专利名称：发光材料、发光材料复合体及其制备方法、荧光标记试剂及其制备方法以及发光元件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种发光材料、使用该发光材料的发光材料复合体(complex)及其制 备方法、荧光标记试剂及其制备方法以及发光元件。
背景技术：
通常，白色发光二极管(白色LED)由蓝色发光二极管和由稀土元素制备的荧光 体构成。然而，白色LED涉及这样的问题，S卩，波长接近520nm的绿光的亮度很低。在这样 的背景下，近年来，针对白色LED等的应用，已经对关于硅或二氧化硅的发光行为进行了积 极的研究。例如，由含有熔融石英作为原料的石英玻璃形成的发光元件由PCT专利公开第 W02005/021449号而为人们所熟知。此外，由含有熔融石英作为原料的二氧化硅细颗粒制备 的发光元件由日本专利公开第2007-290873号而为人们所熟知。此外，使用二氧化硅纳米颗粒的标记试剂由日本专利公开第2008-273790号(在 下文中，称作专利文献1)而为人们所熟知。在这种情况下，将硅烷偶联剂加入到反相胶束 分散体系中，所述分散体系由疏水性溶剂中的表面活性剂、其中含有碱性电解质的水以及 亲水性有机溶剂构成，用水将所述硅烷偶联剂水解，并且使二氧化硅单体聚合以形成二氧 化硅纳米颗粒。
发明内容
在这点上，含有熔融石英作为原料的发光元件涉及这样的问题，S卩，为了制备熔融 石英需要大量的热能，因此对环境产生很大影响。此外，在专利文献1披露的使用二氧化 硅纳米颗粒的标记试剂的情况下，所述二氧化硅纳米颗粒利用由表面活性剂形成的胶束结 构。因此，如所预期的那样，遇到这样的问题，即，为了制备所述标记试剂需要大量的热能， 因此对环境产生很大影响。为了解决上述问题，作出了本发明的实施方式，因此期望提供一种对于制备发光 材料不需要大量的热能，因此对环境仅仅产生很小影响的发光材料、使用这样的发光材料 的发光材料复合体及其制备方法、荧光标记试剂及其制备方法以及发光元件。为了达到上述期望，根据本发明的一个实施方式，提供了一种由植物来源的材料 作为原料获得的、并且其中含有氧化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有 率为40wt%以上且氧的含有率为40wt%以上。根据本发明的第一实施方式，提供了一种发光材料复合体，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；以及
(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质。根据本发明的第二实施方式，提供了一种发光材料复合体，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；以及(B)利用其对发光材料的表面进行改性(修饰)的荧光物质。根据本发明的第一实施方式，提供了一种荧光标记试剂，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；以及(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质；所述荧光物质通过能量束的照射而发光。根据本发明的第二实施方式，提供了一种荧光标记试剂，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料，以及(B)利用其对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质；所述荧光物质通过能量束的照射而发光。根据本发明的第一实施方式，提供了一种发光元件，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质；以及(C)用于激发所述发光材料和荧光物质的能量源。根据本发明的第二实施方式，提供了一种发光元件，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；(B)利用其对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质；以及(C)用于激发所述发光材料和荧光物质的能量源。