당량" (FGEW) 은 중합체에서 반응성 관능기의 비를 결정하는데 사용된다. 중합체의 FGEW 는 중합체에서 관능기의 수 (n) 에 대한 수 평균 분자량 (NAMW) 의 비로서 정의된다. 그것은 관능기의 1개의 식량 (formula weight) 을 함유하는 중합체의 양 (weight) 이다. FGEW 는 반응성 관능기의 수를 카운팅하고 수 평균 분자량 몫으로 나눔으로써 말단 기 분석 (end-group analysis) 을 사용하여 계산된다:

FGEW = NAMW/n

식 중 n = 단량체에서의 반응성 관능기의 수.

본원에서 사용되는 바와 같은, "알킬" 은 나타낸 탄소 원자 수를 갖는 직선형 또는 분지형, 포화, 지방족 라디칼을 지칭한다. 일부 실시형태에서, 알킬은 C_1-2 알킬, C_1-3 알킬, C_1-4 알킬, C_1-5 알킬, C_1-6 알킬, C_1-7 알킬, C_1-8 알킬, C_1-9 알킬, C_1-10 알킬, C_1-12 알킬, C_1-14알킬, C_1-16 알킬, C_1-18 알킬, C_1-20 알킬, C_8-20 알킬, C_12-20 알킬, C_14-20 알킬, C_16-20 알킬, 또는 C_18-20 알킬이다. 예를 들어, C_1-6 알킬은, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 이소부틸, sec-부틸, tert-부틸, 펜틸, 이소펜틸 및 헥실을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다. 일부 실시형태에서, 알킬은 옥틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 트리데실, 테트라데실, 펜타데실, 헥사데실, 헵타데실, 옥타데실, 노나데실, 또는 이코사닐이다.

본원에서 단독으로 또는 조합하여 사용되는 바와 같은, 용어 "알킬렌" 은 메틸렌 (-CH₂-) 과 같은, 2 개 이상의 위치에서 부착된 직쇄 또는 분지쇄 포화 탄화수소로부터 유도된 포화 지방족 기를 지칭한다. 달리 명시하지 않는 한, 용어 "알킬" 은 "알킬렌" 기를 포함할 수도 있다.

본원에서 사용되는 바와 같은, "알케닐" 은 단일 수소 원자의 제거에 의해 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 모이어티 (moiety) 로부터 유도된 1 가의 기를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 알케닐기는 2 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-20 알케닐이다. 일부 실시형태에서, 알케닐기는 2 내지 15 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-15 알케닐이다. 일부 실시형태에서, 알케닐기는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-10 알케닐이다. 일부 실시형태에서, 알케닐기는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-8 알케닐이다. 일부 실시형태에서, 알케닐기는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-5 알케닐이다. 알케닐기는, 예를 들어, 에테닐, 프로페닐, 부테닐 및 1-메틸-2-부텐-1-일을 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같은, "알키닐" 은 단일 수소 원자의 제거에 의해 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소로부터 유도된 1 가의 기를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 알키닐기는 2 내지 20 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-20 알키닐이다. 일부 실시형태에서, 알키닐기는 2 내지 15 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-15 알키닐이다. 일부 실시형태에서, 알키닐기는 2 내지 10 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-10 알키닐이다. 일부 실시형태에서, 알키닐기는 2 내지 8 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-8 알키닐이다. 일부 실시형태에서, 알키닐기는 2 내지 5 개의 탄소 원자를 함유하며, C_2-5 알키닐이다. 대표적인 알키닐기는, 비제한적으로, 에티닐, 2-프로피닐 (프로파르길) 및 1-프로피닐을 포함한다.

본원에서 사용되는 바와 같은, "알킬아미노" 는 식 (-NR^K ₂) 의 “치환된 아미노” 를 지칭하며, 여기서 R^K 는 독립적으로 본 명세서에서 정의한 바와 같은, 수소 또는 선택적으로 치환되는 알킬기이고, 질소 모이어티는 모 분자에 직접 부착된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "헤테로알킬" 은 하나 이상의 관능기로 선택적으로 치환되며, 예를 들어 탄소 원자 대신에 하나 이상의 산소, 황, 질소, 인 또는 규소 원자를 함유하는 알킬 모이어티를 지칭한다.

본원에서 사용되는 바와 같은, "시클로알킬" 은 포화 환형 탄화수소로부터 유도된 3 내지 8 개의 탄소 원자, 바람직하게는 3 내지 5 개의 탄소 원자의 1 가 또는 2 가 기를 지칭한다. 시클로알킬기는 단환 또는 다환일 수 있다. 시클로알킬은 C_1-3 알킬기 또는 할로겐으로 치환될 수 있다.

본원에 사용된 "아미도" 는 "아미노카르보닐" 및 "카르보닐아미노” 양자 모두를 지칭한다. 단독으로 또는 다른 기와 관련하여 사용될 때 이러한 용어는 말단에 사용되는 경우 N(R^LR^M)―C(O)― 또는 R^MC(O)―N(R^L)― 및 내부에 사용되는 경우 ―C(O)―N(R^L)― 또는 ―N(R^M)―C(O)―와 같은 아미도 기를 지칭하며, 여기서 R^L및 R^M 의 각각은 독립적으로 수소, 알킬, 지환족, (지환족)지방족, 아릴, 방향성 지방족 (araliphatic), 헤테로지환족, (헤테로지환족)지방족, 헤테로아릴, 카르복시, 설파닐, 설피닐, 설포닐, (지방족)카르보닐, (지환족)카르보닐, ((지환족)지방족)카르보닐, 아릴카르보닐, (방향성 지방족)카르보닐, (헤테로지환족)카르보닐, ((헤테로지환족)지방족)카르보닐, (헤테로아릴)카르보닐 또는 (헤테로 방향성 지방족 (heteroaraliphatic)) 카르보닐이며, 이들 각각은 본 명세서에서 정의되고 선택적으로 치환된다. 아미노기의 예는 알킬아미노, 디알킬아미노, 또는 아릴아미노를 포함한다. 아미도기의 예는 알킬아미도 (예컨대 알킬카르보닐아미노 또는 알킬카르보닐아미노), (헤테로지환족)아미도, (헤테로아르알킬)아미도, (헤테로아릴)아미도, (헤테로시클로알킬)알킬아미도, 아릴아미도, 아르알킬아미도, (시클로알킬)알킬아미도 또는 시클로알킬아미도를 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "카르복시알킬" 은 저급 알킬 라디칼에 부가된 카르복실산 기 (-COOH) 를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "헤테로시클로알킬" 은 고리 구조 내에 1 내지 5 개, 및 보다 전형적으로 1 내지 4 개의 헤테로원자를 갖는 시클로알킬 치환기를 지칭한다. 화합물에 사용되는 적합한 헤테로원자는 질소, 산소 및 황이다. 대표적인 헤테로시클로알킬 모이어티는, 예를 들어, 모르폴리노, 피페라지닐, 피페리디닐 등을 포함한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "아릴" 은 6 내지 14 개의 탄소 원자를 갖는 비치환된 단환 또는 이환 방향족 고리 시스템, 즉, C_6-14 아릴을 지칭한다. 비-제한적인 예시적인 아릴기는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트라실, 인데닐, 아줄레닐, 바이페닐, 바이페닐레닐 및 플루오레닐 기를 포함한다. 하나의 실시형태에 있어서, 아릴 기는 페닐 또는 나프틸이다.

본 명세서에서 사용된 "헤테로아릴"또는 "헤테로방향족" 은 5 내지 14 개의 고리 원자를 갖는 비치환된 단환 및 이환 방향족 고리 시스템, 즉 5- 내지 14-원 헤테로아릴을 지칭하고, 여기서 고리들 중 하나의 고리의 적어도 하나의 탄소 원자는 산소, 질소 , 및 황으로 이루어지는 군으로부터 독립적으로 선택된 헤테로원자로 치환된다. 일 실시 형태에서, 헤테로아릴은 산소, 질소 , 및 황으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 1, 2, 3 또는 4 개의 헤테로원자를 함유한다. 하나의 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 3 개의 헤테로원자를 함유한다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 2 개의 헤테로원자를 함유한다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 하나의 헤테로원자를 함유한다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 5-내지 10-원 헤테로아릴이다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 5-또는 6-원 헤테로아릴이다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 5 개의 고리 원자, 예를 들어 티에닐, 4 개의 탄소 원자 및 하나의 황 원자를 갖는 5-원 헤테로아릴을 가진다. 다른 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 6 개의 고리 원자, 예를 들어 피리딜, 5 개의 탄소 원자 및 하나의 질소 원자를 갖는 6-원 헤테로아릴을 가진다. 비-제한적인 예시적인 헤테로아릴기는 티에닐, 벤조[b]티에닐, 나프토[2,3-b]티에닐, 티안트레닐, 푸릴, 벤조푸릴, 피라닐, 이소벤조푸라닐, 벤조옥사조닐, 크로메닐, 크산테닐, 2H-피롤릴, 피롤릴, 이미다졸릴, 피라졸릴, 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 이소인돌릴, 3H-인돌릴, 인돌릴, 인다졸릴, 푸리닐, 이소퀴놀릴, 퀴놀릴, 프탈라지닐, 나프티리디닐, 신놀리닐, 퀴나졸리닐, 프테리디닐, 4aH-카르바졸릴, 카르바졸릴, β-카르볼리닐, 페난트리디닐, 아크리디닐, 피리미디닐, 페난트롤리닐, 페나지닐, 티아졸릴, 이소티아졸릴, 페노티아졸릴, 이속사졸릴, 푸라자닐 및 페녹사지닐을 포함한다. 하나의 실시형태에 있어서, 헤테로아릴은 티에닐 (예를 들어, 티엔-2-일 및 티엔-3-일), 푸릴 (예를 들어, 2-푸릴 및 3-푸릴), 피롤릴 (예를 들어, 1H-피롤-2-일 및 1H-피롤-3-일), 이미다졸릴 (예를 들어, 2H-이미다졸-2-일 및 2H-이미다졸-4-일), 피라졸릴 (예를 들어, 1H-피라졸-3-일, 1H-피라졸-4-일 및 1H-피라졸-5-일), 피리딜 (예를 들어, 피리딘-2-일, 피리딘-3-일 및 피리딘-4-일), 피리미디닐 (예를 들어, 피리미딘-2-일, 피리미딘-4-일 및 피리미딘-5-일), 티아졸릴 (예를 들어, 티아졸-2-일, 티아졸-4-일 및 티아졸-5-일), 이소티아졸릴 (예를 들어, 이소티아졸-3-일, 이소티아졸-4-일 및 이소티아졸-5-일), 옥사졸릴 (예를 들어, 옥사졸-2-일, 옥사졸-4-일 및 옥사졸-5-일), 이속사졸릴 (예를 들어, 이속사졸-3-일, 이속사졸-4-일 및 이속사졸-5-일) 또는 인다졸릴 (예를 들어, 1H-인다졸-3-일) 이다. 용어 "헤테로아릴" 은 또한 가능한 N-옥사이드를 포함한다. 비-제한적인 예시적인 N-옥사이드는 피리딜 N-옥사이드이다.

달리 명확하게 나타내지 않는 한, 본원에서 나열된 범위는 포함적 (inclusive) 이다.

다양한 추가적인 용어들이 본 명세서에 정의되어 있거나 또는 그렇지 않으면 특성화되어 있다.

나노구조체 조성물

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

(b) 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 산화물) 리간드를 포함하고,

상기 다관능 폴리(알킬렌 산화물) 리간드는 적어도 2 개의 말단 관능기를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 말단 관능기가 나노구조체들의 표면에 결합되는, 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 랜덤 공중합체, 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 이중 블록 공중합체, 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드) 삼블록 공중합체, 폴리(프로필렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 삼중 블록 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

(b) 나노구조체들의 표면에 결합된 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고,

, 상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 (I) 을 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 (II) 을 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 (III) 을 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌인, 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및

상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 (IV) 을 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 인, 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단으로서, 상기 나노구조체들은 나노구조체들에 결합된 리간드를 포함하는, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단;

(c) 적어도 1 종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 조성물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

나노구조체 필름 층

일부 실시형태에서, 본 발명은

(c) 적어도 1 종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 필름 층을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

나노구조체 성형품

일부 실시형태에서, 본 발명은

(c) 적어도 1 종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 성형품을 제공한다.

일부 실시형태에서, 성형품은 필름, 디스플레이용 기판 또는 발광 다이오드이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 발명은

(a) 제 1 배리어 층;

(b) 제 2 배리어 층; 및

(c) 제 1 배리어 층과 제 2 배리어 층 사이의 나노구조체 층으로서, 상기 나노구조체 층은 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하고, 상기 나노구조체들은 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는, 상기 나노구조체 층; 및 적어도 1종의 유기 수지

를 포함하는 나노구조체 필름을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

양자점

본 발명에서 사용하기 위한 양자점 (또는 다른 나노구조체) 는 임의의 적합한 재료, 적합하게는 무기 재료, 및 보다 적합하게는 무기 전도성 또는 반전도성 재료로부터 제조될 수 있다. 적합한 반도체 재료는 II-VI 족, III-V 족, IV-VI 족 및 IV 족 반도체를 포함하는 임의의 유형의 반도체를 포함한다. 적합한 반도체 재료는, 비제한적으로, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (다이아몬드를 포함), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si₃N₄, Ge₃N₄, Al₂O₃, Al₂CO, 및 이의 조합을 포함한다.

II-VI 족 나노구조체들의 합성은 미국 특허 번호 6,225,198, 6,322,901, 6,207,229, 6,607,829, 6,861,155, 7,060,243, 7,125,605, 7,374,824, 7,566,476, 8,101,234, 및 8,158,193 에 그리고 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0262752 및 2011/0263062 에 기재되어 있다. 일부 실시형태에서, 코어는 ZnO, ZnSe, ZnS, ZnTe, CdO, CdSe, CdS, CdTe, HgO, HgSe, HgS 및 HgTe 로 이루어지는 군에서 선택되는 II-VI 족 나노결정이다. 일부 실시형태에서, 코어는 ZnSe, ZnS, CdSe 또는 CdS 로 이루어지는 군에서 선택되는 나노결정이다.

