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公開番号2025081305
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2025006560,2021512792
出願日2025-01-17,2019-09-06
発明の名称官能性の粉末粒子を産生する方法
出願人クレメナクナノテック,インク.
代理人弁理士法人清原国際特許事務所
主分類C12M 1/33 20060101AFI20250520BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】細胞を溶解するように構成されたフィルターを提供する。
【解決手段】複数の表面エッチングされた粉末粒子を含むチャンバーであって、表面エッチングされた粉末粒子のそれぞれは独立して、結晶、多結晶、半結晶、又は非晶質の半導体あるいは絶縁体の粉末粒子を含み、表面エッチングされた粉末粒子のそれぞれが独立して、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される構造体を構成するようにエッチングされている、チャンバーと、チャンバーに流体的に結合された入口と、チャンバーに流体的に結合された出口とを含み、ここで、細胞を含む組成物を入口から出口までフィルターを通して通過させるとき、複数の表面エッチングされた粉末粒子の1つ以上が細胞に接触し、それによって細胞を溶解する、フィルターである。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
粉末粒子上で構造体を形成する方法であって、該方法は、
（ａ）１つ以上の結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の半導体あるいは絶縁体の粉末粒子を提供する工程と、
（ｂ）（例えば、随意に）、１つ以上の粉末粒子から表面汚染物を取り除く工程と、
（ｃ）（例えば、随意に）、１つ以上の粉末粒子から酸化物を取り除く工程と、
（ｄ）１つ以上の粉末粒子上で第１型の構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のホモ官能性の粉末粒子を形成する工程と、
（ｅ）（例えば、随意に）、１つ以上のホモ官能性の粉末粒子上で第２型の構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のヘテロ官能性の粉末粒子を形成する工程と、を含み、
ここで、第１型および第２型の構造体は、（例えば、随意に）気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドから選択される、方法。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の粉末粒子は、第ＩＶＡ族の元素、第ＩＶ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩ－ＩＶＢ族の化合物、第Ｉ－ＶＩＩ族の化合物、第ＩＩ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩＩ－Ｖ族の化合物、第ＩＶーＩＶ族の化合物、遷移金属酸化物、および３つ以上の元素を含む化合物から選択された元素または化合物の結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の粉末粒子である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粉末粒子は１つ以上の結晶粒を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記粉末粒子は、単一結晶粒からなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
（ｂ）１つ以上の粉末粒子から表面汚染物を取り除く工程を含む、請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
（ｃ）１つ以上の粉末粒子から酸化物を取り除く工程を含む、請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
（ｅ）１つ以上のホモ官能性の粉末粒子上で第２型の構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のヘテロ官能性の粉末粒子を形成する、工程を含む、請求項１から６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
（ｄ）の形成する工程は、粉末粒子の表面で、または気孔内に第１型の構造体を形成する工程を含む、請求項１から７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
（ｅ）の形成する工程は、粉末粒子の表面で、または気孔内に第２型の構造体を形成する工程を含む、請求項１からの８いずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
（ｄ）と（ｅ）の形成する工程の少なくとも１つは、リソグラフィーを含む、請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
（【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】
相互参照
