Люминесцентный материал с использованием (y, gd)-содержащих наночастиц и связанных с поверхностью органических лигандов

Изобретение относится к материалам-преобразователям для флуоресцентных источников света. Предлагается люминесцентный материал для светоизлучающего прибора, включающий (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц, связанный с по меньшей мере одной молекулой органического лиганда. Предлагается также светоизлучающий прибор, в частности светоизлучающий диод, включающий указанный люминесцентный материал, и система, включающая указанный люминесцентный материал и/или указанный светоизлучающий прибор. Предложенный люминесцентный материал обладает адаптацией к различным длинам волн испускания полупроводника и областям применения светоизлучающего диода. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к люминесцентным материалам, в частности к области материалов-преобразователей для флуоресцентных источников света, в частности светоизлучающих диодов (СИД).

В случае СИД с преобразованием света люминофорами (от англ. «phosphor converted LED» или pcLED) существует потребность в том, чтобы спектр возбуждения и испускания применяемых люминофоров был адаптирован к спектру испускания полупроводника и к тем целевым областям применения, в которых предполагается применять СИД. Однако, особенно в области люминофоров красного свечения на основе активатора Eu³⁺, такая адаптация может быть достигнута лишь с огромным трудом, поскольку существует только несколько мер для смещения границы поглощения люминофора с Eu³⁺ в видимую область.

Задачей настоящего изобретения является предоставление люминесцентного материала для pcLED, который может быть адаптирован к различным длинам волн испускания полупроводника и областям применения pcLED.

Эта задача разрешается люминесцентным материалом по пункту 1 формулы настоящего изобретения. В соответствии с этим предложен люминесцентный материал, включающий в себя (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц, поверхность которого связана с по меньшей мере одной молекулой органического лиганда.

Посредством этого в случае большинства применений можно достичь по меньшей мере одно из следующих преимуществ:

- более высокая эффективность фотолюминесценции,

- более сильное поглощение,

- поглощение в ближней ультрафиолетовой (УФ) и синей области спектра (для выбранных органических лигандов).

Термин «связанный» означает, описывает и/или включает в себя то, что материал наночастиц и упомянутая по меньшей мере одна органическая молекула связаны друг с другом ковалентными связями, электростатическими (ионными) связями, водородными связями, связями в комплексных соединениях (например, связями в координационных комплексах металлов) и/или любыми другими подходящими связями и/или силами.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения размер d₅₀ (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц составляет от ≥2 нм до ≤100 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения размер d₅₀ (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц составляет от ≥4 нм до ≤50 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения размер d₅₀ (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц составляет от ≥5 нм до ≤20 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц представляет собой (Y,Gd)-оксидный материал.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц выбран из группы, включающей в себя (Y_1-хGd_x)BO₃, (Y_1-хGd_x)₂О₃, (Y_1-хGd_x)VO₄, (Y_1-хGd_x)NbO₄, (Y_1-хGd_x)₂O₂S, (Y_1-хGd_x)Al₅O₁₂, (Y_1-хGd_x)₂SiO₅, (Y_1-хGd_x)PO₄ и их смеси.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц легирован по меньшей мере одним трехвалентным легирующим материалом.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц легирован по меньшей мере одним легирующим материалом, выбранным из группы La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере один из легирующего(их) материала(ов) служит в качестве материала-активатора, который способен излучать свет.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения уровень вклада легирующего материала в (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц составляет от ≥0,5 мол.% до ≤50%.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения уровень вклада легирующего материала в (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц составляет от ≥1% до ≤25%.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения уровень вклада легирующего материала в (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц составляет от ≥ 2% до ≤ 10%.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда является полидентатным и/или хелатным материалом.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда является N- или О-донорной молекулой.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда поглощает в области от ≥300 нм до ≤500 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда поглощает в области от ≥320 нм до ≤480 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда поглощает в области от ≥350 нм до ≤450 нм.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда имеет триплетное состояние, которое от ≥3000 см^-1 до ≤13000 см^-1 выше испускающего свет состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда имеет триплетное состояние, которое от ≥4000 см^-1 до ≤10000 см^-1 выше испускающего свет состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда имеет триплетное состояние, которое от ≥20000 см^-1 до ≤50000 см^-1 выше основного состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда имеет триплетное состояние, которое от ≥25000 см^-1 до ≤45000 см^-1 выше испускающего свет состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда имеет триплетное состояние, которое от ≥30000 см^-1 до ≤40000 см^-1 выше испускающего свет состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения отношение молекул(ы) органического лиганда к светоизлучающему(им) материалу(ам) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц составляет от ≥0,01:1 до ≤0,9:1.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения отношение молекул(ы) органического лиганда к светоизлучающему(им) материалу(ам) в (Y,Gd)-содержащем материале наночастиц составляет от ≥0,1:1 до ≤0,5:1.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру I:

где R₁, R₂ и/или R₃ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилен, галогенарил, гетероарил, гетероарилен, гетероциклоалкилен, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Определение родовых групп. По всему описанию и формуле изобретения были использованы родовые группы, например алкил, алкокси, арил. Если не оговорено иное, нижеследующие группы являются предпочтительными группами, которые могут применяться в родовых группах, присутствующих в раскрытых здесь соединениях:

алкил: неразветвленный или разветвленный С1-С8-алкил,

алкил с длинной цепью: неразветвленный или разветвленный С5-С20-алкил,

алкенил: С2-С6-алкенил,

циклоалкил: С3-С8-циклоалкил,

алкокси: С1-С6-алкокси,

алкокси с длинной цепью: неразветвленный или разветвленный С5-С20-алкокси,

алкилен: выбран из группы, состоящей из:

метилена; 1,1-этилена; 1,2-этилена; 1,1-пропилидена; 1,2-пропилена; 1,3-пропилена; 2,2-пропилидена; бутан-2-ол-1,4-диила; пропан-2-ол-1,3-диила; 1,4-бутилена; циклогексан-1,1-диила; циклогексан-1,2-диила; циклогексан-1,3-диила; циклогексан-1,4-диила; циклопентан-1,1-диила; циклопентан-1,2-диила; и циклопентан-1,3-диила,

арил: выбран из гомоароматических соединений, имеющих молекулярную массу ниже 300,

арилен: выбран из группы, состоящей из: 1,2-фенилена; 1,3-фенилена; 1,4-фенилена; 1,2-нафталинилена; 1,3-нафталинилена; 1,4-нафталинилена; 2,3-нафталинилена; 1-гидрокси-2,3-фениленила; 1-гидрокси-2,4-фениленила; 1-гидрокси-2,5-фениленила; и 1-гидрокси-2,6-фениленила,

гетероарил: выбран из группы, состоящей из: пиридинила; пиримидинила; пиразинила; триазолила; пиридазинила; 1,3,5-триазинила; хинолинила; изохинолинила; хиноксалинила; имидазолила; пиразолила; бензимидазолила; тиазолила; теноила, оксазолидинила; пирролила; карбазолила; индолила; и изоиндолила, при этом гетероарил может быть связан с соединением через любой атом в кольце выбранного гетероарила,