CdSe 및 CdS 양자점과 같은 II-VI 족 나노구조체는 바람직한 발광 거동을 나타낼 수 있지만, 카드뮴의 독성과 같은 문제는 이러한 나노구조체가 사용될 수 있는 응용을 제한한다. 따라서, 유리한 발광 특성을 가지면서 독성이 더 낮은 대안이 매우 바람직하다. 일반적으로 III-V 족 나노구조체 및 InP 계 나노구조체는 특히, 그들의 호환 가능한 방출 범위로 인해 카드뮴계 재료의 가장 잘 알려진 대체물을 제공한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 카드뮴을 함유하지 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같은, 용어 "카드뮴이 없음" 은, 나노구조체가 100 중량ppm 미만의 카드뮴을 함유하는 것으로 의도된다. RoHS (Restriction of Hazardous Substances) 준수 정의는 원료 동종 전구체 재료들에서 카드뮴이 중량 기준으로 0.01% (100 ppm) 이하이어야 한다는 것을 요구한다. Cd 가 없는 나노구조체 내의 카드뮴 수준은 전구체 재료 내의 미량 금속 농도에 의해 제한된다. Cd 가 없는 나노구조체를 위한 전구체 재료에서의 미량의 금속 (카드뮴을 포함) 농도는 유도 결합형 플라즈마 질량 분광학 (ICP-MS) 분석에 의해 측정될 수 있으며, ppb (parts per billion) 수준이다. 일부 실시형태에서, "카드뮴이 없는" 나노구조체는 약 50 ppm 미만, 약 20 ppm 미만, 약 10 ppm 미만, 또는 약 1 ppm 미만의 카드뮴을 함유한다.

일부 실시형태에서, 코어는 III-V 족 나노구조체이다. 일부 실시형태에서, 코어는 BN, BP, BAs, BSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, 및 InSb 로 이루어진 군에서 선택되는 III-V 족 나노결정이다. 일부 실시형태에서, 코어는 InP 나노결정이다.

III-V 족 나노구조체의 합성은 미국 특허 번호 5,505,928, 6,306,736, 6,576,291, 6,788,453, 6,821,337, 7,138,098, 7,557,028, 7,645,397, 8,062,967, 및 8,282,412 에 그리고 미국 특허 출원 공개 번호 2015/0236195 에 기재되어 있다. III-V 족 나노구조체의 합성은 또한 Wells, R.L., 등의, "The use of tris(trimethylsilyl)arsine to prepare gallium arsenide and indium arsenide," Chem. Mater. 1:46 (1989) 에 그리고 Guzelian, A.A., 등의, "Colloidal chemical synthesis and characterization of InAs nanocrystal quantum dots," Appl. Phys. Lett. 69: 14321434 (1996) 에 기재되어 있다.

InP 기반 나노구조체들의 합성은 예를 들어, Xie, R., 등의, "Colloidal InP nanocrystals as efficient emitters covering blue to near-infrared," J. Am. Chem. Soc. 129:15432-15433 (2007); Micic, O.I., 등의, "Core-shell quantum dots of lattice-matched ZnCdSe₂ shells on InP cores: Experiment and theory," J. Phys. Chem. B 104:12149-12156 (2000); Liu, Z., 등의, "Coreduction colloidal synthesis of III-V nanocrystals: The case of InP," Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 47:3540-3542 (2008); Li, L. 등의, "Economic synthesis of high quality InP nanocrystals using calcium phosphide as the phosphorus precursor," Chem. Mater. 20:2621-2623 (2008); D. Battaglia and X. Peng, "Formation of high quality InP and InAs nanocrystals in a noncoordinating solvent," Nano Letters 2:1027-1030 (2002); Kim, S., 등의, "Highly luminescent InP/GaP/ZnS nanocrystals and their application to white light-emitting diodes," J. Am. Chem. Soc. 134:3804-3809 (2012); Nann, T., 등의, "Water splitting by visible light: A nanophotocathode for hydrogen production," Angew. Chem. Int. Ed. 49:1574-1577 (2010); Borchert, H., 등의, "Investigation of ZnS passivated InP nanocrystals by XPS," Nano Letters 2:151-154 (2002); L. Li and P. Reiss, "One-pot synthesis of highly luminescent InP/ZnS nanocrystals without precursor injection," J. Am. Chem. Soc. 130:11588-11589 (2008); Hussain, S., 등의 "One-pot fabrication of high-quality InP/ZnS (core/shell) quantum dots and their application to cellular imaging," Chemphyschem. 10:1466-1470 (2009); Xu, S., 등의, "Rapid synthesis of high-quality InP nanocrystals," J. Am. Chem. Soc. 128:1054-1055 (2006); Micic, O.I., 등의, "Size-dependent spectroscopy of InP quantum dots," J. Phys. Chem. B 101:4904-4912 (1997); Haubold, S., 등의, "Strongly luminescent InP/ZnS core-shell nanoparticles," Chemphyschem. 5:331-334 (2001); CrosGagneux, A., 등의, "Surface chemistry of InP quantum dots: A comprehensive study," J. Am. Chem. Soc. 132:18147-18157 (2010); Micic, O.I., 등의, "Synthesis and characterization of InP, GaP, and GaInP₂ quantum dots," J. Phys. Chem. 99:7754-7759 (1995); Guzelian, A.A., 등의, "Synthesis of size-selected, surface-passivated InP nanocrystals," J. Phys. Chem. 100:7212-7219 (1996); Lucey, D.W., 등의, "Monodispersed InP quantum dots prepared by colloidal chemistry in a non-coordinating solvent," Chem. Mater. 17:3754-3762 (2005); Lim, J., 등의, "InP@ZnSeS, core@composition gradient shell quantum dots with enhanced stability," Chem. Mater. 23:4459-4463 (2011); and Zan, F., 등의, "Experimental studies on blinking behavior of single InP/ZnS quantum dots: Effects of synthetic conditions and UV irradiation," J. Phys. Chem. C 116:394-3950 (2012) 에 기재되어 있다.

일부 실시형태에서, 코어는 도핑된다. 일부 실시형태에서, 나노결정 코어의 도펀트는, 하나 이상의 전이 금속을 포함하는, 금속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 도펀트는 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 전이 금속이다. 일부 실시형태에서, 도펀트는 비금속을 포함한다. 일부 실시형태에서, 도펀트는 ZnS, ZnSe, ZnTe, CdSe, CdS, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, CuInS₂, CuInSe₂, AlN, AlP, AlAs, GaN, GaP, 또는 GaAs 이다.

나노구조체 상의 무기 쉘 코팅들은 그들의 전자 구조체를 맞추는 보편적인 접근법이다. 추가적으로, 무기 쉘의 성막은 표면 결함의 패시베이션에 의해 보다 견고한 입자를 제조할 수 있다. Ziegler, J., 등의, Adv. Mater. 20:4068-4073 (2008). 예를 들어, ZnS 와 같은 보다 넓은 밴드 갭 반도체 재료의 쉘들은 - CdSe 또는 InP 와 같은 - 보다 좁은 밴드 갭을 갖는 코어 상에 성막되어 여기자 (exciton) 가 코어 내에 구속되는 구조를 제공할 수 있다. 이 접근법은 방사 재결합의 확률을 높이고 박형 쉘 코팅들 및 1 (unity) 에 가까운 양자 수율을 갖는 매우 효율적인 양자점을 합성하는 것을 가능하게 한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체들은 코어 및 적어도 하나의 쉘을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들은 코어 및 적어도 2개의 쉘을 포함한다. 쉘은, 예를 들어, 나노구조체들의 양자 수율 및/또는 안정성을 증가시킬 수 있다. 일부 실시형태에서, 코어 및 쉘은 상이한 재료들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 상이한 쉘 재료의 쉘들을 포함한다.

쉘들을 제조하기 위한 예시적인 재료들은, 비제한적으로, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (다이아몬드를 포함), P, Co, Au, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdSeZn, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si₃N₄, Ge₃N₄, Al₂O₃, Al₂CO, 및 이의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 쉘은 아연 소스, 셀레늄 소스, 황 소스, 텔루륨 소스 및 카드뮴 소스 중 적어도 2 가지의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 쉘은 아연 소스, 셀레늄 소스, 황 소스, 텔루륨 소스 및 카드뮴 소스 중 2 가지의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 쉘은 아연 소스, 셀레늄 소스, 황 소스, 텔루륨 소스 및 카드뮴 소스 중 3 가지의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 쉘은 아연과 황; 아연과 셀레늄; 아연, 황과 셀레늄; 아연과 텔루륨; 아연, 텔루륨과 황; 아연, 텔루륨과 셀레늄; 아연, 카드뮴과 황; 아연, 카드뮴과 셀레늄; 카드뮴과 황; 카드뮴과 셀레늄; 카드뮴, 셀레늄과 황; 카드뮴과 아연; 카드뮴, 아연과 황; 카드뮴, 아연과 셀레늄; 또는 카드뮴, 아연, 황과 셀레늄의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 쉘은 아연과 셀레늄의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 쉘은 아연과 황의 혼합물이다.

예시적인 코어/쉘 발광성 나노구조체들은CdSe/ZnS, InP/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdTe/CdS, 및 CdTe/ZnS (코어/쉘로 표현됨) 를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 코어/쉘 나노구조체의 합성은 미국 특허 No. 9,169,435에 개시되어 있다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 코어 및 적어도 2개의 쉘을 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나의 쉘은 아연과 셀레늄의 혼합물이고 하나의 쉘은 아연과 황의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 코어/쉘/쉘 나노구조체는 InP/ZnSe/ZnS이다.

발광성 나노결정은 산소에 대해 불투과성인 재료로 제조될 수 있으며, 이에 의해 양자점 필름 층에서 양자점의 산소 배리어 요건 및 광안정화를 쉽게 한다. 예시적인 실시형태에서, 발광성 나노결정은 하나 이상의 유기 중합체 리간드 재료로 코팅되고 하나 이상의 매트릭스 재료를 포함하는 유기 중합체 매트릭스에 분산된다. 발광성 나노결정들은 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물 또는 티타늄 산화물 (예를 들어, SiO₂, Si₂O₃, TiO₂, 또는 Al₂O₃) 과 같은 하나 이상의 재료를 포함하는 하나 이상의 무기 층으로 추가로 코팅되어 양자점을 기밀 밀봉 (hermetically seal) 할 수 있다.

제 1 리간드

일부 실시형태에서, 나노구조체는 이들의 표면에 결합된 리간드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는, 외부 습기 및 산화로부터 나노구조체들을 보호하고, 집성을 제어하며, 그리고 매트릭스 재료에서의 나노구조체들의 분산을 허용하기 위한 리간드를 포함하는 코팅 층을 포함한다. 적합한 제 1 리간드는 미국 특허 번호 6,949,206; 7,267,875; 7,374,807; 7,572,393; 7,645,397; 및 8,563,133 에, 그리고 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0237540; 2008/0281010; 및 2010/0110728 에 개시된 것들을 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체는 미국 특허 출원 공개 번호 2008/237540 에 개시된 3 부분 리간드 구조와 같은 다중 부분 리간드 구조를 포함하고, 여기서 헤드 기, 테일 기 및 중간/바디 기가 그들의 특정 기능에 대해 독립적으로 제조 및 최적화된 후, 이상적으로 작용하는 완전한 표면 리간드로 결합된다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 하나 이상의 유기 중합체 리간드를 포함한다. 적합한 리간드는 낮은 산소 투과성 (permeability) 을 갖는 효율적이고 강한 결합 양자점 캡슐화 (encapsulation) 을 제공하고; 불연속 이중 상 또는 다중 상 매트릭스를 형성하기 위해 매트릭스 재료에서 도메인으로 침전 또는 편석되고; 매트릭스 재료 전체에 유리하게 분산되고; 그리고 상업적으로 이용 가능한 재료들이거나 또는 상업적으로 이용 가능한 재료들로부터 쉽게 제형화될 수 있다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복시, 티올, 포스핀 또는 포스핀 옥사이드 기를 포함한다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복시 기를 포함한다. 본 명세서에 사용된 바처럼, "카르복시" 는 -COOH, -COOR^A, OC(O)H, -OC(O)R^A 와 같은 탄소-산소 이중 결합을 함유하는 기를 지칭하고, 여기서 R^A 는 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 이들 각각은 선택적으로 치환될 수 있다. 일부 실시형태에서, 카르복시는 카르복실 산, 디카르복실 산, 폴리카르복실 산 또는 카르복실레이트이다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복실 산 기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복실 산 기를 포함하고 카르복실 산은 카프릴 산, 카프르 산, 라우르 산, 미리스트 산 또는 팔미트 산이다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복실레이트이다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 카르복실레이트를 포함하고 카르복실레이트는 카르복시알킬이다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 포스핀 기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 포스핀 기를 포함하고 그 포스핀 기는 트리헥실포스핀, 트리옥틸포스핀 (TOP) 또는 트리데실포스핀이다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 포스핀 옥사이드 기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 포스핀 옥사이드 기를 포함하고 그 포스핀 옥사이드는 트리헥실포스핀 옥사이드, 트리옥틸포스핀 옥사이드(TOPO) 또는 트리데실포스핀 옥사이드이다.

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드

나노구조체의 안정화에 사용된 리간드는 일반적으로 나노결정의 양이온 및 음이온에 결합되는 중성 L-형 및 양이온성 성분에 선택적으로 결합하는 X-형 리간드의 그룹에 속한다. L-형 리간드는 그들의 고립 쌍을 표면 금속 원자에 공여하여, 여격 (배위 공유) 결합을 확립한다. L-형 리간드의 예는 아민, 티올, 포스핀 및 포스핀 옥사이드이다. X-형 리간드는 통상적으로 양자점 표면에서 양으로 하전된 부위에 결합하는 1가 원자이다. X-형 리간드의 예는 카르복실레이트, 포스포네이트 및 티올레이트이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 폴리(알킬렌 옥사이드) 백본을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 2 개의 관능기: 하나는 폴리(알킬렌 옥사이드) 백본의 헤드에 부착된 것과 하나는 폴리(알킬렌 옥사이드) 백본의 테일에 부착된 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 관능기는 중성 L-형 결합 리간드 (예를 들어, R-COOH) 로서 II-VI 나노결정 표면에 결합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 관능기는 전자 공여 X-형 리간드 (예를 들어, R-COO^-) 로서 II-VI 나노결정 표면에 결합할 수 있다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 말단 단부들에 부착된 적어도 2개의 관능기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 적어도 2 개의 관능기는 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 이다. 일부 실시형태에서, 적어도 2 개의 관능기는 상이하다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 관능기는 -OH 이고 적어도 하나의 관능기는 -CO₂H 이다. 일부 실시형태에서, 하나의 관능기는 -OH 이고 2 개의 관능기는 -CO₂H 이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 관능기 말단화 폴리(알킬렌 옥사이드) 의 혼합물, 알킬렌 옥사이드의 공중합체 및 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 는 알킬렌 옥사이드의 공중합체를 포함한다. 일부 실시형태에서, 공중합체는 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체이다. 일부 실시형태에서, 블록 공중합체는 이중 블록 공중합체 또는 삼중 블록 공중합체이다. 일부 실시형태에서, 공중합체는 프로필렌 옥사이드 (PO), 에틸렌 옥사이드 (EO), 또는 PO와 EO의 혼합물에 기초한다. 일부 실시형태에서, 공중합체는 PO 와 EO의 혼합물이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 랜덤 공중합체, 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 이중 블록 공중합체, 폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드) 삼중 블록 공중합체, 폴리(프로필렌 옥사이드)-폴리(에틸렌 옥사이드)-폴리(프로필렌 옥사이드) 삼중 블록 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 PO 와 EO의 공중합체를 포함한다. 일부 실시형태에서, 에틸렌 옥사이드 기 대 프로필렌 옥사이드 기의 비는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드가 높은 정도의 친수성을 갖도록 충분히 높다. 일부 실시형태에서, 에틸렌 옥사이드 기 대 프로필렌 옥사이드 기의 비는 리간드가 원하는 탄력성 (resiliency) 을 가질 정도로 충분히 낮다. 일부 실시형태에서, 에틸렌 옥사이드 기:프로필렌 옥사이드 기의 비는 약 15:1 내지 약 1:15, 약 15:1 내지 약 1:10, 약 15:1 내지 약 1:5, 약 10:1 내지 1:15, 약 10:1 내지 1:10, 약 10:1 내지 1:5, 약 5:1 내지 1:15, 약 5:1 내지 1:10, 또는 약 5:1 내지 1:5 이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 의 구조를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, x는 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5, 5 내지 100, 5 내지 50, 5 내지 20, 5 내지 10, 10 내지 100, 10 내지 50, 10 내지 20, 20 내지 100, 20 내지 50, 또는 50 내지 100 이다. 일부 실시형태에서, x 는 10 내지 50 이다. 일부 실시형태에서, x 는 10 내지 20 이다.