根据本发明的第三实施方式，提供了一种发光元件，包括(A)上述的本发明实施方式的发光材料；以及(B)用于激发所述发光材料的能量源。根据本发明的第一实施方式，提供了一种制备发光材料复合体的方法，或者制备 荧光标记试剂的方法，包括以下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧 化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt%以上且氧的含有率为 40wt%以上；以及(b)将所述发光材料浸渍在其中含有荧光物质的液体溶液中，从而使所述荧光物 质吸附在所述发光材料的表面上。根据本发明的第二实施方式，提供了一种制备发光材料复合体的方法，或者制备 荧光标记试剂的方法，包括以下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧 化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt%以上且氧的含有率为 40wt%以上；以及(b)使包含在液体溶液中的荧光物质与所述发光材料彼此反应，从而用所述荧光 物质来改性发光材料的表面。如上文所述，根据本发明的实施方式，发光材料可通过在其中含有氧分子的气氛中烧成植物来源的材料而获得。因此，在制备发光材料的过程中，不需要大量的热能，因而对环境产生的影响很小。同样，发光材料是一种在应用于生物质的新技术方面值得关注的材料。本发明的实施方式不仅可应用于诸如LED或照明的电子应用用途，而且还可应用于 包括特定细胞和基因的识别的医疗荧光试剂。
图IA和图IB分别是示出了根据BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法在实施例组1 中获得的发光材料的细孔直径分布的检查结果的图，以及根据MP(分子探针)法在实施例 组1中获得的的发光材料的细孔直径分布的检查结果的图；图2是示出了从HeCd激光器向实施例组1中获得的发光材料照射激光束(波长 325nm)，并测量发光材料的光致发光(PL)的结果的图；图3是示出了在实施例组1中获得的发光材料的阴极发光光谱的图；图4A和图4C分别是在实施例组1中获得的发光材料的阴极发光图像，而图4B和 图4D分别是每个都通过利用扫描电子显微镜进行观察而获得的实施例组1中的发光材料 的图像；图5是示出了分别在实施例组1和实施例组2中获得的发光材料复合体、以及若 丹明6G的荧光光谱的测量结果的图；图6是示出了以下方案的示意图在实施例组2中使包含在液体溶液中的荧光物 质与发光材料彼此反应，从而用荧光物质对发光材料的表面进行改性；图7A和图7B分别是各自在实施例组1和实施例组2中获得的发光材料复合体的 示意性概念图；图8是示出了实施例组2中的荧光标记试剂的受体基团结合至期望的分子、期望 的蛋白质或期望的细胞中的任何一个上的状态的示意性概念图；以及图9是根据实施例组3的发光元件的示意性剖视图。
具体实施例方式虽然在下文中，将基于实施方式及其实施例对本发明进行描述，但是本发明绝不 限于此，并且在所述实施方式及其实施例中的各种数值和材料仅仅是示例性的。注意，将按 照下述顺序进行描述。1.关于根据本发明的发光材料的实施方式、根据本发明的发光材料复合体的第一 和第二实施方式及其制备方法的第一和第二实施方式、根据本发明的荧光标记试剂的第一 和第二实施方式及其制备方法的第一和第二实施方式以及根据本发明的发光元件的第一 至第三实施方式的全面描述。2.实施例组1(根据本发明的发光材料的实施方式的实施例、根据本发明的发光 材料复合体的第一实施方式及其制备方法的第一实施方式的实施例以及根据本发明的荧 光标记试剂的第一实施方式及其制备方法的第一实施方式的实施例)。3.实施例组2(根据本发明的发光材料的实施方式的实施例、根据本发明的发光 材料复合体的第二实施方式及其制备方法的第二实施方式的实施例以及根据本发明的荧 光标记试剂的第二实施方式及其制备的方法的第二实施方式的实施例)。4.实施例组3(根据本发明的发光元件的第一至第三个实施方式的实施例以及其他内容)。 1.