гетероарилен: выбран из группы, состоящей из: пиридиндиила; хинолиндиила; пиразодиила; пиразолдиила; триазолдиила; пиразиндиила; и имидазолдиила, при этом гетероарилен служит мостиком в соединении через любой атом в кольце выбранного гетероарилена, причем особенно более предпочтительными являются: пиридин-2,3-диил; пиридин-2,4-диил; пиридин-2,5-диил; пиридин-2,6-диил; пиридин-3,4-диил; пиридин-3,5-диил; хинолин-2,3-диил; хинолин-2,4-диил; хинолин-2,8-диил; изохинолин-1,3-диил; изохинолин-1,4-диил; пиразол-1,3-диил; пиразол-3,5-диил; триазол-3,5-диил; триазол-1,3-диил; пиразин-2,5-диил и имидазол-2,4-диил, -C1-C6-гетероциклоалкил, при этом гетероциклоалкил в виде C1-C6-гетероциклоалкила выбран из группы, состоящей из: пиперидинила; пиперидина; 1,4-пиперазина, тетрагидротиофена; тетрагидрофурана; 1,4,7-триазациклононана; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадекана; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадекана; 1,4-диаза-7-тиациклононана; 1,4-диаза-7-оксациклононана; 1,4,7,10-тетраазациклододекана; 1,4-диоксана; 1,4,7-тритиациклононана; пирролидина; и тетрагидропирана, при этом гетероциклоалкил может быть связан с C1-C6-алкилом через любой атом в кольце выбранного гетероциклоалкила,

гетероциклоалкилен: выбран из группы, состоящей из: пиперидин-1,2-илена; пиперидин-2,6-илена; пиперидин-4,4-илидена; 1,4-пиперазин-2,4-илена; 1,4-пиперазин-2,3-илена; 1,4-пиперазин-2,5-илена; 1,4-пиперазин-2,6-илена; 1,4-пиперазин-1,2-илена; 1,4-пиперазин-1,3-илена; 1,4-пиперазин-1,4-илена; тетрагидротиофен-2,5-илена; тетрагидротиофен-3,4-илена; тетрагидротиофен-2,3-илена; тетрагидрофуран-2,5-илена; тетрагидрофуран-3,4-илена; тетрагидрофуран-2,3-илена; пирролидин-2,5-илена; пирролидин-3,4-илена; пирролидин-2,3-илена; пирролидин-1,2-илена; пирролидин-1,3-илена; пирролидин-2,2-илидена; 1,4,7-триазациклонон-1,4-илена; 1,4,7-триазациклонон-2,3-илена; 1,4,7-триазациклонон-2,9-илена; 1,4,7-триазациклонон-3,8-илена; 1,4,7-триазациклонон-2,2-илидена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадeц-1,4-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадeц-1,8-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-2,3-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-2,5-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-1,2-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-2,2-илидена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-1,4-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-1,7-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-1,2-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-2,3-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-2,2-илидена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-1,4-илена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-1,7-илена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-2,3-илена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-1,2-илена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-2,2-илидена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-1,4-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-1,2-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-2,3-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-6,8-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-2,2-илидена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-1,4-илена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-1,2-илена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-2,3-илена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-6,8-илена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-2,2-илидена; 1,4-диоксан-2,3-илена; 1,4-диоксан-2,6-илена; 1,4-диоксан-2,2-илидена; тетрагидропиран-2,3-илена; тетрагидропиран-2,6-илена; тетрагидропиран-2,5-илена; тетрагидропиран-2,2-илидена; 1,4,7-тритиациклонон-2,3-илена; 1,4,7-тритиациклонон-2,9-илена; и 1,4,7-тритиациклонон-2,2-илидена,

гетероциклоалкил: выбран из группы, состоящей из: пирролинила; пирролидинила; морфолинила; пиперидинила; пиперазинила; гексаметиленимина; 1,4-пиперазинила; тетрагидротиофенила; тетрагидрофуранила; 1,4,7-триазациклононанила; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадеканила; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадеканила; 1,4-диаза-7-тиациклононанила; 1,4-диаза-7-оксациклононанила; 1,4,7,10-тетраазациклододеканила; 1,4-диоксанила; 1,4,7-тритиациклононанила; тетрагидропиранила; и оксазолидинила, при этом гетероциклоалкил может быть связан с соединением через любой атом в кольце выбранного гетероциклоалкила,

амин: группа -N(R)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; C1-C6-алкил-C₆H₅; и фенила, при этом, когда оба R представляют собой C1-C6-алкил, оба R вместе могут образовывать гетероциклическое кольцо от -NC3 до -NC5 с любой оставшейся алкильной цепью, образующей алкильный заместитель у гетероциклического кольца,