일부 실시형태에서, y 는 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5, 5 내지 100, 5 내지 50, 5 내지 20, 5 내지 10, 10 내지 100, 10 내지 50, 10 내지 20, 20 내지 100, 20 내지 50, 또는 50 내지 100 이다. 일부 실시형태에서, y 는 1 내지 20 이다. 일부 실시형태에서, y 는 1 내지 10 이다.

일부 실시형태에서, x 대 y의 비는 약 15:1 내지 약 1:15, 약 15:1 내지 약 1:10, 약 15:1 내지 약 1:5, 약 10:1 내지 1:15, 약 10:1 내지 1:10, 약 10:1 내지 1:5, 약 5:1 내지 1:15, 약 5:1 내지 1:10, 또는 약 5:1 내지 1:5 이다.

일부 실시형태에서, R^1A 는 H 이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 C_1-20알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 C_1-10알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 -CH₃ 이다.

일부 실시형태에서, R^1B 는 H 이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-20알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-10알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 -CH₃ 이다.

일부 실시형태에서, R^1A 는 H 이고, R^1B 는 -CH₃이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 -CH₃ 이고 R^1B 는 H 이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 H 이고, R^1B 는 H 이다. 일부 실시형태에서, R^1A 는 -CH₃ 이고 R^1B 는 -CH₃ 이다.

일부 실시형태에서, X₁ 는 선형 C_1-20 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 선형 C_1-10 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 선형 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 분지형 C_1-20 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 분지형 C_1-10 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 분지형 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 분지형 C₄ 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -OH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -SH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -NH₂ 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -CO₂H 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -P(O)(OH)₂ 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -P(O)OH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 적어도 하나의 -SO₃H 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₁ 는 2 개의 -CO₂H 로 치환된다.

일부 실시형태에서, X₂ 는 C_1-12 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₂ 는 C_1-10 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₂ 는 C_1-5 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₂ 는 -CH₂CH₂CH₂- 이다.

일부 실시형태에서, X₃ 는 결합이다. 일부 실시형태에서, X₃ 는 C_1-20 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₃ 는 C_1-10 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₃ 는 C_1-5 알킬렌이다. 일부 실시형태에서, X₃ 는 -CH₂CH₂- 이다.

일부 실시형태에서, X₄ 는 결합이다. 일부 실시형태에서, X₄ 는 -O- 이다. 일부 실시형태에서, X₄ 는 -OC(=O)- 이다. 일부 실시형태에서, X₄ 는 아미도이다. 일부 실시형태에서, X₄ 는 -NHC(=O)- 이다.

일부 실시형태에서, X₅ 는 선형 C_1-20 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 선형 C_1-10 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 선형 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 선형 C₂ 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 분지형 C_1-20 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 분지형 C_1-10 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 분지형 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -OH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -SH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -NH₂ 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -CO₂H 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -P(O)(OH)₂ 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -P(O)OH 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 적어도 하나의 -SO₃H 로 치환된다. 일부 실시형태에서, X₅ 는 하나의 -OH 로 치환된다.

일부 실시형태에서, X₁ 이 식 I 에서 2 개의 -CO₂H 에 의해 치환되는 분지형 C₄ 알킬인 경우, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 의 구조를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;

X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;

X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고

일부 실시형태에서, R^1B 는 H 이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-20 알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-10알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 C_1-5 알킬이다. 일부 실시형태에서, R^1B 는 -CH₃ 이다.

일부 실시형태에서, 식 I 에서 X₃ 가 결합이고, X₄ 가 결합이고, X₅ 가 하나의 -OH 로 치환된 선형 C₂ 알킬인 경우, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 III 의 구조를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 0 내지 100 이고;

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;

X₂ 는 C_1-12 알킬렌이다.

일부 실시형태에서, 식 I 에서 X₁ 이 2 개의 -CO₂H 로 치환된 분지형 C₄ 알킬이고, X₂ 가 C₃ 알킬렌이고, R^1A 가 -H 이고, R^1B 가 -H 이고, X₃ 가 결합이고, X₄ 가 결합이고, X₅ 는 하나의 -OH 로 치환된 선형 C₂ 알킬인 경우, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 IV 의 구조를 갖고

식 중,

x 는 1 내지 100 이다.

일부 실시형태에서, x 는 1 내지 50 이다. 일부 실시형태에서, x 는 1 내지 20 이다. 일부 실시형태에서, x 는 10 내지 20 이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 스킴 1 에 나타낸 반응에 의해 히드록시-말단화 중합체로부터 제조된다.

스킴 1

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 1 내지 100 이고;

n 는 1 내지 11 이고; 그리고

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이다.

일부 실시형태에서, y 는 1 내지 100, 1 내지 50, 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5, 5 내지 100, 5 내지 50, 5 내지 20, 5 내지 10, 10 내지 100, 10 내지 50, 10 내지 20, 20 내지 100, 20 내지 50, 또는 50 내지 100 이다. 일부 실시형태에서, y 는 1 내지 20 이다.

일부 실시형태에서, n 은 1 내지 11 이다. 일부 실시형태에서, n 은 1 내지 10 이다. 일부 실시형태에서, n 은 1 내지 5 이다. 일부 실시형태에서, n 은 2 이다.

일부 실시형태에서, 알릴옥시-말단화 중합체는 상업적으로 이용가능한 알릴옥시-말단화 폴리에틸렌 옥사이드 중합체이다. 일부 실시형태에서, 스킴 1 의 알릴옥시-말단화 중합체는 y = 0, R^1A = H, 및 R^1B=H, 및 2-6 EO 를 갖고 Gelest, Inc. 에서 입수 가능하다. 일부 실시형태에서, 스킴 1 의 알릴옥시-말단화 중합체는 y = 0, R^1A = H, 및 R^1B=H, 및 1-4 EO 를 갖고 Gelest, Inc. 에서 입수 가능하다. 일부 실시형태에서, 스킴 1 의 알릴옥시-말단화 중합체는 y = 0, R^1A = H, 및 R^1B=H, 및 6-9 EO 를 갖고 Gelest, Inc. 에서 입수 가능하다.

일부 실시형태에서, 알릴옥시-말단화 폴리에틸렌 옥사이드 중합체는 폴리에틸렌글리콜을 알릴 할라이드 또는 알릴알킬 할라이드와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 실시형태에서, 폴리에틸렌글리콜 알켄은 미국 특허 제 7,718,577 호에 개시된 방법에 따라 제조된다. 미국 특허 제 7,718,577 호는 스킴 2에 나타낸 하기 합성 절차를 개시한다.

스킴 2

여기서,

a 는 1 내지 11 이고, b 는 1 내지 100 이고; 그리고

X 는 알릴 할라이드 또는 알릴알킬 할라이드이다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 스킴 3 에 나타낸 반응에 의해 카르복실 산-말단화 중합체로부터 제조된다.

스킴 3

식 중,

x 는 1 내지 100 이고;

y 는 1 내지 100 이고;

n 은 1 내지 11 이고;

p 는 1 내지 4 이고; 그리고

R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이다.

일부 실시형태에서, n 은 1 내지 11 이다. 일부 실시형태에서, n 은 1 내지 10 이다. 일부 실시형태에서, 1 은 1 내지 5 이다. 일부 실시형태에서, n 은 2 이다.

일부 실시형태에서, 카르복실 산-말단화 폴리에틸렌 옥사이드 중합체는 폴리에틸렌글리콜을 알릴 할라이드 또는 알릴알킬 할라이드와 반응시킴으로써 제조된다. 일부 실시형태에서, 폴리에틸렌글리콜 알켄은 미국 특허 제 7,718,577 호에 개시된 방법에 따라 제조된다. 미국 특허 제 7,718,577 호는 스킴 4에 나타낸 하기 합성 절차를 개시한다.

스킴 4

여기서,

b 는 1 내지 100 이고;

n 는 1 내지 11 이고; 그리고

p 는 1 내지 4 이다.

리간드 교환

일부 실시형태에서, 본 발명은 나노구조체 상에서 리간드를 교환하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 점 상의 제 1 리간드는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드와 교환된다. 기들 중 적어도 하나의 관능기는 나노구조체의 본래의 소수성 리간드를 대신하고 나노결정 표면 상으로 리간드의 안정적인 앵커링 (anchoring) 을 제공한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는 나노구조체 상에서 리간드를 교환하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 상의 제 1 리간드는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드와 교환된다. 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 적어도 하나의 관능기는 나노구조체에 비공유적으로 결합된 본래의 소수성 리간드를 대신하고 나노구조체 표면에의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 안정적인 앵커링을 제공한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법에 관한 것이다. 일부 실시형태에서, 제 2 리간드는 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드이다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 본 개시는

나노구조체들에 비공유적으로 결합된 제 1 리간드 및 제 2 리간드인 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 갖는 나노구조체들의 집단을 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여, 제 2 리간드가 제 1 리간드를 대신하고 상기 나노구조체에 비공유적으로 결합되도록 하는 단계를 포함하는 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법에 관한 것이다.

일부 실시형태에서, 혼합된 반응 혼합물은 실질적으로 용매가 없다. 일부 실시형태에서, 혼합된 반응 혼합물은 용매가 없다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 용매가 없음" 은, 혼합된 반응 혼합물이 2 중량 % 미만의 용매를 함유하는 것으로 의도된다. 일부 실시형태에서, 혼합된 반응 혼합물은 1 중량 % 미만, 0.5 중량 % 미만, 또는 0.1 중량 % 미만의 용매를 함유한다. 용매 리간드 대체는 제 2 리간드가 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드일 때 수행될 수도 있고 여기서 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 100 ℃ 미만의 T_g 그리고 약 1000cSt 미만의 점도를 갖는다 (참조에 의해 본원에 전부 원용된 미국 특허 제 9,005,480 호 참조).

일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 나노구조체에 공유 결합된다. 일부 실시형태에서, 제 1 리간드는 나노구조체에 비공유 결합된다.

일부 실시형태에서, 제 2 리간드는 나노구조체에 공유 결합된다. 일부 실시형태에서, 제 2 리간드는 나노구조체에 비공유 결합된다.

일부 실시형태에서, 혼합은 약 0℃ 내지 약 200℃, 약 0℃ 내지 약 150℃, 약 0℃ 내지 약 100℃, 약 0℃ 내지 약 80℃, 약 20℃ 내지 약 200℃, 약 20℃ 내지 약 150℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 약 80℃ 내지 약 200℃, 약 80℃ 내지 약 150℃, 약 80℃ 내지 약 100℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 150℃, 또는 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행된다. 일부 실시형태에서, 혼합은 약 50℃ 내지 약 100℃의 온도에서 수행된다. 일부 실시형태에서, 혼합은 약 80℃의 온도에서 수행된다.

일부 실시형태에서, 혼합은 약 1 분 내지 약 6 시간, 약 1 분 내지 약 2 시간, 약 1 분 내지 약 1 시간, 약 1 분 내지 약 40 분, 약 1 분 내지 약 30 분, 약 1 분 내지 약 20 분, 약 1 분 내지 약 10 분, 약 10 분 내지 약 6 시간, 약 10 분 내지 약 2 시간, 약 10 분 내지 약 1 시간, 약 10 분 내지 약 40 분, 약 10 분 내지 약 30 분, 약 10 분 내지 약 20 분, 약 20 분 내지 약 6 시간, 약 20 분 내지 약 2 시간, 약 20 분 내지 약 1 시간, 약 20 분 내지 약 40 분, 약 20 분 내지 약 30 분, 약 30 분 내지 약 6 시간, 약 30 분 내지 약 2 시간, 약 30 분 내지 약 1 시간, 약 30 분 내지 약 40 분, 약 40 분 내지 약 6 시간, 약 40 분 내지 약 2 시간, 약 40 분 내지 약 1 시간, 약 1 시간 내지 약 6 시간, 약 1 시간 내지 약 2 시간, 또는 약 2 시간 내지 약 6 시간의 기간 동안 수행된다. 일부 실시형태에서, 혼합은 약 40 분 내지 약 2 시간의 기간 동안 수행된다. 일부 실시형태에서, 혼합은 약 1시간의 기간 동안 수행된다.

일부 실시형태에서, 반응 혼합물은 용매를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 용매는 클로로포름, 아세톤, 부타논, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 모노메틸 에테르 글리콜 에스테르, 감마-부티로락톤, 메틸아세트-3-에틸 에테르, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 프로판디올 모노메틸 에테르, 프로판디올 모노메틸 에테르 아세테이트, 시클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 알코올 및 이들의 조합로 이루어진 군에서 선택된다. 일부 실시형태에서, 용매는 톨루엔이다.

양자점 대 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 비는 원하는 파장에서 스톡 용액의 광학 밀도를 측정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 5.0 mg/mL/OD₄₆₀의 리간드 비를 달성하기 위해, (1 cm 경로 길이 큐벳에서 460 nm의 파장으로 측정된) 광학 밀도가 10 인 양자점의 스톡 용액 4.0 mL 를 200 mg 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드와 조합할 수 있다. 그리고, 2.5 mg/mL/OD₄₆₀의 리간드 비를 달성하기 위해, (1 cm 경로 길이 큐벳에서 460 nm 의 파장으로 측정된) 광학 밀도가 10 인 양자점의 스톡 용액 4.0 mL 를 100 mg 의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드와 조합할 수 있다.