本出願は、２０１８年９月７日に出願された米国仮特許出願第６２／７２８，５７０号の利益を主張し、その全体は引用によって本明細書に組み込まれる。
続きを表示（約 6,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ケイ素は地殻の中に２番目に豊富な要素であり、構造体、鋼精錬とエレクトロニクス産業において商業的に使用される。純ケイ素は、真性半導体であるが、あまりにも低い導電率を有するので、その導電率を増大させるために小濃度の他の要素によりドーピングすることなくエレクトロニクスに使用することができない。具体的に、ケイ素の単結晶同素体は半導体業界において使用されるシリコンウエハーを生産するために使用される。最近の研究は、太陽光発電装置およびバッテリーに適用するためにシリコンウエハー上でのナノワイヤーの形成に注目している。ケイ素ナノワイヤーの合成方法は、レーザー・ビーム・アブレーション、イオン・ビーム・エッチング、化学蒸着および気液の固体成長があげられ、現在の研究は、特定の方向に沿ってナノワイヤーの制御的形成に注目している。
【発明の概要】
【０００３】
従来のナノワイヤー製作方法は、しばしば高価な高温かつ高真空環境を要するので、処理された基板のサイズ、スケーラビリティと産生スループットが制限されてしまう。さらに、従来のナノワイヤー製作方法は、典型的に高純度の単結晶シリコンウエハーを必要とするものであり、このウエハーは産生するのに費用がかかり、その扁平した固定形状のため、見込まれる用途が制限されてしまう。ナノワイヤー等のナノ構造体を含む構造体を（例えば、結晶、多結晶、半結晶、非晶質の）半導体の粉末、粒子または粒上で産生する方法は、依然として大きく必要とされている。本開示は、このような必要性に対処するものであり、関連する利点も提供する。
【０００４】
特定の態様では、本開示は、（例えば、粉末）粒子（例えば微粒子）上で構造体を形成する方法を提供し、該方法は、（ａ）１つ以上の（例えば、結晶、多結晶、半結晶または非晶質の）半導体あるいは絶縁体の粉末粒子を提供する工程と、（ｂ）（例えば、随意に）１つ以上の粉末粒子から表面汚染物を取り除く工程と、（ｃ）（例えば、随意に）１つ以上の粉末粒子から酸化物を取り除く工程と、（ｄ）１つ以上の粉末粒子上で第１型の構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のホモ官能性の粉末粒子を形成する工程と、（ｅ）（例えば、随意に）、１つ以上のホモ官能性の粉末粒子上で第２型の構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のヘテロ官能性の粉末粒子を形成する工程と、を含む。いくつかの実施形態では、第１型および／または第２型の構造体は、（例えば、随意に）気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからからなる群から選択される。いくつかの実施形態では、（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子は、第ＩＶＡ族の元素、第ＩＶ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩ－ＩＶＢ族の化合物、第Ｉ－ＶＩＩ族の化合物、第ＩＩ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩＩ－Ｖ族の化合物、第ＩＶーＩＶ族の化合物、遷移金属酸化物、および３つ以上の元素からなる化合物を含む（例えば、元素または化合物の結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子である。粉末粒子は１つ以上の結晶粒を含む場合があり、または、粉末粒子は単一結晶粒からなる場合がある。
【０００５】
主題方法のうちのいずれかを実行する際に、本方法は（ｂ）１つ以上の粉末粒子から表面汚染物を取り除く工程を含む場合がある。いくつかの実施形態では、本方法は（ｃ）１つ以上の粉末粒子から酸化物を取り除く工程を含む。いくつかの実施形態では、本方法は、（ｅ）１つ以上のホモ官能性の粉末粒子上で（例えば、第２型の）構造体を形成する工程であって、それによって、１つ以上のヘテロ官能性の粉末粒子を形成する工程含む。（ｄ）を形成する工程は、粉末粒子の表面上でまたは気孔内に（例えば、第１型の）構造体を形成する工程を含む場合がある。（ｅ）を形成する工程は、粉末粒子の表面上でまたは気孔内に（例えば、第２型の）構造体を形成する工程を含む場合がある。（ｄ）と（ｅ）を形成する工程の少なくとも１つは、リソグラフィーを含む場合がある。いくつかの実施形態では、（ｄ）と（ｅ）を形成する工程の各々は、金属補助化学エッチングおよび化学エッチングからなる群から選択されたプロセスを独立して含む。（ｄ）と（ｅ）を形成する工程の少なくとも１つは、金属補助化学エッチングを含む場合があり、ここで、金属補助化学エッチングは、粉末粒子の表面上に金属イオンを堆積させ、エッチング液に金属イオンを露出することによって粉末粒子をエッチングする工程を含む。金属イオンは、限定されないが、例えば、含むように貴金属と希少性のある金属から選択される場合がある。いくつかの実施形態では、エッチング液はプラズマ、ガスまたは溶液である。エッチング液は、エッチング液および酸化剤を含む溶液であってもよい。第１の型の構造体は、マイクロ構造体またはナノ構造体などのサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であってもよい。いくつかの実施形態では、第２の型の構造体は、マイクロ構造体またはナノ構造体などのサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。本明細書に記載された方法は、１つ以上の官能性の粉末粒子を、フィルムコーティング、めっき、化学的官能化、ドーピング、ナノ粒子装飾、リソグラフィーおよびそれらの組み合わせからなる群から選択されるプロセスにさらす工程をさらに含む場合がある。第１の型の構造体および第２の型の構造体は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される場合がある。