галоген: выбран из группы, состоящей из: F; Cl; Br и I,

галогеналкил: выбран из группы, состоящей из моно-, ди-, три-, поли- и пергалогенированного неразветвленного и разветвленного C1-C8-алкила,

псевдогалоген: выбран из группы, состоящей из -CN, -SCN, -OCN, -N₃, -CNO, -SeCN,

сульфонат: группа -S(O)₂OR, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅; Li; Na; K; Cs; Mg; и Ca,

сульфат: группа -OS(O)₂OR, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅; Li; Na; K; Cs; Mg; и Ca,

сульфон: группа -S(O)₂R, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅ и амина (с образованием сульфонамида), выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; C1-C6-алкил-C₆H₅; и фенила, при этом, когда оба R' представляют собой C1-C6-алкил, оба R' вместе могут образовывать гетероциклическое кольцо от -NC3 до -NC5 с любой оставшейся алкильной цепью, образующей алкильный заместитель у гетероциклического кольца,

производное карбоксилата: группа -C(O)OR, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅; Li; Na; K; Cs; Mg; и Ca,

производное карбонила: группа -C(O)R, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅ и амина (с образованием амида), выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; C1-C6-алкил-C₆H₅; и фенила, при этом, когда оба R' представляют собой C1-C6-алкил, оба R' вместе могут образовывать гетероциклическое кольцо от -NC3 до -NC5 с любой оставшейся алкильной цепью, образующей алкильный заместитель у гетероциклического кольца,

фосфонат: группа -P(O)(OR)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил-C₆H₅; Li; Na; K; Cs; Mg; и Ca,

фосфат: группа -OP(O)(OR)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; C1-C6-алкил- C₆H₅; Li; Na; K; Cs; Mg; и Ca,

фосфин: группа -P(R)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; и C1-C6-алкил-C₆H₅,

оксид фосфина: группа -P(O)R₂, где R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; фенила; и C1-C6-алкил-C₆H₅; и амина (с образованием фосфонамидата), выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; C1-C6-алкил-C₆H₅; и фенила, при этом, когда оба R' представляют собой C1-C6-алкил, оба R' вместе могут образовывать гетероциклическое кольцо от -NC3 до -NC5 с любой оставшейся алкильной цепью, образующей алкильный заместитель у гетероциклического кольца,

простой полиэфир: выбран из группы, включающей в себя -(O-CH₂-CH(R))_n-OH и -(O-CH₂-CH(R))_n-H, где R независимо выбран из: водорода, алкила, арила, галогена, и n составляет от 1 до 250.

Если не оговорено иное, нижеследующие группы являются более предпочтительными группами, которые могут применяться в группах, присутствующих в раскрытых здесь соединениях:

алкил: неразветвленный или разветвленный C1-C6-алкил,

алкил с длинной цепью: неразветвленный и разветвленный C5-C10-алкил, предпочтительно неразветвленный C6-С8-алкил,

алкенил: C3-C6-алкенил,

циклоалкил: C6-С8-циклоалкил,

алкокси: C1-C4-алкокси,

алкокси с длинной цепью: неразветвленный и разветвленный C5-C10 алкокси, предпочтительно неразветвленный C6-C8 алкокси,

алкилeн: выбран из группы, состоящей из: метилена; 1,2-этилена; 1,3-пропилена; бутан-2-oл-1,4-диила; 1,4-бутилена; циклогексан-1,1-диила; циклогексан-1,2-диила; циклогексан-1,4-диила; циклопентан-1,1-диила; и циклопентан-1,2-диила,

арил: выбран из группы, состоящей из: фенила; бифенила; нафталинила; антраценила; и фенантренила,

арилeн: выбран из группы, состоящей из: 1,2-фенилена; 1,3-фенилена; 1,4-фенилена; 1,2-нафталинилена; 1,4-нафталинилена; 2,3-нафталинилена и 1-гидрокси-2,6-фенилена,

гетероарил: выбран из группы, состоящей из:

пиридинила; пиримидинила; хинолинила; пиразолила; триазолила; изохинолинила; имидазолила; и оксазoлидинила, при этом гетероарил может быть связан с соединением через любой атом в кольце выбранного гетероарила,

гетероарилен: выбран из группы, состоящей из: пиридин-2,3-диила; пиридин-2,4-диила; пиридин-2,6-диила; пиридин-3,5-диила; хинолин-2,3-диила; хинолин-2,4-диила; изохинолин-1,3-диила; изохинолин-1,4-диила; пиразол-3,5-диила; и имидазол-2,4-диила,

гетероциклоалкил: выбран из группы, состоящей из:

пирролидинила; морфолинила; пиперидинила; пиперидинила; 1,4-пиперазинила; тетрагидрофуранила; 1,4,7-триазациклононанила; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадеканила; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадеканила; 1,4,7,10-тетраазациклододеканила; и пиперазинила, при этом гетероциклоалкил может быть связан с соединением через любой атом в кольце выбранного гетероциклоалкила,

гетероциклоалкилен: выбран из группы, состоящей из:

пиперидин-2,6-илена; пиперидин-4,4-илидена; 1,4-пиперазин-1,4-илена; 1,4-пиперазин-2,3-илена; 1,4-пиперазин-2,6-илена; тетрагидротиофен-2,5-илена; тетрагидротиофен-3,4-илена; тетрагидрофуран-2,5-илена; тетрагидрофуран-3,4-илена; пирролидин-2,5-илена; пирролидин-2,2-илидена; 1,4,7-триазациклонон-1,4-илена; 1,4,7-триазациклонон-2,3-илена; 1,4,7-триазациклонон-2,2-илидена; 1,4,8,11-тетраазaциклотетрадец-1,4-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-1,8-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-2,3-илена; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадец-2,2-илидена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-1,4-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-1,7-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-2,3-илена; 1,4,7,10-тетраазациклододец-2,2-илидена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-1,4-илена; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадец-1,7-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-1,4-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-2,3-илена; 1,4-диаза-7-тиациклонон-2,2-илидена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-1,4-илена; 1,4-диаза-7-оксациклонон-2,3-илена; 4-диаза-7-оксациклонон-2,2-илидена; 1,4-диоксан-2,6-илена; 1,4-диоксан-2,2-илидена; тетрагидропиран-2,6-илена; тетрагидропиран-2,5-илена; и тетрагидропиран-2,2-илидена, -C1-C6-алкилгетероциклоалкила, при этом гетероциклоалкил в виде C1-C6-алкилгетероциклоалкила выбран из группы, состоящей из: пиперидинила; 1,4-пиперазинила; тетрагидрофуранила; 1,4,7-триазациклононанила; 1,4,8,11-тетраазациклотетрадеканила; 1,4,7,10,13-пентаазациклопентадеканила; 1,4,7,10-тетраазациклододеканила; и пирролидинила, при этом гетероциклоалкил может быть связан с C1-C6-алкилом через любой атом в кольце выбранного гетероциклоалкила,

амин: группа -N(R)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; и бензила,

галоген: выбран из группы, состоящей из: F и Cl,

сульфонат: группа -S(O)₂OR, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; Na; K; Mg; и Ca,

сульфат: группа -OS(O)₂OR, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; Na; K; Mg; и Ca,

сульфон: группа -S(O)₂R, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; бензила и амина, выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; и бензила,

производное карбоксилата: группа -C(O)OR, где R выбран из водорода; Na; K; Mg; Ca; C1-C6-алкила; и бензила,

производное карбонила: группа -C(O)R, где R выбран из: водорода; C1-C6-алкила; бензила; и амина, выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; и бензила,

фосфонат: группа -P(O)(OR)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; бензила; Na; K; Mg; и Ca,

фосфат: группа -OP(O)(OR)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; бензила; Na; K; Mg; и Ca,

фосфин: группа -P(R)₂, где каждый R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; и бензила,

оксид фосфина: группа -P(O)R₂, где R независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; бензила и амина, выбранного из группы: -NR'₂, где каждый R' независимо выбран из: водорода; C1-C6-алкила; и бензила,

простой полиэфир: выбран из группы, включающей в себя -(O-CH₂-CH(R))_n-OH и -(O-CH₂-CH(R))_n-H, где R независимо выбран из: водорода, метила, галогена, и n составляет от 5 до 50, предпочтительно от 10 до 25.