일부 실시형태에서, (약 450 nm 내지 약 600 nm의 파장에서) 광학 밀도에 의해 측정된 양자점 대 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 비는 약 0.25 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 또는 약 5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL 이다. 일부 실시형태에서, (약 460 nm 의 파장에서) 광학 밀도에 의해 측정된 양자점 대 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 비는 약 0.25 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 또는 약 5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL 이다.

일부 실시형태에서, (약 600 nm 내지 약 750 nm의 파장에서) 광학 밀도에 의해 측정된 양자점 대 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 비는 약 0.25 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 0.25 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 약 0.5 mg/mL 내지 약 1 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 10 mg/mL, 약 1 mg/mL 내지 약 5 mg/mL, 또는 약 5 mg/mL 내지 약 10 mg/mL 이다.

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에 의해 대신된 제 1 리간드의 퍼센트는 ¹H NMR에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드에 의해 대신되는 제 1 리간드의 몰 퍼센트는 약 20% 내지 약 100%, 약 20% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 40%, 약 25% 내지 약 100%, 약 25% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 60%, 약 25% 내지 약 40%, 약 30% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 80%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 100%, 약 60% 내지 약 80%, 또는 약 80% 내지 약 100% 이다.

나노구조체들의 집단에서 나노구조체에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 퍼센트는 ¹H NMR 에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노구조체에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 몰 퍼센트는 약 20% 내지 약 100% 이며, 약 20% 내지 약 100%, 약 20% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 40%, 약 25% 내지 약 100%, 약 25% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 60%, 약 25% 내지 약 40%, 약 30% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 80%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 100%, 약 60% 내지 약 80%, 또는 약 80% 내지 약 100% 이다.

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들의 집단에서의 나노구조체들의 퍼센트는 ¹H NMR에 의해 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들의 적어도 하나의 집단에 결합된 리간드들의 몰 퍼센트는 약 20% 내지 약 100% 이며, 약 20% 내지 약 100%, 약 20% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 40%, 약 25% 내지 약 100%, 약 25% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 60%, 약 25% 내지 약 40%, 약 30% 내지 약 100%, 약 30% 내지 약 80%, 약 30% 내지 약 60%, 약 30% 내지 약 40%, 약 40% 내지 약 100%, 약 40% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 100%, 약 60% 내지 약 80%, 또는 약 80% 내지 약 100% 이다.

유기 수지

일부 실시형태에서, 나노구조체들은 유기 수지에 분산된다. 적합한 유기 수지는 나노구조체 조성물을 제조 및 저장하는 데 사용되는 조건하에서 나노구조체들과 실질적으로 비반응성이지만, 중합체 및/또는 상호 침투 네트워크 (interpenetrating network) 를 형성하기 위한 반응을 받을 수 있다.

필름의 성능 및 대기/열적 안정성은 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드의 2 가지 설계 특징들에 의해 향상된다: (1) 리간드로 하여금 가교된 매트릭스의 일부가 될 수 있게 하는 반응성 말단 기; 및 (2) 바이덴테이트 리간드의 사용을 통해 양자점 표면에의 더 강한 결합.

히드록실 기로 리간드를 캡핑하면 히드록실 기로 하여금 에폭시드 수지와 반응하여 밀한 가교 네트워크를 형성할 수 있게 한다. 히드록실 기와 에폭시드의 반응의 일례는 스킴 5 에 제시되어 있다.

스킴 5

일부 실시형태에서, 유기 수지는 라디칼 중합 반응을 받을 수 있다. 일부 실시형태에서, 유기 수지는 하나 이상의 단량체를 포함한다. 일부 실시형태에서, 유기 수지는 하나 이상의 올리고머를 포함한다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 라디칼 중합성 기를 갖는다. 일부 실시형태에서, 라디칼 중합성 기는 에틸렌성 불포화 기이다. 일부 실시형태에서, 에틸렌성 불포화 기는 아크릴로일옥시기, 아크릴릴옥시알킬기, 메타크릴릴옥시기, 메타크릴릴옥시알킬기, 아크릴아미드기, 메타크릴아미드기, 비닐옥시기, 비닐 카보네이트기, O-비닐 카바메이트기, N-비닐 카바메이트기, 방향족 비닐기 또는 비닐기이다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 단일 아크릴레이트 화합물 또는 상이한 아크릴레이트 화합물의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 단관능성, 이관능성, 삼관능성 또는 더 높은 관능성이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 단관능성이다. 일부 실시형태에서, 단관능성 아크릴레이트는 이소보르닐 아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 아크릴레이트, 에톡실화된 페닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 이소데실 아크릴레이트, 트리데실 아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 노닐 페놀 아크릴레이트, 시클릭 트리메틸올프로판 포르말 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시 폴리프로필렌글리콜 아크릴레이트, 히드록시에틸 아크릴레이트, 히드록시프로필 아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 에톡실화 o-페닐페놀 아크릴레이트, N-[2-(아크릴로일옥시)에틸]프탈이미드, 2-아크릴로일옥시에틸 숙시네이트 또는 글리시딜 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 단관능성 아크릴레이트는 이소보르닐 아크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 이관능성이다. 일부 실시형태에서, 이관능성 아크릴레이트는 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트 (SARTOMER® 833s), 디옥산 글리세롤 디아크릴레이트 (SARTOMER® CD 536), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 (SARTOMER® 238), 에톡실화 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 3-메틸 1,5-펜탄디올 디아크릴레이트 (SARTOMER® 341), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트 (SARTOMER® 306), 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트 (SARTOMER® 247), 프로폭실화 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 디메틸올트리시클로데칸 디아크릴레이트 (KAYARAD® R-684), 1,4-디히드록시메틸시클로헥산 디아크릴레이트, 2,2-비스(4-히드록시-시클로헥실)프로판 디아크릴레이트, 비스(4-히드록시시클로헥실)메탄 디아크릴레이트, 히드록시 피발산 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 또는 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 이관능성 아크릴레이트는 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 방향족 이관능성 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 방향족 이관능성 아크릴레이트는 비스페놀 A 폴리에틸렌 글리콜 디에테르 디아크릴레이트 (KAYARAD® R-551), 2,2'-메틸렌비스[p-페닐렌폴리(옥시에틸렌)옥시]디에틸 디아크릴레이트 (KAYARAD® R-712), 히드로퀴논 디아크릴레이트, 4,4'-디히드록시바이페닐 디아크릴레이트, 비스페놀 A 디아크릴레이트, 비스페놀 F 디아크릴레이트, 비스페놀 S 디아크릴레이트, 에톡실화 또는 프로폭실화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡실화 또는 프로폭실화 비스페놀 F 디아크릴레이트, 에톡실화 또는 프로폭실화 비스페놀 S 디아크릴레이트 또는 비스페놀-A 에폭시 디아크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 폴리에틸렌 이관능성 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 폴리에틸렌글리콜 이관능성 아크릴레이트는 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트 (SARTOMER® 268), 폴리에틸렌글리콜 (200) 디아크릴레이트 (SARTOMER® 259), 폴리에틸렌글리콜 (400) 디아크릴레이트 (SARTOMER® 344) 이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 삼관능성 아크릴레이트 또는 훨씬 더 높은 관능성을 갖는 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 헥산-2,4,6-트리올 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 1,1,1-트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 글리세롤 트리아크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 1,1,1-트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 비스트리메틸롤프로판 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 모노히드록시트리아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 모노히드록시펜타아크릴레이트, 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 (SARTOMER® 399), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트 (SARTOMER® 444), 펜타에리트리톨 테트라크릴레이트 (SARTOMER® 295), 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트 (SARTOMER® 351), 트리스(2-아크릴옥시 에틸) 이소시아누레이트 트리아크릴레이트 (SARTOMER® 368), 에톡실화된 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트 (SARTOMER® 454), 또는 디펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트 에스테르 (SARTOMER® 9041) 이다. 일부 실시형태에서, 아크릴레이트는, 아크릴 산과, 3개의 히드록시 기를 함유하는 페놀 또는 크레졸 노볼락 (페놀-포름알데하이드 축합 중합체) 및 3가 페놀의 트리글리시딜 에테르의 방향족 트리아크릴레이트 반응 생성물이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 다관능 우레탄 아크릴레이트이다. 우레탄 아크릴레이트는, 예를 들어, 히드록시-말단화 폴리우레탄을 아크릴산과 반응시키거나, 또는 이소시아네이트-말단화 프레폴리머를 히드록시알킬 아크릴레이트와 반응시켜 우레탄 아크릴레이트를 제공하는 것에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 우레탄 아크릴레이트는 폴리에스테르 디올, 지방족 이소시아네이트, 또는 히드록시알킬 아크릴레이트로부터 제조된다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는, 하이버분지형 폴리에스테르 유형을 포함한, 보다 높은 관능성의 아크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 SARTOMER® 로부터 입수 가능한, CN2301, CN2302, CN2303, CN2304 와 같은 상업적으로 입수 가능한 아크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 아크릴레이트는 상업적으로 입수 가능한 아크릴레이트, 예컨대 KAYARAD® D-310, D-330, DPHA-2H, DPHA-2C, DPHA-21, DPCA-20, DPCA-30, DPCA-60, DPCA-120, DN-0075, DN- 2475, T-2020, T-2040, TPA-320, TPA-330 T-1420, PET-30, THE-330, 및 RP-1040 (일본 도쿄의 Nippon Kayaku Co., Ltd. 로 부터 입수 가능); R-526, R-604, R-011, R-300 및 R-205 (일본 도쿄의 Nippon Kayaku Co., Ltd. 로부터 입수 가능); ARONIX® M-210, M-220, M-233, M-240, M-215, M-305, M-309, M-310, M-315, M-325, M-400, M-6200, 및 M-6400 (일본 도쿄의 Toagosei Chemical Industry Co., Ltd. 로부터 입수 가능); 라이트 아크릴레이트 BP-4EA, BP-4PA, BP-2EA, BP-2PA, 및 DCP-A (일본 오사카의 Kyoeisha Chemical Industry Co., Ltd. 로부터 입수 가능); 뉴 프론티어 BPE-4, TEICA, BR-42M, 및 GX-8345 (일본 도쿄의 Daichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. 로부터 입수 가능); ASF-400 (일본 도쿄의 Nippon Steel Chemical Co., Ltd. 로부터 입수 가능); 리폭시 SP-1506, SP-1507, SP-1509, VR-77, SP-4010 및 SP-4060 (일본 도쿄의 Showa Highpolymer Co., Ltd. 로부터 입수 가능); NK 에스테르 A-BPE-4 (일본 와카야마의 Shin-Nakamura Chemical Industry Co., Ltd. 로부터 입수 가능); SA-1002 (일본 도쿄의 Mitsubishi Chemical Co., Ltd. 로부터 입수 가능); 또는 비스코트-195, 비스코트-230, 비스코트-260, 비스코트-310, 비스코트-214HP, 비스코트-295, 비스코트-300, 비스코트-360, 비스코트-GPT, 비스코트-400, 비스코트-700, 비스코트-540, 비스코트-3000, 및 비스코트-3700 (일본 오사카의 Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. 로부터 입수 가능) 이다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 메타크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 단일의 메타크릴레이트 화합물 또는 상이한 메타크릴레이트 화합물의 혼합물이다. 일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 단관능성, 이관능성, 삼관능성, 또는 그 이상의 관능성이다.

일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 단관능성이다. 일부 실시형태에서, 단관능성 메타크릴레이트는 이소보르닐 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸르일 메타크릴레이트, 에톡실화된 페닐 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 카프로락톤 메타크릴레이트, 노닐 페놀 메타크릴레이트, 시클릭 트리메틸롤프로판 포르말 메타크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 메타크릴레이트, 메톡시 폴리프로필렌글리콜 메타크릴레이트, 히드록시에틸 메타크릴레이트, 히드록시프로필 메타크릴레이트, 또는 글리시딜 메타크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 지방족 또는 지환족 이관능성 메타크릴레이트, 예컨대 1,4-디히드록시메틸시클로헥산 디메타크릴레이트, 2,2-비스(4-히드록시-시클로헥실)프로판 디메타크릴레이트, 비스(4-히드록시시클로헥실)메탄 디메타크릴레이트, 또는 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 방향족 이관능성 메타크릴레이트, 예컨대 에톡실화된 (2) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 10 IK), 에톡실화된 (2) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 348L), 에톡실화된 (3) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 348C), 에톡실화된 (4) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 150), 에톡실화된 (4) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 540), 에톡실화된 (10) 비스페놀 A 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 480), 히드로퀴논 디메타크릴레이트, 4,4'-디히드록시바이페닐 디메타크릴레이트, 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 비스페놀 F 디메타크릴레이트, 비스페놀 S 디메타크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 비스페놀 F 디메타크릴레이트, 또는 에톡실화된 또는 프로폭실화된 비스페놀 S 디메타크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 삼관능성 메타크릴레이트 또는 더 높은 관능성을 가진 메타크릴레이트, 예컨대 트리시클로데칸 디메탄올 디메타크릴레이트 (SARTOMER® 834), 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 (SARTOMER® 350), 테트라메틸롤메탄 테트라메타크릴레이트 (SARTOMER® 367), 헥산-2,4,6-트리올 트리메타크릴레이트, 글리세롤 트리메타크릴레이트, 1,1,1-트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 글리세롤 트리메타크릴레이트, 에톡실화된 또는 프로폭실화된 1,1,1-트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 비스트리메틸롤프로판 테트라메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 모노히드록시트리아크릴레이트, 또는 디펜타에리트리톨 모노히드록시펜타메타크릴레이트이다.

일부 실시형태에서, 메타크릴레이트는 방향족 삼관능성 메타크릴레이트이다. 일부 실시형태에서, 방향족 삼관능성 메타크릴레이트는, 메타크릴산과, 3개의 히드록시기를 포함하는 페놀 또는 크레졸 노볼락과 3가 페놀의 트리글리시딜 에테르의 반응 생성물이다. 일부 실시형태에서, 방향족 트리메타크릴레이트는 메타크릴산과, 3개의 히드록시기를 포함하는 페놀 또는 크레졸 노볼락과 3가 페놀의 트리글리시딜 에테르의 반응 생성물이다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 이소보르닐 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 트리시클로데칸 디메탄올 디아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트, 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 및 이들의 조합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 에폭시 단량체이다. 일부 실시형태에서, 에폭시 단량체는 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 시클로헥센 옥사이드, 리모넨 디옥사이드, 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 글리시딜 아크릴레이트 에스테르, 글리시딜 메타크릴레이트 에스테르, α-에틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-프로필 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, 아크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 메타크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, 메타크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, α-에틸 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, 또는 p-비닐 벤질 글리시딜 에테르이다. 일부 실시형태에서, 에폭시 단량체는 리모넨 디옥사이드이다.