关于根据本发明的发光材料的实施方式、根据本发明的发光材料复合体的第一 和第二实施方式及其制备方法的第一和第二实施方式、根据本发明的荧光标记试剂的第一 和第二实施方式及其制备的方法的第一和第二实施方式以及根据本发明的发光元件的第 一至第三实施方式的全面描述。在根据本发明的发光材料的实施方式、根据本发明的发光材料复合体的第一和 第二实施方式、根据本发明的荧光标记试剂的第一和第二实施方式、根据本发明的发光元 件的第一至第三实施方式、制备根据本发明的发光材料复合体的方法的第一和第二实施 方式、或者制备根据本发明的荧光标记试剂的方法的第一和第二实施方式(在某些情况 下，在下文中被总体简称为“本发明的实施方式”)中，还可以是选自由稻壳、芦苇属禾本 科(Phragmites)、竹子、藻类如硅藻、以及硅藻土组成的组中的至少一种作为植物来源的材 料。在包括上面描述的优选形式的本发明实施方式中，期望的是按照氮气 BET(Brunauer, Emmett, Teller)法获得的发光材料的比表面积的值为10m2/g以上，优选为 20m2/g以上，并且更优选为50m2/g以上。按照氮气BET法获得的发光材料的比表面积的值 被设定为10m2/g以上，由此可以增加吸附在发光材料的表面上的荧光物质的量以及改性所 述发光材料的表面的荧光物质的量。此外，在根据本发明的发光元件的第一至第三实施方式中，对能量源并没有限制。 然而，可以使用由半导体发光元件构成的能量源，例如用于发射紫外光或蓝色可见光的发 光二极管或半导体激光器。此外，在根据本发明的发光材料复合体的第一和第二实施方式、根据本发明的荧 光标记试剂的第一和第二实施方式、根据本发明的发光元件的第一和第二实施方式、根据 本发明的制备荧光材料复合体的方法的第一和第二实施方式、或者制备荧光标记试剂的方 法的第一和第二实施方式中，所述荧光物质可由选自由若丹明衍生物如若丹明B或若丹明 6G ；荧光素及其衍生物；香豆灵；得克萨斯红(Texas-red)；绿色荧光蛋白质(GFP)；蓝色荧 光蛋白质；青色荧光蛋白质；以及黄色荧光蛋白质组成的组中的至少一种材料制成。并且， 荧光物质渗透到在发光材料中形成的细孔部分中，并且结果，可以获得高的发光强度。此外，在根据本发明的荧光标记试剂的第一和第二实施方式中，或者在制备荧光 标记试剂的方法的第一和第二实施方式中，可使发光材料具有受体基团。或者，可使所述 发光材料具有可以结合至期望的分子、期望的蛋白质、或期望的细胞中的任何一个上的受 体基团。在这样的情况下，虽然作为受体基团并不进行限制，但是可以列举有机官能团如羟 基、羧基、氨基、巯基、硫氰酸酯基、环氧基、异氰酸酯基或酮基作为受体基团。具有这样的官 能团的材料也可通过硅烷偶联剂等在所述发光材料的表面层上形成。此外，还可以采用使 得蛋白质作为受体基团被结合至所述发光材料的表面的形式。在这种情况下，作为这样的 蛋白质，可以是例如，抗原(如IL-2、IL-4、IL-5、IL-10、TNF-a、IFN-Y、促红细胞生成素、 造血干细胞因子、转化生长刺激剂(transforming growth stimulator) α和β、或神经元 生长刺激剂(neuron growth stimulator))、免疫体(如免疫球蛋白Α、免疫球蛋白Ε、免疫 球蛋白G或免疫球蛋白Μ)等。另一方面，作为所述受体基团可以结合的分子，可以是由蓝绿 藻产生的微囊藻毒素(microcystin)类；肝毒素如节球藻毒素(nodularin)或柱孢藻毒素(cylindrospermopsin)；神经毒素如变性毒素(anatoxin)类或束丝藻毒素(aphantoxin)类；或者各种有机毒素。此外，作为受体基团可以结合的期望的蛋白质，可以是例如核酸 (DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸))或免疫体(如免疫球蛋白A、免疫球蛋白E、免疫 球蛋白G或免疫球蛋白M)。并且，例如，可以是导致抗原-抗体反应的期望的蛋白质[如抗 原(如IL-2、IL-4、IL-5、IL-10、TNF (肿瘤坏死因子)-α、IFN (干扰素)-γ、促红细胞生 成素、造血干细胞因子、转化生长刺激剂α和β或者神经元生长刺激剂)、免疫体(如免 疫球蛋白Α、免疫球蛋白Ε、免疫球蛋白G或免疫球蛋白M)]等。