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公開番号2025100589
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025062472,2022189339
出願日2025-04-04,2022-11-28
発明の名称光応答性材料および光応答性組成物
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C09K 11/08 20060101AFI20250626BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】極性溶媒を含む媒体との接触があった場合においても、変換量子収率が維持されるように粒子表面が保護されたペロブスカイト型量子ドットを含む光応答性材料を提供すること。
【解決手段】光応答性材料が、ペロブスカイト型結晶構造を有するナノ粒子と、イオン性を呈する構造単位を含む複数の結合部と、前記複数の結合部を介して複数個所で前記ナノ粒子に結合される高分子部と、を有するシェル状配位子と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ペロブスカイト型結晶構造を有するナノ粒子と、
イオン性を呈する構造単位を含む複数の結合部と、前記複数の結合部を介して複数個所で前記ナノ粒子に結合される高分子部と、を有するシェル状配位子と、
を含む光応答性材料。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記イオン性を呈する構造単位は、双性イオン性を呈する構造を含む請求項１に記載の光応答性材料。
【請求項３】
前記双性イオン性を呈する構造は、ベタイン構造を含む請求項２に記載の光応答性材料。
【請求項４】
前記複数の結合部は、式（１）～式（５）の少なくともいずれかで表される構造単位を含む請求項１または２に記載の光応答性材料。
TIFF
2025100589000034.tif
65
54
TIFF
2025100589000035.tif
40
54
TIFF
2025100589000036.tif
94
118
ここで、式（１）～式（３）中、Ｒ
１
～Ｒ
５
、Ｒ
１３
～Ｒ
１５
はそれぞれ独立して、水素原子及びアルキル基のいずれかを、Ｎは窒素原子を、Ａ
１
～Ａ
５
は連結基を、Ｙ
－
はＣＯＯ
－
基又はＳＯ
３
－
基を、「＊」は高分子部に対する結合手を、表し、
TIFF
2025100589000037.tif
49
75
ここで、式（４）中、Ｒ
６
～Ｒ
８
はそれぞれ独立して、アルキル基及びアリール基のいずれかを表し、Ｎは窒素原子を表し、Ａ
６
は連結基を表し、Ｘ
－
はアニオン、「＊」は高分子部に対する結合手を表し、
TIFF
2025100589000038.tif
56
74
ここで、式（５）中、Ｒ
９
～Ｒ
１１
はそれぞれ独立して、アルキル基及びアリール基のいずれかを表し、Ｒ
１２
は、水素原子およびアルキル基のいずれかを表し、Ｎは窒素原子を表し、Ａ
７
は連結基を表し、Ｘ
－
はアニオンを表す。
【請求項５】
前記複数の結合部は、式（１）～式（３）の少なくともいずれかで表される構造単位をベタイン部として含む請求項４に記載の光応答性材料。
【請求項６】
前記複数の結合部は、式（４）および式（５）の少なくともいずれかで表される構造単位を４級アンモニウム塩として含む請求項４に記載の光応答性材料。
【請求項７】
前記シェル状配位子は、前記ナノ粒子に配位している部分を少なくとも有する請求項１または２に記載の光応答性材料。
【請求項８】
前記高分子部は、式（６）～式（８）のいずれかで表される構造単位を有する請求項１または２に記載の光応答性材料。
TIFF
2025100589000039.tif
76
146
ここで、式（６）中、Ｒ
１６
は水素原子及びアルキル基のいずれかを表し、Ｒ
１７
はアルキル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸アミド基、アルコキシ基及びアリール基のいずれかを表し、
TIFF
2025100589000040.tif
51
130
ここで、式（７）中、Ｒ
１８
は水素原子及びアルキル基のいずれかを表し、Ｂは前記結合部に対する結合手を表し、
TIFF
2025100589000041.tif
60
141
ここで、式（８）中、Ｒ
１９
はアルキル基を表し、Ｂは前記結合部に対する結合手を表す。
【請求項９】
前記シェル状配位子が前記ナノ粒子の外周を覆うように配位している請求項１または２に記載の光応答性材料。
【請求項１０】
前記シェル状配位子の数平均分子量が、１，０００以上５０，０００以下である請求項１または２に記載の光応答性材料。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光の照射を受けて発光する光応答性材料および光応答性組成物に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ペロブスカイト型の結晶構造を持つ量子ドットは、分光感度特性において狭い全値半幅を持ち高い色純度を呈するため、有機ＥＬ材料や量子ドット光応答性材料へ適用することが知られている。特許文献１は、発光素子からの光を吸収してＲＧＢ光のいずれかに変換して発光するペロブスカイト結晶構造を含む量子ドットと、かかる量子ドットを備える光変換層を開示している。
【０００３】
一方で、数～二十ナノメートルの粒径が採用される量子ドットは、比表面積が大きな粒子形態であるため粒子表面を介した組成の変動をバルク形態より受けやすいことが知られている。特許文献１は、ペロブスカイト型結晶構造を持つ量子ドットの粒子表面を、有機基を含む配位子で修飾することで量子ドットの表面を保護することをさらに開示している。
【０００４】
特許文献２は、双性イオン性界面活性剤を含む配位子により粒子表面を修飾することで、ペロブスカイト型量子ドットの安定性を向上させる技術が開示されている。特許文献２に記載の配位子に含まれる界面活性剤は、正電荷と負電荷を帯びた原子を同一分子内の隣り合わない位置に持ち、分子全体としては電荷を持たないベタイン構造を有し双性イオン性を発現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１９７７８２号公報
特表２０１９－５２６６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に記載の配位子による保護されたペロブスカイト型量子ドットを用いて光応答性材料や発光層を生成する場合に、量子ドットは固体である担持体または液体である溶媒に分散された形態がとられる。かかるペロブスカイト型量子ドットを光応答性材料に適用したとき、発光量子収率が期待されたものより高くない場合があった。
【０００７】
アルコールのような高い誘電率を有する溶媒と接触した場合、配位子が量子ドットから脱離し、配位子が失われた量子ドットは溶媒との間で成分が移動しペロブスカイト型結晶構造の結晶構造が変化するものと考えられる。ペロブスカイト型結晶構造を有する量子ドットは、保管、搬送、製造の工程において周囲の極性溶媒と接触する機会が考えられるため、周囲の環境に対する安定性が担保されたペロブスカイト型量子ドットを含む光応答性材料を提供することが望まれていた。ペロブスカイト型結晶構造を有する量子ドットは、非ペロブスカイト型の発光性ナノ粒子に比較して発光量子収率が高くより活性である一方で、組成、結晶構造の安定性が低い。従って、発光量子収率が低下するナノ粒子の外部からの刺激に対する安定化対策は、昇温、受光、等を含む多くの活性化要因に対する安定化対策となることが期待される。
【０００８】
本発明は、極性溶媒を含む媒体との接触を受ける環境下、昇温または受光される環境下の少なくともいずれかにおいても、発光量子収率が維持されるように粒子表面が保護されたペロブスカイト型量子ドットを含む光応答性材料を提供することを目的とする。
【０００９】
なお、光応答性ナノ粒子を含む量子ドットを光検出器、太陽電池に適用した場合は、本願明細書に記載の発光量子収率は、電荷対の生成に関する光電変換量子収率として換言される。本願明細書においては、光の波長変換に係る発光量子収率は、光電変に関わる光電変換量子収率を含めた変換量子収率の一形態として扱う。
【００１０】
すなわち、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、極性溶媒を含む媒体との接触があった場合においても、変換量子収率が維持されるように粒子表面が保護されたペロブスカイト型量子ドットを含む光応答性材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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