일부 실시형태에서, 유기 수지는 옥세탄 단량체이다. 일부 실시형태에서, 옥세탄 단량체는 디옥세타닐 에테르, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3,3-디메틸 옥세탄, 3,3-(히드록시메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-(니트라토메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(히드록시메틸) 옥세탄, 3,3-비스(클로로메틸) 옥세탄, 3,3-(아지도메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(아지도메틸) 옥세탄, 3-메틸 니트로아미노메틸-옥세탄, 3,3-비스(메틸 니트라미노메틸) 옥세탄, 3,3-(디플루오로아미노메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(디플루오로 아미노메틸) 옥세탄, 3-히드록시-옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 또는 비스[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸 에테르이다. 일부 실시형태에서, 옥세탄 단량체는 디옥세타닐 에테르이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 적어도 1 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 3, 3 내지 5, 3 내지 4, 또는 4 내지 5 종의 유기 수지를 포함한다.

유기 수지는 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 유기 수지는 나노구조체와 비교하여, 더 많거나, 약 동일하거나 또는 더 적은 양 (중량/중량) 으로 존재할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유기 수지 대 나노구조체의 중량비는 약 1000:1 내지 약 1:1000, 약 1000:1 내지 약 1:500, 약 1000:1 내지 약 1:200, 약 1000:1 내지 약 1:100, 약 1000:1 내지 약 1:50, 약 1000:1 내지 약 1:10, 약 1000:1 내지 약 1:1, 약 500:1 내지 약 1:1000, 약 500:1 내지 약 1:500, 약 500:1 내지 약 1:200, 약 500:1 내지 약 1:100, 약 500:1 내지 약 1:50, 약 500:1 내지 약 1:10, 약 500:1 내지 약 1:1, 약 200:1 내지 약 1:1000, 약 200:1 내지 약 1:500, 약 200:1 내지 약 1:200, 약 200:1 내지 약 1:100, 약 200:1 내지 약 1:50, 약 200:1 내지 약 1:10, 약 200:1 내지 약 1:1, 약 100:1 내지 약 1:1000, 약 100:1 내지 약 1:500, 약 100:1 내지 약 1:200, 약 100:1 내지 약 1:100, 약 100:1 내지 약 1:50, 약 100:1 내지 약 1:10, 약 100:1 내지 약 1:1, 약 50:1 내지 약 1:1000, 약 50:1 내지 약 1:500, 약 50:1 내지 약 1:200, 약 50:1 내지 약 1:100, 약 50:1 내지 약 1:50, 약 50:1 내지 약 1:10, 약 50:1 내지 약 1:1, 약 10:1 내지 약 1:1000, 약 10:1 내지 약 1:500, 약 1:10, 내지 약 1:200, 약 10:1 내지 약 1:100, 약 10:1 내지 약 1:50, 약 10:1 내지 약 1:10, 약 10:1 내지 약 1:1 이다. 일부 실시형태에서, 유기 수지 대 나노구조체의 중량비는 약 1000:1, 약 500:1, 약 200:1, 약 100:1, 약 50:1, 약 10:1, 약 1:1, 약 1:10, 약 1:50, 약 1:100, 약 1:200, 약 1:500, 또는 약 1:1000 이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서의 유기 수지의 중량 퍼센트는 약 0.01% 내지 약 99%, 약 0.01% 내지 약 95%, 약 0.01% 내지 약 90%, 약 0.01% 내지 약 80%, 약 0.01% 내지 약 70%, 약 0.01% 내지 약 60%, 약 0.01% 내지 약 50%, 약 0.01% 내지 약 25%, 약 0.01% 내지 약 20%, 약 0.01% 내지 약 15%, 약 0.01% 내지 약 10%, 약 0.01% 내지 약 5%, 약 0.01% 내지 약 2%, 약 0.01% 내지 약 1%, 약 1% 내지 약 99%, 약 1% 내지 약 95%, 약 1% 내지 약 90%, 약 1% 내지 약 80%, 약 1% 내지 약 70%, 약 1% 내지 약 60%, 약 1% 내지 약 50%, 약 1% 내지 약 25%, 약 1% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 15%, 약 1% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 5%, 약 1%ㄴ 내지 약 2%, 약 2% 내지 약 99%, 약 2% 내지 약 95%, 약 2% 내지 약 90%, 약 2% 내지 약 80%, 약 2% 내지 약 70%, 약 2% 내지 약 60%, 약 2% 내지 약 50%, 약 2% 내지 약 25%, 약 2% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 15%, 약 2% 내지 약 10%, 약 2% 내지 약 5%, 약 5% 내지 약 99%, 약 5% 내지 약 95%, 약 5% 내지 약 90%, 약 5% 내지 약 80%, 약 5% 내지 약 70%, 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 25%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 15%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 99%, 약 10% 내지 약 95%, 약 10% 내지 약 90%, 약 10% 내지 약 80%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 25%, 약 10% 내지 약 20%, 약 10% 내지 약 15%, 약 15% 내지 약 50%, 약 15% 내지 약 25%, 약 15% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 99%, 약 20% 내지 약 95%, 약 20% 내지 약 90%, 약 20% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 70%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 25%, 약 25% 내지 약 99%, 약 25% 내지 약 95%, 약 25% 내지 약 90%, 약 25% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 70%, 약 25% 내지 약 60%, 약 25% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 99%, 약 50% 내지 약 95%, 약 50% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 99%, 약 60% 내지 약 95%, 약 60% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 70%, 약 70% 내지 약 99%, 약 70% 내지 약 95%, 약 70% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 80%, 약 80% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 95%, 약 80% 내지 약 99%, 약 90% 내지 약 95%, 약 90% 내지 약 99%, 또는 약 95% 내지 약 99% 이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 성형품에서의 유기 수지의 중량 퍼센트는 약 0.01% 내지 약 99%, 약 0.01% 내지 약 95%, 약 0.01% 내지 약 90%, 약 0.01% 내지 약 80%, 약 0.01% 내지 약 70%, 약 0.01% 내지 약 60%, 약 0.01% 내지 약 50%, 약 0.01% 내지 약 25%, 약 0.01% 내지 약 20%, 약 0.01% 내지 약 15%, 약 0.01% 내지 약 10%, 약 0.01% 내지 약 5%, 약 0.01% 내지 약 2%, 약 0.01% 내지 약 1%, 약 1% 내지 약 99%, 약 1% 내지 약 95%, 약 1% 내지 약 90%, 약 1% 내지 약 80%, 약 1% 내지 약 70%, 약 1% 내지 약 60%, 약 1% 내지 약 50%, 약 1% 내지 약 25%, 약 1% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 15%, 약 1% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 2%, 약 2% 내지 약 99%, 약 2% 내지 약 95%, 약 2% 내지 약 90%, 약 2% 내지 약 80%, 약 2% 내지 약 70%, 약 2% 내지 약 60%, 약 2% 내지 약 50%, 약 2% 내지 약 25%, 약 2% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 15%, 약 2% 내지 약 10%, 약 2% 내지 약 5%, 약 5% 내지 약 99%, 약 5% 내지 약 95%, 약 5% 내지 약 90%, 약 5% 내지 약 80%, 약 5% 내지 약 70%, 약 5% 내지 약 60%, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 25%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 약 15%, 약 5% 내지 약 10%, 약 10% 내지 약 99%, 약 10% 내지 약 95%, 약 10% 내지 약 90%, 약 10% 내지 약 80%, 약 10% 내지 약 70%, 약 10% 내지 약 60%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 25%, 약 10% 내지 약 20%, 약 10% 내지 약 15%, 약 15% 내지 약 50%, 약 15% 내지 약 25%, 약 15% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 99%, 약 20% 내지 약 95%, 약 20% 내지 약 90%, 약 20% 내지 약 80%, 약 20% 내지 약 70%, 약 20% 내지 약 60%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 25%, 약 25% 내지 약 99%, 약 25% 내지 약 95%, 약 25% 내지 약 90%, 약 25% 내지 약 80%, 약 25% 내지 약 70%, 약 25% 내지 약 60%, 약 25% 내지 약 50%, 약 50% 내지 약 99%, 약 50% 내지 약 95%, 약 50% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 70%, 약 50% 내지 약 60%, 약 60% 내지 약 99%, 약 60% 내지 약 95%, 약 60% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 70%, 약 70% 내지 약 99%, 약 70% 내지 약 95%, 약 70% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 80%, 약 80% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 90%, 약 80% 내지 약 95%, 약 80% 내지 약 99%, 약 90% 내지 약 95%, 약 90% 내지 약 99%, 또는 약 95% 내지 약 99% 이다.

나노구조체 조성물의 제조

본 발명은, 나노구조체들의 적어도 하나의 집단으로서, 상기 나노구조체들은 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 을 포함하는, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단 및 적어도 1 종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하는, 나노구조체 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 하기 단계를 포함하는 나노구조체 조성물의 제조 방법을 제공한다:

(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하는 조성물을 제공하는 단계로서, 상기 나노구조체들은 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는, 상기 조성물을 제공하는 단계; 및

(b) (a) 의 조성물과 적어도 1 종의 유기 수지를 혼합하는 단계.

일부 실시형태에서, 나노구조체들의 집단은 적색, 녹색 또는 청색 광을 방출한다. 일부 실시형태에서, 적색, 녹색 및 청색 광의 각각의 부분은 나노구조체 필름을 포함하는 디스플레이 디바이스에 의해 방출된 백색광에 대해 원하는 백색 점을 달성하도록 제어될 수 있다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체 재료의 적어도 하나의 집단을 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 3, 3 내지 5, 3 내지 4, 또는 4 내지 5 개의 나노구조체 재료들의 집단을 포함한다. 양자점의 집단의 임의의 적합한 비율을 조합하여 원하는 나노구조체 조성물 특성을 생성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 적어도 1 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 내지 5, 1 내지 4, 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 3, 3 내지 5, 3 내지 4, 또는 4 내지 5 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 내지 3, 1 내지 2, 또는 2 내지 3 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 1 종의 유기 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서 나노구조체들의 집단의 중량 퍼센트는, 약 0.001% 내지 약 2%, 약 0.001% 내지 약 1%, 약 0.001% 내지 약 0.5%, 약 0.001% 내지 약 0.1%, 약 0.001% 내지 0.01%, 약 0.01% 내지 약 2%, 약 0.01% 내지 약 1%, 약 0.01% 내지 약 0.5%, 약 0.01% 내지 약 0.1%, 약 0.1% 내지 약 2%, 약 0.1% 내지 약 1%, 약 0.1% 내지 약 0.5%, 약 0.5% 내지 약 2%, 약 0.5% 내지 약 1%, or 약 1% 내지 약 2% 이다. 일부 실시형태에서, 나노구조체는 양자점이다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물에서 유기 수지의 중량 퍼센트는, 약 5% 내지 약 50%, 약 5% 내지 약 40%, 약 5% 내지 약 30%, 약 5% 내지 약 20%, 약 5% 내지 10%, 약 10% 내지 약 50%, 약 10% 내지 약 40%, 약 10% 내지 약 30%, 약 10% 내지 약 20%, 약 20% 내지 약 50%, 약 20% 내지 약 40%, 약 20% 내지 약 30%, 약 30% 내지 약 50%, 약 30% 내지 약 40%, 또는 약 40% 내지 약 50% 이다.

일부 실시형태에서, 적어도 1 종의 유기 수지는 약 100 rpm 내지 약 10,000 rpm, 약 100 rpm 내지 약 5,000 rpm, 약 100 rpm 내지 약 3,000 rpm, 약 100 rpm 내지 약 1,000 rpm, 약 100 rpm 내지 약 500 rpm, 약 500 rpm 내지 약 10,000 rpm, 약 500 rpm 내지 약 5,000 rpm, 약 500 rpm 내지 약 3,000 rpm, 약 500 rpm 내지 약 1,000 rpm, 약 1,000 rpm 내지 약 10,000 rpm, 약 1,000 rpm 내지 약 5,000 rpm, 약 1,000 rpm 내지 약 3,000 rpm, 약 3,000 rpm 내지 약 10,000 rpm, 약 3,000 rpm 내지 약 10,000 rpm, 또는 약 5,000 rpm 내지 약 10,000 rpm 의 교반 속도로 나노구조체들의 적어도 하나의 집단과 혼합된다.

일부 실시형태에서, 적어도 1 종의 유기 수지는 약 -5℃ 내지 약 100℃, 약 -5℃ 내지 약 75℃, 약 -5℃ 내지 약 50℃, 약 -5℃ 내지 약 23℃, 약 23℃ 내지 약 100℃, 약 23℃ 내지 약 75℃, 약 23℃ 내지 약 50℃, 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 50℃ 내지 약 75℃, 또는 약 75℃ 내지 약 100℃의 온도에서 나노구조체들의 적어도 하나의 집단과 혼합된다. 일부 실시형태에서, 적어도 1 종의 유기 수지는 약 23 ℃ 내지 약 50 ℃ 의 온도에서 나노구조체들의 적어도 하나의 집단과 혼합된다.

일부 실시형태에서, 적어도 1 종의 유기 수지는 약 10 분 내지 약 24 시간, 약 10 분 내지 약 20 시간, 약 10 분 내지 약 15 시간, 약 10 분 내지 약 10 시간, 약 10 분 내지 약 5 시간, 약 10 분 내지 약 1 시간, 약 10 분 내지 약 30 분, 약 30 분 내지 약 24 시간, 약 30 분 내지 약 20 시간, 약 30 분 내지 약 15 시간, 약 30 분 내지 약 10 시간, 약 30 분 내지 약 5 시간, 약 30 분 내지 약 1 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 1 시간 내지 약 20 시간, 약 1 시간 내지 약 15 시간, 약 1 시간 내지 약 10 시간, 약 1 시간 내지 약 5 시간, 약 5 시간 내지 약 24 시간, 약 5 시간 내지 약 20 시간, 약 5 시간 내지 약 15 시간, 약 5 시간 내지 약 10 시간, 약 10 시간 내지 약 24 시간, 약 10 시간 내지 약 20 시간, 약 10 시간 내지 약 15 시간, 약 15 시간 내지 약 24 시간, 약 15 시간 내지 약 20 시간, 또는 약 20 시간 내지 약 24 시간 동안 나노구조체들의 적어도 하나의 집단과 혼합된다.