此外，作为其上结合有受体 的期望的细胞，可以是上皮细胞、收缩性细胞、血细胞、免疫细胞、肝细胞、脂肪细胞、神经细 胞、神经胶质细胞、生殖细胞、抚育细胞、分泌激素的细胞、与感觉有关的细胞等。在根据本发明的制备发光材料复合体的方法的第一和第二实施方式中，或者在根 据本发明的制备荧光标记试剂的方法的第一和第二实施方式中，将植物来源的材料在其中 含有氧分子的气氛下烧成。在这种情况下，具体地，能够将烃成分用氧气除去的气氛，例如 空气气氛或者高浓度氧气气氛(例如，100%氧气的气氛)可以作为包含氧分子的气氛。此 夕卜，烧成温度可以为例如500°c 1，000°C，而烧成时间可以为例如1 5小时。应当注意， 在烧成结束之后，可通过实施利用盐酸、硝酸等的处理来除去过量的矿物质，从而对所述发 光材料进行精制。在根据本发明的制备发光材料复合体的方法的第一实施方式中，或者在制备荧光 标记试剂的方法的第一实施方式中，具体地，可以使用任何溶剂，只要所涉及的溶剂满足这 样的条件即，所涉及的溶剂可以在分解温度以下溶解荧光物质，并且具有适于渗透到细孔 中的粘度。作为所述发光材料浸渍在其中包含荧光物质的液体溶液中的时间，例如，可以为 6 12小时。另一方面，在根据本发明的制备发光材料复合体的方法的第二实施方式中，或者 在制备荧光标记试剂的方法的第二实施方式中，具体地，可以使用任何溶剂作为其中包含 荧光物质的液体溶液，只要所涉及的溶剂满足这样的条件即，所涉及的溶剂可以在分解温 度以下溶解所述荧光物质，可以使所述发光材料的细孔表面上的官能团与荧光物质之间的 化学反应进行，并且具有低的蒸汽压。具体地，作为导致在溶液中包含的荧光物质与发光材 料之间的反应条件，可以是这样的条件，使发光材料和荧光物质均能够在分解温度以下发 生反应。氮气BET法是这样的一种方法，其中，氮气作为被吸附分子吸附在吸附剂(在这种 情况下为发光材料)上并从所述吸附剂上解吸附，从而测量吸附等温线，并且测量的数据 按照由式⑴表示的BET式来分析。因此，根据该氮气BET法可以计算比表面积、细孔体积 等。具体地，当根据这种氮气BET法计算比表面积的值时，首先氮气作为被吸附分子吸附在 吸附剂(所述发光材料)上，并从所述吸附剂上解吸附，从而测量吸附等温线。并且，从所 得的吸附等温线，根据式(1)或由式(1)变换成的式(1，)来计算[p/{va(p。_p)}]，并相对 于平衡相对压力(p/pQ)作图。此外，由此作出的[P/IVa (pQ-p)}]还视为由直线表示，并且 斜率s(= [((>1/((乂)])，以及截距1(= [1/(C-Vffl)])都可按照最小二乘法来计算。并 且，Vn^PC 二者都可根据式(2-1)和(2-2)由所得的斜率s和截距i来计算。此外，比表面 积asBET可根据式(3)由Vm计算(参见由BELJAPAN，Inc.制造的BELSORP-mini和BELS0RP Analyzing Software指南，第62 66页)。应当注意的是，氮气BET法是一种遵照JISR1626-1996 “一种用于细陶瓷粉末的、基于气体吸附BET法测定比表面积的方法(A method of measuring a specific surface area basedon a gas adsorption BET method for fine ceramics powder) ” 的测量方法。Va = (Vm · C · ρ) / [ (P0-P) {1+ (C-I) (p/p0)}]... (1)其中，Va是吸附量，Vm是单分子层中的吸附量，ρ是氮气的平衡相中的压力，而pQ 是氮气的饱和蒸汽压。[p/IVa (P0-P)}]= [(C-1)/(C· Vffl)] (p/p0) + [l/(C. Vffl)].... (1，)Vm = l/(s+i). . . . (2-1)C = (s/i)+l. . . . (2-2)asBET = (Vm · L · σ )/22414 · · · · (3)其中L是阿伏伽德罗数，而σ是氮气的吸附横截面积。例如，当按照氮气BET法计算细孔体积Vp时，对所得的吸附等温线的吸附数据进 行线性插值，并且获得相对压力下的吸附量V，该相对压力基于细孔体积算出相对压力而设 定。细孔体积Vp可根据式(4)由所得的吸附量V来计算(参见由BEL JAPAN, Inc.