M, M_n (n равно целому числу): металлы (либо заряженные, либо незаряженные), причем два металла M_n и M_m выбраны независимо друг от друга, если не указано иное.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру II:

где R₁ и/или R₂ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилен, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру III:

где R₁ выбран из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилен, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру IV:

где R₁ и/или R₂ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру V:

где R₁ и/или R₂ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру VI:

где R₂ выбран из группы, включающей в себя одинарную связь, метил, алкил, метиларил, арил, гетероарил, метилгетероарил, алкенил, винил, алкинил, метилалкинил, кетоарил, метилкетоарил, кето, кетогетероарил, метилкетогетероарил, кетоалкенил, метилкетоалкенил, кетоалкинил, метилкетоалкинил, галогенметил, галогенметиларил, арилeн, галогенарил, галогеналкил, галогенгетероарил, галогенметилгетероарил, галогеналкенил, галогенвинил, галогеналкинил, галогенметилалкинил, галогенкетоарил, галогенметилкетоарил, галогенкето, галогенкетогетероарил, галогенметилкетогетероарил, галогенкетоалкенил, галогенметилкетоалкенил, галогенкетоалкинил, галогенметилкетоалкенил,

и где R₁ и/или R₃ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилен, гетероциклоалкилен, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Следует отметить, что путь указания и/или обозначения для R₁ и R₃ не означает или не имеет в виду, что имеется только один замещенный остаток в каждом из ароматических колец; скорее, формулу следует рассматривать так, как будто под этим обозначением подразумеваются все возможные замещения (от моно-, ди- до пентазамещения). Это относится также ко всем дальнейшим структурам, указанным в данной заявке.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру VII:

где R₁, R₂ и/или R₃ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру VIII:

где R₁ и/или R₂ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир, а X, Y и Z независимо выбраны из группы, включающей в себя C, N, O, S.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру IX:

где R₁ и/или R₂ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир; а

X и Y независимо выбраны из группы, включающей в себя C, N, O, S.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру X:

где R₁ выбран из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир,

а W, X, Y и Z независимо выбраны из группы, включающей в себя C, N, O, S.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру XI:

где R₁, R₂ и/или R₃ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир,

а X, Y и Z независимо выбраны из группы, включающей в себя C, N, O, S.

Следует отметить, что связи

предполагаются указывающими на то, что структурой XI охватываются все возможные цис/транс-изомеры.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру XII:

где R₁, R₂, R₃ и/или R₄ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилен, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Согласно варианту реализации настоящего изобретения по меньшей мере одна из молекул(ы) органического лиганда имеет следующую структуру XIII:

где R₁, R₂, R₃ и/или R₄ независимо выбраны из группы, включающей в себя водород, гидроксил, галоген, псевдогалоген, формил, карбоксипроизводные и/или производные карбонила, алкил, алкил с длинной цепью, алкокси, алкокси с длинной цепью, циклоалкил, галогеналкил, арил, арилeн, галогенарил, гетероарил, гетероарилeн, гетероциклоалкилeн, гетероциклоалкил, галогенгетероарил, алкенил, галогеналкенил, алкинил, галогеналкинил, кето, кетоарил, галогенкетоарил, кетогетероарил, кетоалкил, галогенкетоалкил, кетоалкенил, галогенкетоалкенил, фосфоалкил, фосфонат, фосфат, фосфин, оксид фосфина, фосфорил, фосфоарил, сульфонил, сульфоалкил, сульфоаренил, сульфонат, сульфат, сульфон, амин, простой полиэфир.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к светоизлучающему прибору, в частности СИД, включающему в себя описанный выше люминесцентный материал.