【０００６】
いくつかの実施形態では、本開示は、１つ以上の官能性の（例えば、結晶、多結晶、半結晶または非晶質の）（例えば、半導体または絶縁体の）粉末粒子を含む表面を提供し、ここで粉末粒子は、（例えば、随意に）気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドから選択される１つ以上の構造体を含み、および粉末粒子の直径は、０．０１～１０，０００ミクロンである。（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子は、第ＩＶＡ族の元素、第ＩＶ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩ－ＩＶＢ族の化合物、第Ｉ－ＶＩＩ族の化合物、第ＩＩ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩＩ－Ｖ族の化合物、第ＩＶーＩＶ族の化合物、遷移金属酸化物、および３つ以上の元素からなる化合物からなる群から選択される（例えば、元素または化合物の結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子であり得る。いくつかの実施形態では、粉末粒子は、単一結晶粒等の１つ以上の結晶粒を含む。粉末粒子の直径は、０．１μｍ～１，０００μｍであってもよい。いくつかの実施形態では、粉末粒子は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される２つ以上の構造体を含む。１つ以上の構造体はマイクロ構造体またはナノ構造体などのサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）であってもよい。いくつかの実施形態では、粉末粒子の最小の３０％の平均直径は、粉末粒子の最大の１０％の平均直径より２００％小さい。本明細書に記載された表面は、粉末粒子を大気から隔てるフィルムをさらに含む場合がある。本表面は、反射防止であり、反射的であり、吸収性であり、吸着性であり、接着性であり、屈折性であり、研磨性であり、導電性であり、絶縁的であり、化学反応が高いであり、化学的不活性であり、発光性であり、抗菌性であり、細胞溶解的であり、非湿潤性であり、疎水性であり、親水性であり、防汚性であり、付着防止であり、滑り止め的であり、帯電防止であり、またはその組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、粉末粒子は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される１つ以上の構造体を含む。いくつかの態様では、本開示は、製品の表層構造体を転写するまたは複製する方法を提供し、該方法、鋳型またはカビと本明細書に評された、表面の含む１つ以上に官能性の（例えば結晶、多結晶、半結晶または非晶質の半導体、あるいは絶縁体の）粉末粒子を使用して含む。
【０００７】
いくつかの態様では、本開示は、ヘテロ官能性の（例えば、結晶、多結晶または半結晶の半導体あるいは絶縁体の）粉末粒子を提供し、ここで粉末粒子は、２つ以上の型のサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を含む。いくつかの態様では、本開示は、官能性の（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の半導体あるいは絶縁体の）粉末粒子を提供し、ここで粉末粒子は、サブミリ構造体を含み、フィルムコーティング、めっき、化学的官能化、ドーパント、ナノ粒子装飾または表面終端をさらに含む。いくつかの態様では、本開示は、ホモ官能性の（例えば、結晶、多結晶、半結晶または非晶質の半導体あるいは絶縁体の）粉末粒子を提供し、ここで粉末粒子は、気孔、クレーター、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される構造体を含む。いくつかの態様では、本開示は、ホモ官能性の（例えば、結晶、多結晶、半結晶または非晶質の半導体あるいは絶縁体の）粉末粒子を提供し、ここで粉末粒子は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される構造体を含み、ここで粉末粒子は、元素のケイ素粒子ではない。本明細書に記載された粉末粒子の直径は、０．０１μｍ～１０，０００μｍであってもよい。いくつかの実施形態では、粒子の直径は０．１μｍ～１，０００μｍである。粒子は、第ＩＶＡ族の元素、第ＩＶ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩ－ＩＶＢ族の化合物、第Ｉ－ＶＩＩ族の化合物、第ＩＩ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩＩ－Ｖ族の化合物、第ＩＶーＩＶ族の化合物、遷移金属酸化物、および３つ以上の元素を含む化合物からなる群から選択される元素または化合物の（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子であってもよい。いくつかの実施形態では、粒子は１つ以上の結晶粒を含む。粒子は単一結晶粒からなる場合がある。２つ以上の型のサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される場合がある。いくつかの実施形態では、２つ以上の型の構造体は、マイクロ構造体およびナノ構造体から選択される。