制造的 BELSORP-mini 和 BELS0RP Analyzing Software 指南，第 62 66 页)。应当注意的是，基 于氮气BET法获得的细孔体积在下文中在某些情况下将被简称为“细孔体积”。Vp = (V/22414) X (Mg/ Pg) · · · · (4) 其中V是在相对压力下的吸附量，Mg是氮气的分子量，而P 8是氮气的密度。例如，中孔的孔径，可以以孔径分布的形式，按照BJH法，由相对于所述孔径的细 孔体积的变化率而计算。所述BJH法是一种被广泛用作细孔分析法的方法。当按照BJH法 对细孔分布进行分析时，首先，氮气作为被吸附分子吸附在吸附剂(所述发光材料)上，并 从所述吸附剂上解吸附，从而测量吸附等温线。并且，根据所得到的吸附等温线，可获得当 被吸附分子逐渐吸附并从所述细孔被所吸附的分子(例如氮气分子)充满的状态解吸附时 的吸附层的厚度，以及在该阶段所产生的内径(其是核半径的2倍)。此外，根据式(5)计 算细孔半径rp，并根据式(6)计算所述细孔体积。并且，将细孔体积的变化率(dVp/drp)相 对于基于所述细孔半径和细孔体积的细孔直径(2rp)作图，从而获得细孔分布曲线(参照 由 BELJAPAN，Inc.制造的 BELSORP-mini 和 BELS0RP Analyzing Software 指南，第 85 88 页)。rp = t+rk .... (5)其中， 是细孔半径，而rk是当具有厚度t的吸附层在所述压力下被吸附在具有 细孔半径rk的细孔内壁上时的核半径{(内径)/2}。Vpn = Rn · dVn-Rn · dtn · c · Σ Apj · · · · (6)其中Vpn是当发生氮气的第η回吸附和解吸附时的细孔体积，dVn是当时的变化 量，dtn是当发生氮气的第η回吸附和解吸附时的吸附层的厚度tn的变化量，c是固定值， 而Σ Apj表示从j = 1至j = n-1的细孔壁面的面积的积分值。此处，Rn表示如下Rn = rpn2/ (rkn-l+dtn)2 .... (7)其中，是当时的核半径，而rpn是当发生氮气的第η回吸附和解吸附时的细孔半径。例如，微细孔的孔径可以以细孔分布的形式，按照MP法，由所述细孔体积相对于 孔径的变化率而计算。当按照MP法对细孔的分布进行分析时，首先将氮气吸附在吸附剂 (发光材料)上，从而获得吸附等温线。并且，将所得到的吸附等温线转化成相对于所述吸 附层的厚度t的细孔体积(相对于所述吸附层的厚度t作图)。此外，根据通过所述作图 获得的曲率(细孔体积的变化量相对于吸附层的厚度t的变化量)可以获得细孔分布曲线 (参照由 BEL· JAPAN, Inc.制造的 BELSORP-mini 和 BELSORP Analyzing Software 指南，第 72 73页以及第82页)。实施例组1实施例组1涉及根据本发明的发光材料的实施方式的实施例、根据本发明的发光 材料复合体的第一实施方式及其制备方法的第一实施方式的实施例以及根据本发明的荧 光标记试剂的第一实施方式及其制备方法的第一实施方式的实施例。在实施例组1或在随后将描述的实施例组2和3中，使用稻壳(Kihokucho， KAGOSIMA Prefecture生产的Isehikari)作为植物来源的材料。并且，首先将这种植物来 源的材料在其中包含氧分子的气氛中烧成。具体地，将该植物来源的材料置于500ml的锥 形烧杯中；并通过使用石英覆套式加热器(quartz mantle heater)在500°C下在气氛开放 系统中烧成5小时，以将其灰化。所得到的粉末状发光材料，如表1所示，是一种由植物来 源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中 硅的含有率为40wt%以上且氧的含有率为40wt%。应当注意的是，元素的量通过使用能量 分散型X射线分析仪(由JEOL Ltd.制造的JED-2200F)作为元素分析的测量设备按照能 量分散法(EDS)来确定。并且，含有率以重量比(wt%)的形式计算。15kV的扫描电压和 13 μ A的照射电流被设定为测量条件。表 1 按照氮气BET法获得的所述发光材料的比表面积的值为80m2/g。作为按照BJH法 检查细孔直径分布的结果，发现，如图IA所示，所述细孔直径分布在IOnm和30nm处具有峰 值。