Настоящее изобретение, кроме того, относится к использованию описанного выше люминесцентного материала в биологических областях применения, предпочтительно, био- и/или иммуноанализах.

Неожиданно было обнаружено, что описанный в настоящем изобретении люминесцентный материал может быть использован в качестве вещества для «мечения» в биохимических областях применения, например, био- и/или иммуноанализах.

Люминесцентный материал согласно одному применению настоящего изобретения может быть использован в качестве маркера для мечения некоторых биохимических молекул или согласно другому применению настоящего изобретения может быть использован в качестве маркера для мечения фрагментов клеток.

Мечение может согласно одному применению настоящего изобретения происходить посредством линкерной молекулы или согласно другому применению настоящего изобретения - путем физической адгезии.

Люминесцентный материал и/или светоизлучающий прибор согласно настоящему изобретению может найти применение в большом числе разнообразных систем и/или применений, среди которых одно или более из нижеследующих:

- системы освещения служебных помещений,

- системы бытового применения,

- системы освещения торговых помещений,

- системы домашнего освещения,

- системы направленного освещения,

- системы точечного освещения,

- системы театрального освещения,

- системы волоконно-оптического применения

- проекционные системы

- самосветящиеся индикаторные системы,

- пикселированные индикаторные системы,

- сегментированные индикаторные системы,

- системы предупредительных знаков,

- системы для применения при медицинском освещении

- системы указательных знаков и

- системы декоративного освещения

- портативные системы

- автомобильные применения

- системы освещения теплиц.

Указанные выше компоненты, а также заявленные компоненты и компоненты, используемые в соответствии с изобретением в описанных вариантах реализации, не являются предметом для любых специальных исключений в отношении их размера, формы, выбора материала и технической концепции, так что критерии выбора, известные в данной области, можно применять без ограничений.

Краткое описание чертежей

Дополнительные подробности, характеристики и преимущества объекта изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, на фигурах и нижеследующем описании соответствующих фигур и примеров, которые в примерной форме показывают несколько вариантов применения Eu-содержащего материала в светоизлучающем приборе согласно изобретению, а также СИД согласно вариантам реализации настоящего изобретения.

На фиг.1 показан рентгенодифракционный спектр (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц согласно первому примеру настоящего изобретения.

На фиг.2 показан спектр возбуждения и испускания материала по фиг.1.

На фиг.3 показан спектр возбуждения и испускания люминесцентного материала согласно первому варианту реализации настоящего изобретения с использованием (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц по фиг.1 и 2.

Пример 1

Фиг.1-3 относятся к (Y,Gd)-содержащему материалу наночастиц и люминесцентному материалу с использованием этого (Y,Gd)-содержащего материала наночастиц. Этим (Y,Gd)-содержащим материалом наночастиц, использованным в данном примере, является GdVO₄:Eu (5%), который получали следующим образом.

GdCl₃ (9,5 ммоль) и EuCl₃ (0,5 ммоль) растворяли в 375 мл Н₂О. Затем добавляли NaVO₄ в 50 мл при температуре окружающей среды, что приводило к образованию «молочного» раствора, который нагревали до 100°С в течение примерно 30 минут. Образовавшийся осадок собирали, промывали водой и ацетоном и сушили при 60°С. Выход составил 2,5162 г.

На фиг.1 показан рентгенодифракционный спектр материала GdVO₄:Eu. Можно видеть, что размер d₅₀ его частиц составляет 10 нм.

На фиг.2 показан спектр возбуждения (пунктирная линия) и спектр испускания материала по фиг.1. Спектр возбуждения (пунктирная линия) демонстрирует максимум где-то около 290-300 нм, а спектр испускания имеет несколько острых полос, причем наиболее заметная полоса приходится на 625 нм.