【０００８】
本明細書に記載された粒子は、１０ｎｍおよび１ｍｍの間の波長の（例えば、正反射性および／または散乱性の）全電磁放射線の最大で１０％を反射する場合がある。いくつかの実施形態では、粒子は、１０ｎｍおよび４００ｎｍの間の波長の（例えば、正反射性および／または散乱性の）全電磁放射線の最大で１０％を反射する場合がある。いくつかの実施形態では、粒子は、３００ｎｍおよび１，０００ｎｍの間の波長の（例えば、正反射性および／または散乱性の）全電磁放射線の最大で１０％を反射する場合がある。いくつかの実施形態では、粒子は、７００ｎｍおよび１ｍｍの間の波長の（例えば、正反射性および／または散乱性の）全電磁放射線の最大で１０％を反射する場合がある。粒子は、２つ以上の重複構造体を含む場合がある。粒子は、規則的または不規則な形状であってもよい。本明細書に記載された粒子は、フィルムコーティング、めっき、化学官能化、ドーパント、ナノ粒子装飾または表面終端をさらに含む場合がある。いくつかの実施形態では、粒子は抗菌性を示す。
【０００９】
いくつかの態様では、本開示は、細胞膜を破裂させる方法を提供し、該方法は、細胞を、本明細書に記載される（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の半導体あるいは絶縁体の）粉末粒子と接触させる工程を含み、ここで粉末粒子は、物理的に、または化学的に細胞と相互作用し、それによって細胞を破裂させる。
【００１０】
いくつかの態様では、本開示は、製品の特性を改変する方法を提供し、該方法は、１つ以上の官能性の（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）（例えば、半導体または絶縁体の）粉末粒子を製品の中へ取り込む工程を含み、ここで粉末粒子は、１つ以上のサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を含み、および粉末粒子の直径は、０．０１μｍ～１０，０００μｍである。（例えば、結晶、多結晶、半結晶、非晶質の）粉末粒子は、第ＩＶＡ族の、第ＩＶ－ＶＩ族の、第ＩＩ－ＩＶＢ族の化合物、第Ｉ－ＶＩＩ族の化合物、第ＩＩ－ＶＩ族の化合物、第ＩＩＩ－Ｖ族の化合物、第ＩＶーＩＶ族の化合物、遷移金属酸化物、および３つ以上の元素からなる化合物からなる群から選択される元素または化合物の（例えば、結晶、多結晶、半結晶、または非晶質の）粉末粒子であってもよい。粉末粒子は１つ以上の結晶粒を含む場合がある。例えば、粉末粒子は単一結晶粒からなる場合がある。粉末粒子の直径は、０．１～１，０００μｍであってもよい。粉末粒子は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される２つ以上の構造体を含む場合がある。いくつかの実施形態では、１つ以上のサブミリ構造体（ｓｕｂｍｉｌｌｉｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）は、気孔、くぼみ、クレーター、ナノワイヤー、円錐体、小尖塔状のもの、岩柱、珊瑚、コード、壁、溝、ヒレ状部、畝状のもの、断崖、ピラミッドと逆ピラミッドからなる群から選択される。１つ以上の構造体は、マイクロ構造体およびナノ構造体から選択される場合がある。いくつかの例では、製品は、医療装置、調理容器具、装具、カウンタートップ、車両、船および航空機からなる群から選択される。前記製品は、事務用消耗品、事務装置、電子装置、容器、台所用具、調理容器具、家庭用品、織物、ハードウェア、消費者製品、車両および船舶、フィルタ、ポンプ、水生装置、表面、家具、装具、装置、建築材料、軍備、ツール、太陽電池、貨幣、医療用具、医療装置、紙品物、製造装置、食品加工装置および光学装置からなる群から選択される場合がある。いくつかの実施形態では、製品は、ゴム、プラスチック、金属、ガラス、またはセラミックを含む。改変する工程は、製品の、可視光の吸光度の減少させる工程、可視光の吸光度を増強する工程、光の反射率を減少させる工程、抗菌性を増強する工程、防泥性を増強する工程、疎水性を増強する工程、親水性を増強する工程、電気伝導率を増強する工程、電気抵抗率を増強する工程、フォトルミネセンスを増強する工程、表面エネルギーを増大させる工程、表面エネルギーを減少させる工程、摩擦係数を増大させる工程、および摩擦係数を減少させる工程の１つ以上を含む場合がある。取り込む工程は、製品を粉末粒子でコーティングする工程、または製品へ粉末粒子を埋め込む工程を含む場合がある。本明細書に記載された方法は、製品をフィルムコーティング、めっき、化学的官能化、ドーピング、ナノ粒子装飾、リソグラフィーおよびそれらの組み合わせからなる群から選択されるプロセスにさらす工程をさらに含む場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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