此外，作为按照MP法检查细孔直径分布的结果，发现，如图IB所示，所述细孔直径分布 在0. 7nm处具有峰值。将激光束(具有325nm的波长)从HeCd激光器照射到以上面描述的方式获得的 发光材料上，从而测量所述发光材料的光致发光(PL)。测量结果示于图2中。可以发现，所 述发光材料在420nm的波长处发光。应当注意的是，在图2中，纵轴表示光致发光强度(单 位任意)，而横轴表示发光波长(单位nm)。此外，将电子束照射到以上面描述的方式获 得的发光材料上，以测量阴极发光(CL)的光谱，从而获得阴极发光图像。同时，通过利用扫 描电子显微镜(SEM)对以上面描述的方式获得的发光材料进行观察。图3示出了阴极发光 的光谱。应当注意的是，在图3中，纵轴表示阴极发光强度(单位任意)，而横轴表示发光 波长(单位nm)。此外，图4A和图4C分别示出了阴极发光图像，而图4B和图4D分别示出了 SEM图像。在这种情况下，在图4A 4D中，图4A和图4B中所示的发光图像和SEM图像 分别从相同的视场而获得，而图4C和图4D中所示的发光图像和SEM图像分别从相同的视 场而获得。此外，将以上文描述的方式获得的发光材料浸渍在其中包含荧光物质的液体溶液 中，从而将所述荧光物质吸附在所述发光材料的表面上。具体地，将0. 15g发光材料浸渍在 0. lmol/1的若丹明6G/10ml乙醇溶液中过夜。当一种荧光物质在所述发光材料的表面上的 物理吸附结束之后，通过使用甲醇和甲苯进行充分地清洗。最后，将所得到的发光材料复合 体在40°C下在真空中干燥。以上文描述的方式获得的实施例组1的发光材料复合体或荧光标记试剂由以下 构成(A)由植物来源的材料作为原料而获得的、并且其中包含氧化硅作为主要成分的 发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt%以上且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质(具体地，若丹明6G)。图5示出了 当照射波长为370nm的紫外光时，实施例组1的发光材料复合体(荧光标记试剂)的荧光发 光光谱的测量结果(称为曲线“A”)。并且，图5示出了当照射波长为370nm的紫外光时， 实施例组1的若丹明6G的荧光发射光谱的测量结果(称为曲线“C”)。应当注意的是，在 图5中，纵轴表示光致发光强度(单位任意)，而横轴表示发光波长(单位nm)。从图5 的曲线“C”可以了解到，即使当将波长为370nm的紫外光照射到若丹明6G上时，若丹明6G 也不发光。此外，图7A示出了实施例组1的发光材料复合体的概念图。应当注意的是，在 图7A中，发光材料以灰色不定形状(infinite form)示出，并且各荧光物质以黑圈的形式 示出。而且，在实施例组1中，对以上文所述的方式获得的实施例组1的荧光标记试剂进 行这样的处理，其中将所述发光材料的表面用二甲氧基苯基硅烷改性，并将所述发光材料 浸没在发烟硫酸的气氛中。结果，获得了具有如下形式的荧光标记试剂，其中，所述发光材 料具有受体基团(特别是砜基团)。具体地，将作为探针分子的磺酰基苯基硅烷化学结合至 所述发光材料的表面。此处，在实施例组1中的荧光标记试剂中，所述荧光物质(具体地若 丹明6G)能通过外部的能量束(用于测量的能量束，例如，具有370nm的波长的紫外光)的 照射发光。而且，将这样的受体基团加入到所述发光材料中，从而使所述荧光标记试剂可以 被结合至细胞表面上的蛋白质(在下文中称为“物质A”)。也就是说，将由具有预定质量的荧光标记试剂与具有预定质量的物质A彼此混合而获得的液体进行过滤，从而除去尚未结合至所述荧光标记试剂的物质A。之后，预先检查 当将具有上述波长的紫外光照射至作为过滤后的残留物的混合物时的发光量。因此，以校 准曲线的方式产生物质A的质量与发光量之间的关系。结果，将通过具有预定质量的荧光 标记试剂与具有预定质量的物质A彼此混合而获得的液体进行过滤，从而除去尚未结合至 所述荧光标记试剂的物质A。之后，预先检查当将具有上述波长的紫外光照射到作为过滤后 的残留物的混合物时的发光量，从而使得可以获得物质A的质量(含有率)。或者，可以定 性确认物质A的存在。