Материал GdVO₄:Eu затем суспендировали в этаноле и добавляли раствор 2-теноилтрифторацетилацетона (см. структуру ниже) и NaOMe в этаноле. Суспензию нагревали с обратным холодильником в течение одного часа. После охлаждения образовавшийся в результате осадок собирали и дважды промывали этанолом. Выход светло-желтого порошка составил 0,1075 г.

2-Теноилтрифторацетилацетон (ТТFA)

На фиг.3 показан спектр возбуждения (пунктирная линия) и спектр испускания материала GdVO₄:Eu/TTFA.

На спектре можно легко видеть, что этот люминесцентный материал демонстрирует дополнительную полосу возбуждения в области около 380 нм. Эта дополнительная полоса возбуждения обусловлена присутствием органического лиганда, который поглощает в ближней УФ-ой области и передает поглощенную энергию центру Eu³⁺.

Конкретные комбинации элементов и признаков в вышеописанных детализированных вариантах реализации являются только примерными; специально предусматривается также взаимозаменяемость и замена этих понятий другими понятиями в данной заявке и патентах/заявках, включенных посредством ссылки. Как будет понятно специалистам в данной области, специалистам с обычной квалификацией в данной области могут прийти в голову вариации, модификации и другие варианты реализации того, что описано здесь, не выходящие за пределы сущности и объема заявляемого изобретения. Соответственно предшествующее описание представлено только в качестве примера и не предназначено для ограничения. Объем изобретения определяется нижеследующей формулой изобретения и ее эквивалентами. Кроме того, ссылочные обозначения, использованные в описании и формуле изобретения, не ограничивают объем заявляемого изобретения.

1. Люминесцентный материал для светоизлучающего прибора, включающий в себя (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц, связанный с по меньшей мере одной молекулой органического лиганда.

2. Люминесцентный материал по п.1, в котором размер (Y, Gd)-coдержащего материала наночастиц составляет от ≥2 нм до ≤100 нм.

3. Люминесцентный материал по п.1, в котором (Y,Gd)-содержащий материал наночастиц легирован по меньшей мере одним легирующим материалом, выбранным из группы La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.

4. Люминесцентный материал по п.3, в котором уровень вклада легирующего материала в (Y,Gd)-coдepжaщий материал наночастиц составляет от ≥0,5% до ≤50%.

5. Люминесцентный материал по п.1, в котором упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда является полидентатным и/или хелатным материалом.

6. Люминесцентный материал по п.1, в котором упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда является N- и/или O-донорным материалом.

7. Люминесцентный материал по п.1, в котором упомянутая по меньшей мере одна молекула органического лиганда поглощает в области от ≥300 нм до ≤500 нм и/или имеет триплетное состояние, которое от ≥3000 см^-1 до ≤13000 см^-1 выше испускающего свет состояния светоизлучающего(их) материала(ов) в (Y,Gd)-coдepжaщeм материале наночастиц.

8. Люминесцентный материал по п.1, в котором отношение молекул(ы) органического лиганда к светоизлучающему(им) материалу(ам) в (Y,Gd)-coдepжaщeм материале наночастиц составляет от ≥0,01:1 до ≤0,9:1.

9. Светоизлучающий прибор, в частности светоизлучающий диод, включающий в себя люминесцентный материал по любому из пп.1-8.

10. Система, включающая в себя люминесцентный материал по любому из пп.1-8 и/или светоизлучающий прибор по п.9, причем эта система используется в одном или более из следующих применений:
- системы освещения служебных помещений,
- системы бытового применения,
- системы освещения торговых помещений,
- системы домашнего освещения,
- системы направленного освещения,
- системы точечного освещения,
- системы театрального освещения,
- системы волоконно-оптического применения,
- проекционные системы,
- самосветящиеся индикаторные системы,
- пикселированные индикаторные системы,
- сегментированные индикаторные системы,
- системы предупредительных знаков,
- системы для применения при медицинском освещении,
- системы указательных знаков, и
- системы декоративного освещения,
- портативные системы,
- автомобильные применения,
- системы освещения теплиц.