일부 실시형태에서, 혼합은 용매를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 용매는 클로로포름, 아세톤, 부타논, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 모노메틸 에테르 글리콜 에스테르, 감마-부티로락톤, 메틸아세트-3-에틸 에테르, 부틸 카르비톨, 부틸 카르비톨 아세테이트, 프로판디올 모노메틸 에테르, 프로판디올 모노메틸 에테르 아세테이트, 시클로헥산, 톨루엔, 크실렌, 이소프로필 알코올 및 이들의 조합로 이루어진 군에서 선택된다.

나노구조체 조성물의 안정성 증가

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 유기 수지에서 나노구조체들의 집단에 증가된 안정성을 제공하고 연장된 기간 동안 나노구조체의 저장을 허용한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 유기 수지와 저장될 수 있다.

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 유기 수지에서 나노구조체들의 집단에 증가된 안정성을 제공하고 연장된 기간 동안 나노구조체 조성물로 제조된 잉크의 저장을 허용한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 약 30 ℃ 내지 약 90℃의 온도에서 유기 수지와 저장될 수 있다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체로 제조된 잉크는 유기 수지와의 응집에 대한 저항성을 증가시킨다. 이는 나노구조체 조성물이 침전을 시작하기 전에 증가된 농도의 유기 수지가 사용될 수 있게 한다. 일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드 및 유기 수지를 포함하는 나노구조체 조성물로 제조된 잉크는 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 침전 없이 유기 수지와 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 저장될 수 있다.

잉크 내 나노구조체 조성물의 안정성 증가

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 양자점에 더 강하게 결합하고 유기 수지에서 나노구조체들의 집단에 열적 및 환경적 안정성을 증가시키고 나노구조체 조성물로 제조된 잉크의 외부 양자 효율 향상을 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물로 제조된 잉크를 이용하여 만들어진 필름은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 저장될 때 약 1% 내지 약 30% 의 외부 양자 효율 (EQE) 을 나타낸다.

다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 유기 수지에서 나노구조체들의 집단에 증가된 안정성을 제공하고 연장된 기간 동안 나노구조체의 저장을 허용한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 약 30 ℃ 내지 약 90℃의 온도에서 유기 수지와 저장될 수 있다.

일부 실시형태에서, 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들은 유기 수지와의 응집에 대한 저항성을 증가시킨다. 이는 나노구조체 조성물이 침전을 시작하기 전에 증가된 농도의 유기 수지가 사용될 수 있게 한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 침전 없이 유기 수지와 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 저장될 수 있다.

나노구조체 층의 제조

본 발명에 사용된 나노구조체는 임의의 적합한 방법을 사용하여 중합성 매트릭스에 임베딩될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "임베딩된" 은 나노구조체 집단이 매트릭스의 성분의 대부분을 구성하는 중합체로 둘러싸이거나 인케이싱되어 있음을 나타내는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 나노구조체 집단은 매트릭스 전체에 걸쳐 적절하게 균일하게 분포된다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 나노구조체 집단은 애플리케이션-특정적 분포에 따라 분포된다. 일부 실시형태에서, 나노구조체들은 중합체에서 혼합되고 기판의 표면에 도포된다.

나노구조체 조성물은, 페인팅, 스프레이 코팅, 용매 분사, 웨트 코팅, 접착제 코팅, 스핀 코팅, 테이프-코팅, 롤 코팅, 플로우 코팅, 잉크젯 베이퍼 제팅, 드롭 캐스팅, 블레이드 코팅, 미스트 성막, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 당해 분야에 알려진 임의의 적합한 방법에 의해 성막될 수 있다. 바람직하게는, 나노구조체 조성물은 성막 후 경화된다. 적합한 경화 방법는 UV 경화와 같은 광 경화, 및 열적 경화를 포함한다. 전통적인 라미네이트 필름 프로세싱 방법, 테이프-코팅 방법, 및/또는 롤-투-롤 제작 방법이 나노구조체 필름을 형성하는 데에 채용될 수 있다. 나노구조체 조성물은 기판의 원하는 층 상에 직접 코팅될 수 있다. 대안적으로, 나노구조체 조성물은 독립적 요소로서 고체 층으로 형성되고 후속하여 기판 상에 적용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 하나 이상의 배리어 층 상에서 성막될 수 있다.

스핀 코팅

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 스핀 코팅을 이용하여 기판 상에 성막된다. 스핀 코팅에서, 소량의 재료는 전형적으로 진공에 의해 고정되는 스피너 (spinner) 라 불리는 기계에 로딩된 기판의 중앙에 성막된다. 재료를 기판의 중앙으로부터 에지로 퍼지게 하기 위해 원심력을 일으키는 스피너를 통해 기판에 고속의 회전이 가해진다. 대부분의 재료가 스피닝 오프되는 동안, 소정 량이 기판에 남아, 회전이 계속됨에 따라 표면에 재료의 박막이 형성된다. 필름의 최종 두께는 스핀 속도, 가속도, 및 스핀 시간과 같은 스핀 프로세스에 대해 선택된 파라미터에 추가하여 기판 및 성막된 재료의 성질에 의해 결정된다. 전형적인 필름의 경우, 10 내지 60 초의 스핀 시간과 함께 1500 내지 6000 rpm 의 스핀 속도가 사용된다.

미스트 성막

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 미스트 성막 (mist deposition) 을 이용하여 기판 상으로 성막된다. 미스트 성막은 실온 및 대기압에서 발생하고, 프로세스 조건들을 변경함으로써 필름 두께에 대한 정밀한 제어를 허용한다. 미스트 성막 동안, 액체 소스 재료는 매우 미세한 미스트가 되고, 질소 가스에 의해 성막 챔버 내로 운반된다. 미스트는 그 다음에, 필드 스크린과 웨이퍼 홀더 사이의 높은 전압 전위에 의해 웨이퍼 표면으로 이끌려진다. 액적들이 웨이퍼 표면 상에서 합쳐지면, 웨이퍼는 챔버로부터 꺼내어지고 열적으로 경화되어 용매가 증발될 수 있게 한다. 액체 전구체는 성막될 재료와 용매의 혼합물이다. 이것은 압축된 질소 가스에 의해 아토마이저로 운반된다. Price, S.C. 등의, "Formation of Ultra-Thin Quantum Dot Films by Mist Deposition," ESC Transactions 11:89- 94 (2007).

스프레이 코팅

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 스프레이 코팅을 이용하여 기판 상에 성막된다. 스프레이 코팅을 위한 전형적인 장비는 스프레이 노즐, 아토마이저, 전구체 용액 및 캐리어 가스를 포함한다. 스프레이 성막 프로세스에서, 전구체 용액은 캐리어 가스에 의해 또는 아토미제이션 (atomization) (예컨대, 초음파, 에어 블래스트, 정전기) 에 의해 마이크로 크기의 액적으로 분무된다. 아토마이저로부터 나오는 액적은 원하는 바에 따라 제어되고 조절되는 캐리어 가스의 도움으로 노즐을 통해 기판 표면에 의해 가속화된다. 스프레이 노즐과 기판 사이의 상대적인 운동은 기판 상의 전체 커버리지의 목적을 위해 설계에 의해 정의된다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 도포는 용매를 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물의 도포를 위한 용매는 물, 유기 용매, 무기 용매, 할로겐화 유기 용매, 또는 이들의 혼합물이다. 예시적인 용매는, 물, D₂O, 아세톤, 에탄올, 디옥산, 에틸 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 이소프로판올, 아니솔, γ-부티로락톤, 디메틸포름아미드, N-메틸피롤디논, 디메틸아세트아미드, 헥사메틸포스포아미드, 톨루엔, 디메틸술폭사이드, 시클로펜타논, 테트라메틸렌 술폭사이드, 크실렌, ε-카프로락톤, 테트라히드로푸란, 테트라클로로에틸렌, 클로로포름, 클로로벤젠, 디클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 또는 이들의 혼합물을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 열적으로 경화되어 나노구조체 층을 형성한다. 일부 실시형태에서, 그 조성물은 UV 광을 이용하여 경화된다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물은 나노구조체 필름의 배리어 층 상으로 직접 코팅되고, 추가 배리어 층이 후속하여 나노구조체 층 상에 성막되어 나노구조체 필름을 형성한다. 부가된 강도, 안정성, 및 코팅 균일성을 위해, 그리고, 재료 불일치, 에어 버블 형성, 및 배리어 층 재료 또는 다른 재료들의 주름 또는 접힘을 방지하기 위해, 배리어 필름 아래에 지지 기판이 채용될 수 있다. 추가적으로, 최상부 및 저부 배리어 층들 사이에 재료를 밀봉하기 위해 나노구조체 층 위에 바람직하게는 하나 이상의 배리어 층들이 성막된다. 적합하게, 배리어 층들은 라미네이트 필름으로서 성막되고 선택적으로 밀봉되거나 추가로 프로세싱된 다음, 특정 조명 디바이스 내로 나노구조체 필름이 포함될 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 나노구조체 조성물 성막 프로세스는 추가적인 또는 변화된 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 이러한 실시형태들은, (예컨대, 양자점 필름 백색 점를 조정하기 위해) 밝기 및 컬러와 같은 나노구조체 방출 특성들, 그리고 나노구조체 필름 두께 및 다른 특성들의 인-라인 프로세스 조정을 허용할 것이다. 추가적으로, 이들 실시형태들은 제조 동안의 나노구조체 필름 특성들의 주기적 테스팅, 및 정밀한 나노구조체 필름 특성들을 달성하기 위한 임의의 필요한 토글링을 허용할 것이다. 이러한 테스팅 및 조정들은 또한, 나노구조체 필름을 형성함에 있어서 사용될 혼합물들의 각각의 양들을 전자적으로 변화시키기 위해 컴퓨터 프로그램이 채용될 수 있으므로, 프로세싱 라인의 기계적 구성을 변경시키지 않고서, 달성될 수 있다.

배리어 층들

일부 실시형태에서, 나노구조체 성형품은 나노구조체 층의 일측 또는 양측에 배치된 하나 이상의 배리어 층들을 포함한다. 적합한 배리어 층은 고온, 산소 및 습기과 같은 환경 조건으로부터 나노구조체 층 및 나노구조체 성형품을 보호한다. 적합한 배리어 재료는, 소수성이고, 나노구조체 성형품과 화학적으로 그리고 기계적으로 양립가능하며, 광- 및 화학적-안정성을 나타내고, 고온에 견딜 수 있는, 비-황변, 투명 광학 재료를 포함한다. 바람직하게, 하나 이상의 배리어 층들은 나노구조체 성형품에 인덱스-매치 (index-match) 된다. 바람직한 실시형태에서, 나노구조체 성형품 및 하나 이상의 인접하는 배리어 층들의 매트릭스 재료는 유사한 굴절률들을 갖도록 인덱스-매치되어서, 배리어 층를 통해 나노구조체 성형품을 향해 투과하는 광의 대부분이 배리어 층으로부터 나노구조체 층으로 투과되게 한다. 인덱스-매칭 (index-matching) 은 배리어 및 매트릭스 재료들 사이의 계면에서의 광학 손실을 감소시킨다.

배리어 층들은 적절하게 고체 재료들이고, 경화된 액체, 겔, 또는 중합체일 수 있다. 배리어 층들은 특정 애플리케이션에 따라 가요성 또는 비-가요성 재료들을 포함할 수 있다. 배리어 층들은 바람직하게는 평면형 층들이고, 특정 조명 애플리케이션에 의존하여, 임의의 적합한 형상 및 표면 면적 구성을 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 하나 이상의 배리어 층들은 라미네이트 필름 프로세싱 기법들과 양립가능할 것이고, 이에 의해, 나노구조체 층은 적어도 제 1 배리어 층 상에 배치되고, 적어도 제 2 배리어 층은 나노구조체 층 반대 측의 나노구조체 층 상에 배치되어, 하나의 실시형태에 따른 나노구조체 성형품을 형성한다. 적합한 배리어 재료는 당해 분야에 알려져 있는 임의의 적합한 배리어 재료를 포함한다. 예를 들어, 적합한 배리어 재료는 유리, 중합체, 및 산화물을 포함한다. 적합한 배리어 층 재료는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 와 같은 중합체; 산화 규소, 산화 티타늄, 또는 산화 알루미늄과 같은 산화물 (예컨대, SiO₂, Si₂O₃, TiO₂, 또는 Al₂O₃); 및 이들의 적합한 조합물을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다. 바람직하게는, 나노구조체 성형품의 각각의 배리어 층은, 다층 배리어가 배리어 층에서의 핀홀 결함 정렬을 제거하거나 감소시켜 나노구조체 층 내로의 산소 및 수분 침투에 대한 유효한 배리어를 제공하도록, 상이한 재료 또는 조성물을 포함하는 적어도 2 개의 층을 포함한다. 나노구조체 층은, 나노구조체 층의 어느 일측 또는 양측에 임의의 적합한 재료 또는 재료들의 조합 그리고 임의의 적합한 수의 배리어 층들을 포함할 수 있다. 배리어 층들의 재료, 두께, 및 수는 특정 애플리케이션에 의존할 것이고, 나노구조체 성형품의 두께를 최소화하면서 나노구조체 층의 밝기 및 배리어 보호를 최대화하기 위해 적합하게 선택될 것이다. 바람직한 실시형태에서, 각 배리어 층은 라미네이트 필름, 바람직하게는 이중 적층 필름을 포함하고, 여기서 각 배리어 층의 두께는 롤-투-롤 또는 라미네이트 제조 프로세스에서의 주름을 제거하기에 충분히 두껍다. 배리어들의 수 또는 두께는 나노구조체들이 중금속 또는 다른 독성 재료를 포함하는 실시형태들에서 법적 독성 가이드라인에 추가로 의존할 수도 있고, 이 가이드라인은 더 많거나 또는 더 두꺼운 배리어 층을 요구할 수도 있다. 배리어에 대한 추가적인 고려사항은 비용, 이용가능성, 및 기계적 강도를 포함한다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름은 나노구조체 층의 각 측에 인접한 2 개 이상의 배리어 층, 예를 들어, 나노구조체 층의 각 측 상의 2 개 또는 3 개의 층 또는 각 층 상의 2 개의 배리어 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 각 배리어 층은 얇은 유리 시트, 예컨대, 약 100 ㎛ 의, 100 ㎛ 이하의, 또는 50 ㎛ 이하의 두께를 갖는 유리 시트들을 포함한다.