实施例组2实施例组2涉及根据本发明的发光材料的实施方式的一个实施例，根据本发明的发光材料复合体的第二实施方式及其制备方法的第二实施方式的实施例，以及根据本发明的荧光标记试剂的第二实施方式及其制备方法的第二实施方式的实施例。在实施例组2中，首先，按照与实施例组1中相同的方法来获得与实施例组1中相 同的发光材料。同样地，之后，使包含在液体溶液中的荧光物质和发光材料彼此反应，从而 用所述荧光物质对所述发光材料的表面进行化学改性。具体地，将Ig的发光材料，和2. Sg 的三甲氧基氯丙基硅烷(TMCPS)在其中具有20ml的甲苯的油浴中，在130°C下回流10小 时。搅拌器的旋转速率被设定为300rpm。之后，将溶剂过滤，并在50°C下进行减压干燥。接 着，将0. 5g的所得到的RHS-CPS(稻壳的表面用氯丙基硅烷改性的物质)，以及20. 26mg的 若丹明6G(Rh 6G)在甲苯乙醇=1 1的液体溶液中回流8小时。在反应完成之后，通 过使用甲醇和甲苯来充分清洗所得到的发光材料复合体。最后，将所得到的发光材料复合 体在40°C下在真空中干燥。图6示出了已描述的方案。以上文所述的方式获得的实施例组2的发光材料复合体或荧光标记试剂由以下 构成(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发 光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt%以上且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)利用其对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质(具体地，若丹明6G)。图 5示出了当照射波长为370nm的紫外光时，实施例组2的发光材料复合体(荧光标记试剂) 的荧光发光光谱的测量结果(称为曲线“B”)。此外，图7B示出了实施例组2的发光材料 复合体的概念图。应当注意的是，在图7B中，发光材料以灰色不定形状示出，各荧光物质以 黑圈的形式示出，而氯丙基硅烷以折线的形式示出。此外，对以上文描述的方式获得的实施例组2的荧光标记试剂进行了与实施例组 1中相同的处理，从而以与实施例组1的情况类似地获得了具有其中所述发光材料具有受 体基团的形式的实施例组2的荧光标记试剂。还按照与实施例组1相同的方法使用了实施 例组2的荧光标记试剂，从而使得可以测量物质A的质量(含有率)。应当注意的是，图8 是示出了实施例组2的荧光标记物质的受体基团被结合至物质A的状态的概念图。如图8 所示，叉形(double-crossing shape)以及由其延伸的线段示意性地表示具有受体基团的 分子。实施例组3实施例组3涉及根据本发明的发光元件的第一至第三实施方式的实施例。在实施例组3中，发光元件由在实施例组1中获得的发光材料和吸附在发光材料 的表面上的荧光物质(它们基本上是实施例组1中获得的发光材料复合体)、以及能量源构 成。具体地，所述能量源是用于发射具有560nm或570nm的波长的光的发光二极管，并且用 来激发发光材料和荧光物质。或者，所述发光元件由实施例组1中获得的发光材料和用于 对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质(它们基本上是在实施例组2中获得的发光材 料复合体)、以及用于激发所述发光材料和荧光物质的能量源构成。或者，所述发光元件由 实施例组1中获得的发光材料、以及用于激发所述发光材料的能量源构成。图9示出了实施例组3的发光元件的横截面示意图。发光元件10由发光二极管 20和由塑料制成的帽30构成。在这种情况下，发光二极管20被固定在支持体上，并用作能 量源。具体地，发光二极管20的光发射部分被帽30覆盖。帽30通过空间31覆盖发光二极管20。此外，具体地，发光二极管20被固定至底座(sub-mount) 21，并且发光二极管20 通过均设置在底座21中的配线(未示出)以及金线23A和23B电连接至外部电极24A和 24B。每个外部电极24A和24B均电连接至驱动电路(在图9中未示出)。底座21通过粘 合剂被安装至散热片25。散热片25通过粘合剂被粘附至支持件22。支持件22由PMMA树 脂制成，并且在注射成型工艺中形成。在帽30与发光元件10之间的空间31用实施例组1 中获得的发光材料、实施例组1中获得的发光材料复合体、或实施例组2中获得的发光材料 复合体40中的任一种填充。帽30由丙烯酸树脂制成，并且在注射成型工艺中形成。用发 光材料或发光材料复合体40填充空间31，从而使得由发光二极管20发射的光能激发所述 发光材料或发光材料复合体40，从而使得来自所述发光材料或发光材料复合体40的光(具 体地，白光)通过帽30发射到外部。