나노구조체 필름의 각 배리어 층은, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 조명 디바이스 및 애플리케이션의 특정 요건들 및 특성들 뿐만 아니라, 배리어 층들 및 나노구조체 층과 같은 개개의 필름 컴포넌트들에 의존할 것인, 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 각 배리어 층은 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이하, 25 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이하, 또는 15 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 특정 실시형태에서, 배리어 층은 산화 규소, 산화 티타늄, 및 산화 알루미늄 (예컨대, SiO₂, Si₂O₃, TiO₂, 또는 Al₂O₃) 과 같은 재료를 포함할 수 있는 산화물 코팅을 포함한다. 산화물 코팅은 약 10 ㎛ 이하, 5 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이하, 또는 100 nm 이하의 두께를 가질 수 있다. 특정 실시형태에서, 배리어는 약 100 nm 이하, 10 nm 이하, 5 nm 이하, 또는 3 nm 이하의 두께를 갖는 얇은 산화물 코팅을 포함한다. 맨위 및/또는 맨아래 배리어는 얇은 산화물 코팅으로 이루어질 수 있거나, 또는 얇은 산화물 코팅 및 하나 이상의 추가적인 재료 층을 포함할 수도 있다.

일부 실시형태에서, 배리어 층은 일측의 유리와 같은 투명한 표면 및 타측의 불투명한 표면으로 이루어진 하이브리드 구조일 수 있다. 불투명한 표면은 금속, 실리콘 또는 다른 반도체와 같은 반사성 재료일 수 있다. 불투명한 표면은 광학적 및/또는 열적 및/또는 전기적 목적으로 사용될 수 있다.

나노구조체 필름의 향상된 특성

유기 수지에 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들의 집단을 포함하는 나노구조체 조성물을 사용하여 제조된 필름은 고온에서 증가된 안정성을 제공한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 이용하여 제조된 필름은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 40 ℃ 내지 100 ℃ 의 온도에서 안정하게 저장될 수 있다.

유기 수지에 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 나노구조체들의 집단을 포함하는 나노구조체 조성물을 사용하여 제조된 필름은 높은 습도 레벨에서 증가된 안정성을 제공한다. 일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 이용하여 제조된 필름은 약 1 분 내지 약 3 년, 약 1 분 내지 약 12 개월, 약 1 분 내지 약 6 개월, 약 1 분 내지 약 3 개월, 약 1 분 내지 약 1 개월, 약 1 분 내지 약 15 일, 약 1 분 내지 약 1 일, 약 1 일 내지 약 3 년, 약 1 일 내지 약 12 개월, 약 1 일 내지 약 6 개월, 약 1 일 내지 약 3 개월, 약 1 일 내지 약 1 개월, 약 1 일 내지 약 15 일, 약 15 일 내지 약 3 년, 약 15 일 내지 약 12 개월, 약 15 일 내지 약 6 개월, 약 15 일 내지 약 3 개월, 약 15 일 내지 약 1 개월, 약 1 개월 내지 약 3 년, 약 1 개월 내지 약 12 개월, 약 1 개월 내지 약 6 개월, 약 1 개월 내지 약 3 개월, 약 3 개월 내지 약 3 년, 약 3 개월 내지 약 12 개월, 약 3 개월 내지 약 6 개월, 약 6 개월 내지 약 3 년, 약 6 개월 내지 약 12 개월, 또는 약 12 개월 내지 약 3 년 동안 약 60% 내지 약 100% 의 상대 습도 레벨에서 안정하게 저장될 수 있다.

나노구조체 필름 특징 및 실시형태

일부 실시형태에서, 나노구조체 필름은 디스플레이 디바이스를 형성하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 디스플레이 디바이스는 조명 디스플레이를 갖는 임의의 시스템을 지칭한다. 이러한 디바이스는, 액정 디스플레이 (LCD) 를 포함하는 디바이스, 텔레비전, 컴퓨터, 이동 전화, 스마트 폰, PDA (personal digital assistant), 게이밍 디바이스, 전자 읽기 디바이스, 디지털 카메라 등을 포함하지만, 이들에 한정되지는 않는다.

일부 실시형태에서, 나노구조체 조성물을 함유하는 광학 필름에는 실질적으로 카드뮴이 없다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로 카드뮴이 없음" 은, 나노구조체 조성물이 100 중량 ppm 미만의 카드뮴을 함유하는 것으로 의도된다. RoHS 준수 정의는 원료 동종 전구체 재료에서 카드뮴이 중량 기준으로 0.01% (100 ppm) 이하이어야 한다는 것을 요구한다. 카드뮴 농도는 유도 결합형 플라즈마 질량 분광학 (ICP-MS) 분석에 의해 측정될 수 있으며, ppb (parts per billion) 수준이다. 일부 실시형태에서, "실질적으로 카드뮴이 없는” 광학 필름은 10 내지 90 ppm의 카드뮴을 함유한다. 다른 실시형태에서, 실질적으로 카드뮴이 없는 광학 필름은 약 50 ppm 미만, 약 20 ppm 미만, 약 10 ppm 미만 또는 약 1 ppm 미만의 카드뮴을 함유한다.

실시예

하기 실시예는 본 명세서에 기재된 생성물 및 방법의 예시적이고 비 제한적인 예이다. 현장에서 통상적으로 당면하게 되고 본 개시의 측면에서 당업자에게 명백한 다양한 조건, 제형 및 다른 파라미터에 대한 적합한 수정 및 개조는 본 발명의 사상 및 범위 내에 있다.

메르캅토숙신 산 (97 %), 3-메르캅토프로피온산 (99 %), 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN, 98 %) 및 모든 용매는 Sigma-Aldrich 로부터 구입하였다. 다양한 분자량의 알릴옥시 폴리에틸렌 글리콜을 Gelest 로부터 구입하였다. 에틸 (2,4,6-트리메틸벤조일) 페닐포스피네이트 [TPO-L] 는 Ciba Specialty Chemicals 로부터 구입하였다. 모든 화학물질은 추가 정제없이 사용되었다.

실시예 1

광개시제를 이용한 히드록시-말단화 디카르복실 산 리간드의 제조

N₂ 충전된 글러브박스 내 40 mL 유리 바이알에, 1.5 g (10 mmol) 의 메르캅토숙신 산, 8 g (~10.7 mmol) 알릴옥시 폴리에틸렌 글리콜 (12-20 EO 단위, 약 MW 750), 0.1g TPO-L (반응 중 고형분의 1 % 와 동등), 및 20 mL 톨루엔을 첨가하였다. 바이알을 캡핑한 후 금속 할라이드 램프로 조사되고 기계식 셔터가 장착된 UV 챔버에 놓았다. 바이알을 단속적으로 흔들면서, 한번에 10 초 동안, 총 1 분의 노출 동안 조사하였다 (5000 mJ/cm² 도우즈와 동등). 메르캅토숙신 산은 톨루엔에서 대개 불용성인 고체이지만, 최종 생성물은 액체이고 부분적으로 가용성이다. 따라서, 반응의 진행을 육안으로 지켜볼 수 있다 - 이종 혼합물로서 출발하지만 메르캅토숙신 산의 소비 시에 맑은 (clear) 그리고 무색의 용액이 된다.

반응의 완료 시에, 바이알을 글러브박스로 옮기고, 동일한 부분의 헥산을 첨가하고 격렬하게 흔들어 내용물을 세척하였다. 4000 rpm에서 5 분 동안 원심 분리시, 두 개의 맑고 무색의 상들이 형성된다. 헥산, 톨루엔 및 과량의 TPO-L 을 함유하는 맨위 상 (top phase) 을 버렸다. 실온에서 맨아래 상 (bottom phase) 을 진공 건조함으로써 생성물을 단리시켰다.

광 개시된 합성에서 TPO-L 의 선택은 그의 개시 효율, 취급 용이성 및 광범위한 용매에서의 용해성에 의해 안내된다. 생성물이 양자점에 노출되기 전에 세척하여 과량의 TPO-L 을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 용해도가 중요하다. 이것은 과잉 개시제로부터의 장 수명의 라디칼이 양자점 광발광을 켄치시키는 것으로 알려져 있기 때문에 중요하다.

생성물을 도 1 및 2 에 나타낸 바와 같이, FTIR 분광법을 사용하여 특성화하였다. 반응 진행의 가장 명확한 표시자는 2100 cm^-1 에서의 S-H 스트렛치 (stretch) 의 손실이며, 이는 메르캅토숙신 산에서의 티올의 소비를 나타낸다. 3400-3500 cm^-1 에서 O-H 스트렛치는 유지되며, 이는 생성물 중 히드록시 기의 존재를 나타낸다.

실시예 2

열 라디칼 개시제를 이용한 히드록시-말단화 디카르복실 산 리간드의 제조

열적으로 개시된 합성을 위해, 알릴옥시 폴리에틸렌 글리콜 및 메르캅토숙신 산의 양을 위와 동일하게 유지하였다. 4 % (w/총 고형분의 w) 농도의 아조비스이소부티로니트릴 (AIBN) 은 효과적인 개시를 제공하는 한편, 또한 반응 완료 후 과량의 개시제의 용이한 제거를 가능하게 한다는 것을 알아냈다.

모든 성분을 N₂ 로 충전된 글러브박스 내 100 mL 둥근 바닥 플라스크에서 함께 혼합하였다. 반응 혼합물을 80 ℃ 에서 2 시간 동안 가열하여, 에틸 아세테이트를 환류시켰다. 반응 혼합물을 동일한 부분의 헥산으로 세척한 다음, 원심 분리하여 생성물을 단리하였다. 맨아래 상을 진공 하에 실온에서 건조시켜 맑고, 무색 내지 약간 황색을 띤 액체를 수득하였다.

실시예 3

리간드 교환

리간드 교환을 위해, 실시예 2 의 히드록시-말단화 리간드를 클로로포름 중 본래의 양자점들의 용액에 첨가하였다. 첨가되는 리간드의 양은 양자점 유형에 의존하고, 통상적으로 양자점의 건조 질량의 25 % 이다. 60 ℃ 에서 1 시간 동안 가열 후, 양자점을 4 : 1 비의 헥산에서 침전시키고 5000 rpm 로 5 분 동안 원심 분리하였다. 상청액을 버리고 양자점들을 클로로포름에 분산시켰다. 리간드 교환 공정은 본래의 소수성 리간드의 제거 및 히드록시-말단화 리간드로의 대체를 낳는다. 이 공정 후에, 양자점은 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 (PGMEA) 및 1,4-부탄디올 디아세테이트 (BDDA) 와 같은 다양한 극성 친수성 용매에 분산될 수 있다.

양자점은 잉크 제형에서 사용하기 위해 추가 성분과 조합될 수 있다. 양자점과 잉크의 주요 성분을 분산시키는 데 사용되는 용매는 표 1 에 나타나 있다.

실시예 4

양자점 잉크로부터 필름의 제조

3 가지 상이한 속도 (400 rpm, 700 rpm 및 1000 rpm) 에서 스핀 코팅을 사용하여 양자점 잉크로부터 필름을 제조하였다. 열 잉크로부터 제조된 필름을 100 ℃ 공기 중에서 2 분 동안 소성한 다음, N₂ 중 180 ℃ 에서 2 시간 동안 소성하여 경화시켰다. 양이온성 잉크로부터 제조된 필름을 투명 석영 창을 갖는 N₂ 충전된 글로브박스에 놓은 다음 UV 광 (2000 mJ/cm²) 으로 필름을 조사하여 경화시켰다.

양자 모두의 필름 - 열 잉크로부터 제조된 것들 및 양이온성 잉크로부터 제조된 것들 - 은 경화 (T₀) 직후에 측정되었고 2 시간 및 5 시간 동안 150 ℃ 로 공기 중에서 소성한 후 다시 측정되었다. 이러한 소성 단계들은 필름의 열적 및 대기 안정성을 연구할 수 있게 하였다.

열 잉크로부터 적색 양자점 필름을 제조하고, 퍼센트 외부 양자 효율, 퍼센트 청색 투과, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 T₀ 에서 측정하였다. 27 % 수지를 함유하는 적색 양자점 필름에 대한 결과는 PEG-1000 카르복실 산 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 3a) 에 대해, PEG-350 카르복실 산 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 3b) 에 대해, 그리고 PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 3C) 에 대해, 도 3a 내지 3c 에 도시되어 있다. 도 3a 내지 3c 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 리간드를 갖는 양자점을 함유하는 열 잉크로 제조된 적색 필름은 다른 리간드를 함유하는 열 잉크로 제조된 필름보다 더 높은 외부 양자 효율 (EQE) 을 나타냈다. 57% 수지를 함유하는 적색 양자점 필름에 대한 결과는 PEG-1000 카르복실 산 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 4a) 에 대해, PEG-350 카르복실 산 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 4b) 에 대해, 그리고 PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 4c) 에 대해, 도 4a 내지 4c 에 도시되어 있다. 도 4a 내지 4c 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 리간드를 갖는 양자점을 함유하는 열 잉크로 제조된 적색 필름은 다른 리간드를 함유하는 열 잉크로 제조된 필름보다 더 높은 외부 양자 효율 (EQE) 을 나타냈다.

열 잉크로부터 녹색 양자점 필름을 제조하고, 퍼센트 EQE, 퍼센트 청색 투과, 및 광학 밀도 (450 nm) 를 T₀ 에서 측정하였다. 27 % 수지를 함유하는 녹색 양자점 필름에 대한 결과는 PEG-1000 카르복실 산 리간드를 갖는 녹색 양자점 (도 5a) 에 대해, PEG-350 카르복실 산 리간드를 갖는 녹색 양자점 (도 5b) 에 대해, 그리고 PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 녹색 양자점 (도 5c) 에 대해, 도 5a 내지 5c 에 도시되어 있다. 도 5a 내지 5c 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 리간드를 갖는 양자점을 함유하는 열 잉크로 제조된 녹색 필름은 다른 리간드를 함유하는 열 잉크로 제조된 필름보다 더 높은 외부 양자 효율 (EQE) 을 나타냈다. 57% 수지를 함유하는 녹색 양자점 필름에 대한 결과는 PEG-1000 카르복실 산 리간드를 갖는 녹색 양자점 (도 6a) 에 대해, PEG-350 카르복실 산 리간드를 갖는 녹색 양자점 (도 6b) 에 대해, 그리고 PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 적색 양자점 (도 6c) 에 대해, 도 6a 내지 6c 에 도시되어 있다. 도 6a 내지 6c 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 리간드를 갖는 양자점을 함유하는 열 잉크로 제조된 녹색 필름은 다른 리간드를 함유하는 열 잉크로 제조된 필름보다 더 높은 외부 양자 효율 (EQE) 을 나타냈다.

또한, 양자점을 함유한 양이온성 잉크를 사용하여 필름들을 제조하였다 (도 7a 내지 7c). 적색 양자점 필름 및 녹색 양자점 필름 양자 모두의 EQE는 T₀ 에서 그리고 2 시간 동안 150 ℃에서 공기 중에서 소성한 후에 측정되었다. 도 7a 에 도시된 바와 같이, PEG-1000 카복실 산 리간드를 갖는 녹색 양자점 필름은 약 10 % 의 EQE를 나타내었고, 이는 2 시간 후에 약 0 %로 떨어졌다. 도 7b 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 녹색 양자점 필름은 약 10 내지 15% 의 EQE 를 나타내었고, 이는 2 시간 후에 약 3 내지 5% 로 떨어졌다. 그리고, 도 7c 에 도시된 바와 같이, PEG-750 다관능 히드록시 리간드를 갖는 적색 양자점 필름은 약 15% 의 EQE 를 나타내었고, 이는 2 시간 후에 약 5% 로 떨어졌다. 도 7a 에 도시된 바와 같이, PEG-1000 을 갖는 필름의 EQE 는 2 시간 후에 거의 0 으로 떨어졌다. 그러나, 공기 중 150 ℃ 에서 2 시간 동안 소성한 후에도, 다관능 PEG-750 히드록시 리간드를 갖는 양자점으로부터 제조된 필름은 더 높은 EQE 를 나타내었으며, 이는 열적 및 대기 안정성의 향상을 나타낸다.

다양한 실시형태들이 위에서 설명되었지만, 그것들은 제한이 아닌 예시로써만 제시되었다는 것이 이해되야 한다. 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 형태 및 상세에 있어서의 다양한 변경들이 본 명세서에서 행해질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 폭 및 범위는 전술된 예시적인 실시형태들 중 어느 것에 의해서도 제한되는 것이 아니라, 다음의 청구항들 및 그들의 균등물에 따라서만 규정되야 한다.

본 명세서에 언급된 모든 공개물, 특허 및 특허 출원은 본 발명이 속하는 당업계의 수준을 나타내고, 각각의 개별적 공개물, 특허 또는 특허 출원이 본원에 참조로 포함되는 것으로 구체적이고 개별적으로 표시되는 것과 동일한 정도로 본원에 참조로 포함된다.

Claims

나노구조체 조성물로서,
(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단 (population); 및
(b) 적어도 하나의 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하고,
상기 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 적어도 2 개의 말단 관능기들을 포함하며, 적어도 하나의 말단 관능기가 상기 나노구조체들의 표면에 결합되는, 나노구조체 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
나노구조체들의 2 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 InP 의 코어를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 적어도 하나의 쉘을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 말단 관능기들 중 적어도 2 개는 상이한, 나노구조체 조성물.
제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 조성물.
제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
y 는 0 내지 10 인, 나노구조체 조성물.
제 2 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
R^1A 및 R^1B 는 -H 인, 나노구조체 조성물.
제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₂는 -CH₂CH₂CH₂- 인, 나노구조체 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 III 을 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고; 그리고
X₂ 는 C_1-12 알킬렌인, 나노구조체 조성물.
제 14 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 이고 y 는 0 인, 나노구조체 조성물.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
X₁ 는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₁ 는 적어도 하나의 -CO₂H 로 치환되는, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 IV 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 인, 나노구조체 조성물.
제 18 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 양자점인, 나노구조체 조성물.
나노구조체 조성물로서,
(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단
(b) 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드; 및
(c) 적어도 1 종의 유기 수지
를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항에 있어서,
나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
나노구조체들의 1 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 InP의 코어를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 조성물은 중량 퍼센트로서 약 0.0001% 내지 약 5% 의 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물.
제 27 항에 있어서,
x는 10 내지 20 인, 나노구조체 조성물.
제 27 항 또는 제 28 항에 있어서,
y 는 0 인, 나노구조체 조성물.
제 27 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
R^1A 및 R^1B 는 -H 인, 나노구조체 조성물.
제 27 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₂는 -CH₂CH₂CH₂- 인, 나노구조체 조성물.
제 27 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 IV 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 인, 나노구조체 조성물.
제 32 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 내지 5 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 에폭시 단량체인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1종의 유기 수지는, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 시클로헥센 옥사이드, 리모넨 디옥사이드, 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 글리시딜 아크릴레이트 에스테르, 글리시딜 메타크릴레이트 에스테르, α-에틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-프로필 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, 아크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 메타크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, 메타크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, α-에틸 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, 및 p-비닐 벤질 글리시딜 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 에폭시 단량체인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 옥세탄 단량체인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1종의 유기 수지는, 디옥세타닐 에테르, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3,3-디메틸 옥세탄, 3,3-(히드록시메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-(니트라토메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(히드록시메틸) 옥세탄, 3,3-비스(클로로메틸) 옥세탄, 3,3-(아지도메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(아지도메틸) 옥세탄, 3-메틸 니트로아미노메틸-옥세탄, 3,3-비스(메틸 니트라미노메틸) 옥세탄, 3,3-(디플루오로 아미노메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(디플루오로 아미노메틸) 옥세탄, 3-히드록시-옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 및 비스[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 옥세탄 단량체인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
유기 용매를 더 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 41 항에 있어서,
상기 유기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1,4-부탄디올 디아세테이트, 헥실 아세테이트 또는 이들의 조합인, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 조성물은 중량 퍼센트로서 약 5% 내지 약 99% 의 상기 적어도 1 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 조성물은 InP 코어를 포함하는 나노구조체들의 집단 및/또는 CdSe 코어를 포함하는 나노구조체들의 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 적어도 하나의 쉘을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 2개의 쉘들을 포함하는, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 양자점인, 나노구조체 조성물.
제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 조성물은 약 10℃ 내지 약 90℃의 온도에서 저장될 때 약 1 일 내지 약 3 년 동안 안정한, 나노구조체 조성물.
제 21 항 내지 제 48 항 중 어느 한 항에 기재된 나노구조체 조성물을 포함하는, 성형품.
제 49 항에 있어서,
상기 성형품은 필름, 디스플레이용 기판, 또는 발광 다이오드인, 성형품.
제 49 항 또는 제 50 항에 있어서,
상기 성형품은 필름인, 성형품.
나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법으로서,
상기 나노구조체에 비공유적으로 결합된 상기 제 1 리간드, 및 상기 제 2 리간드인 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 갖는 나노구조체들의 집단을 포함하는 반응 혼합물을 혼합하여, 상기 제 2 리간드가 상기 제 1 리간드를 대신하고 상기 나노구조체에 비공유적으로 결합되게 하는 단계를 포함하고,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 을 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,
상기 나노구조체는 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 포함하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 54 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체는 InP 의 코어를 포함하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체는 적어도 하나의 쉘을 포함하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 56 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체는 2 개의 쉘들을 포함하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 57 항 중 어느 한 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 58 항 중 어느 한 항에 있어서,
y 는 0 인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 59 항 중 어느 한 항에 있어서,
R^1A 및 R^1B 는 H 인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₅ 는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 III 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고; 그리고
X₂ 는 C_1-12 알킬렌인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 62 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 이고 y 는 0 인, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 53 항 내지 제 63 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 리간드는 상기 나노구조체 상의 상기 제 1 리간드의 약 30% 내지 약 100% 를 대신하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 64 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 리간드는 상기 나노구조체 상의 상기 제 1 리간드의 약 40% 내지 약 100% 를 대신하는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 65 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합은 100 rpm 내지 10,000 rpm 의 교반 속도에서 이루어지는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 66 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합은 1 분 내지 24 시간의 시간 동안 이루어지는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
제 52 항 내지 제 67 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합은 약 20 ℃ 내지 약 100 ℃ 의 온도에서 이루어지는, 나노구조체 상의 제 1 리간드를 제 2 리간드로 대체하는 방법.
나노구조체 조성물을 제조하는 방법으로서,
(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단 및 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 및
(b) (a) 의 상기 조성물과 적어도 1 종의 유기 수지를 혼합하는 단계
를 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항에 있어서,
나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 또는 제 70 항에 있어서,
나노구조체들의 1 개 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 71 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 함유하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 72 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조성물은 중량 퍼센트로서 약 0.0001% 내지 약 5% 의 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단을 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 73 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체는 적어도 하나의 쉘을 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 74 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체는 2 개의 쉘들을 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 75 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 76 항 또는 제 77 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 76 항 내지 제 78 항 중 어느 한 항에 있어서,
y 는 0 인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 76 항 내지 제 79 항 중 어느 한 항에 있어서,
R^1A 및 R^1B 는 H 인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 76 항 내지 제 80 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₅ 는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 76 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 III 를 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고; 그리고
X₂ 는 C_1-12 알킬렌인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 82 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 이고 y 는 0 인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 83 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 내지 5 종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 84 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 종의 유기 수지를 혼합하는 단계를 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 85 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 86 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 UV 경화성 수지인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 87 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 88 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 조성물은 중량 퍼센트로서 약 5% 내지 약 99% 의 상기 적어도 1 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 89 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 양자점인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 90 항 중 어느 한 항에 있어서,
(a) 에서의 상기 제공하는 단계는
(1) 나노구조체들의 집단에 비공유적으로 결합된 제 1 리간드를 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드로 대체하는 단계;
(2) (1) 에서 제조된 상기 나노구조체들을 정제하는 단계; 및
(3) (2) 에서의 상기 나노구조체들을 유기 수지 또는 유기 용매에 분산시키는 단계
를 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 91 항에 있어서,
상기 정제하는 단계는
(4) (1) 에서 제조된 상기 나노구조체들을 비극성 용매에서 침전시키는 단계; 및
(5) (4) 에서의 상기 조성물을 원심 분리하고 상청액을 제거하는 단계
를 더 포함하는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 91 항에 있어서,
상기 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 91 항에 있어서,
상기 유기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 1,4-부탄디올 디아세테이트, 헥실 아세테이트 또는 이들의 조합인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 92 항에 있어서,
상기 비극성 용매는 헥산인, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 95 항 중 어느 한 항에 있어서,
(b) 에서의 상기 혼합하는 단계는 100 rpm 내지 10,000 rpm의 교반 속도에서 이루어지는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
제 69 항 내지 제 96 항 중 어느 한 항에 있어서,
(b) 에서의 상기 혼합하는 단계는 1 분 내지 24 시간의 시간 동안 이루어지는, 나노구조체 조성물을 제조하는 방법.
나노구조체 필름 층으로서,
(a) 나노구조체들의 적어도 하나의 집단로서, 상기 나노구조체들에 결합된 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드를 포함하는, 상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단; 및
(b) 적어도 1 종의 유기 수지
를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항에 있어서,
나노구조체들의 1 내지 5 개 집단을 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 또는 제 99 항에 있어서,
나노구조체들의 1 개 집단을 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 100 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 InP, InZnP, InGaP, CdSe, CdS, CdSSe, CdZnSe, CdZnS, ZnSe, ZnSSe, InAs, InGaAs, 및 InAsP 로 이루어진 군에서 선택되는 코어를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 101 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 InP 의 코어를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 102 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 상기 나노구조체 필름 층의 총 중량의 약 0.0001% 내지 약 5% 를 중량 퍼센트로서 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 103 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 I 을 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₁ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 필름 층.
제 104 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 인, 나노구조체 필름 층.
제 104 항 또는 제 105 항에 있어서,
y 는 0 인, 나노구조체 필름 층.
제 104 항 내지 제 106 항 중 어느 한 항에 있어서,
R^1A 및 R^1B 는 H 인, 나노구조체 필름 층.
제 104 항 내지 제 107 항 중 어느 한 항에 있어서,
X₁는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 필름 층.
제 104 항 내지 제 108 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다관능 폴리(알킬렌 옥사이드) 리간드는 하기 식 II 을 갖고

식 중:
x 는 1 내지 100 이고;
y 는 0 내지 100 이고;
R^1A 및 R^1B는 독립적으로 H 또는 C_1-20 알킬이고;
X₂ 는 C_1-12 알킬렌이고;
X₃ 는 결합 또는 C_1-12 알킬렌이고;
X₄ 는 결합, -O-, -OC(=O)-, 또는 아미도이고; 그리고
X₅ 는 적어도 하나의 -OH, -SH, -NH₂, -CO₂H, -P(O)(OH)₂, -P(O)OH, 또는 -SO₃H 에 의해 치환되는 선형 또는 분지형 C_1-20 알킬인, 나노구조체 필름 층.
제 109 항에 있어서,
x 는 10 내지 20 이고 y 는 0 인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 110 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 내지 5 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 111 항 중 어느 한 항에 있어서,
1 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 112 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 열경화성 수지 또는 UV 경화성 수지인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 113 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 UV 경화성 수지인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 114 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는 에폭시 단량체 또는 옥세탄 단량체인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 115 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1 종의 유기 수지는, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3',4'-에폭시시클로헥산 카르복실레이트, 시클로헥센 옥사이드, 리모넨 디옥사이드, 글리시딜 메타크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리글리시딜 에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 글리시딜 아크릴레이트 에스테르, 글리시딜 메타크릴레이트 에스테르, α-에틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-프로필 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, α-N-부틸 아크릴레이트 글리시딜 에스테르, 아크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 메타크릴레이트-3,4-에폭시-부틸 에스테르, 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, 메타크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, α-에틸 아크릴레이트-6,7-에폭시-헵틸 에스테르, o-비닐 벤질 글리시딜 에테르, m-비닐 벤질 글리시딜 에테르, 및 p-비닐 벤질 글리시딜 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택되는 에폭시 단량체인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 115 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 1종의 유기 수지는, 디옥세타닐 에테르, 3-에틸-3-히드록시메틸 옥세탄, 3-에틸-3-페녹시메틸옥세탄, 3,3-디메틸 옥세탄, 3,3-(히드록시메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-(니트라토메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(히드록시메틸) 옥세탄, 3,3-비스(클로로메틸) 옥세탄, 3,3-(아지도메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(아지도메틸) 옥세탄, 3-메틸 니트로아미노메틸-옥세탄, 3,3-비스(메틸 니트라미노메틸) 옥세탄, 3,3-(디플루오로 아미노메틸) 메틸 옥세탄, 3,3-비스(디플루오로 아미노메틸) 옥세탄, 3-히드록시-옥세탄, 1,4-비스[(3-에틸-3-옥세타닐메톡시)메틸]벤젠, 및 비스[1-에틸(3-옥세타닐)]메틸 에테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 옥세탄 단량체인, 나노구조체 필름 층.
제 98 항 내지 제 117 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체 필름 층은 중량 퍼센트로서 약 5% 내지 약 99% 의 상기 적어도 1 종의 유기 수지를 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 96 항 내지 제 118 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 적어도 하나의 쉘을 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 96 항 내지 제 119 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들의 적어도 하나의 집단은 2개의 쉘들을 포함하는, 나노구조체 필름 층.
제 96 항 내지 제 120 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 나노구조체들은 양자점인, 나노구조체 필름 층.
제 121 항에 있어서,
상기 양자점은 InP 및/또는 CdSe 양자점인, 나노구조체 필름 층.