虽然到目前为止，已经基于本发明的实施方式和实施例对本发明进行了描述，但 本发明绝不限于此，因此可以对其进行各种变化。虽然在本发明的实施方式和实施例中，已 经对使用稻壳作为植物来源的材料的情况进行了描述，但是除此之外，可以使用任意芦苇 属禾本科、竹子、藻类如硅藻、或者硅藻土作为植物来源的材料，可以单独使用它们中的任 何一种，或者可以以混合的方式而使用它们中的多种。此外，发光元件的结构和构成绝不限 于实施例9中所示的那些。例如，也可采用这样的结构和构成，使得所述发光材料或发光材 料复合体以块体的形式制备，并且光从作为能量源的发光二极管照射到具有这样的形式的 发光材料或发光材料复合体上。
权利要求
一种发光元件，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt％以上，且氧的含有率为40wt％以上；(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质；以及(C)用于激发所述发光材料和所述荧光物质的能量源。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述植物来源的材料是选自由稻壳、芦苇属 禾本科、竹子、藻类以及硅藻土组成的组中的至少一种材料。
3.根据权利要求1所述的发光元件，其中，按照BET法获得的所述发光材料的比表面积 的值等于或大于10m2/g。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述能量源由用于发射紫外光或蓝色可见 光的发光二极管构成。
5.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述荧光物质是选自由若丹明衍生物、荧光 素及其衍生物、香豆灵、得克萨斯红、绿色荧光蛋白质、蓝色荧光蛋白质、青色荧光蛋白质和 黄色荧光蛋白质组成的组中的至少一种物质。
6.一种发光元件，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；(B)对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质；以及(C)用于激发所述发光材料和所述荧光物质的能量源。
7.一种发光元件，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)用于激发所述发光材料的能量源。
8.一种发光材料复合体，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质。
9.一种发光材料复合体，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质。
10.一种发光材料，该发光材料由植物来源的材料为原材料而获得并且其中包含氧化 硅作为主要成分，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上。
11.一种荧光标记试剂，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质；其中，所述荧光物质通过能量束的照射而发光。
12.根据权利要求11所述的荧光标记试剂，其中，所述植物来源的材料为选自由稻壳、芦苇属禾本科、竹子、藻类以及硅藻土组成的组中的至少一种材料。
13.根据权利要求11所述的荧光标记试剂，其中，按照BET法获得的所述发光材料的比 表面积的值等于或大于10m2/g。
14.根据权利要求11所述的荧光标记试剂，其中，所述发光材料具有受体基团。
15.根据权利要求11所述的荧光标记试剂，其中，所述发光材料具有适于结合至期望 的分子、期望的蛋白质或期望的细胞中的任一种的受体基团。
16.一种荧光标记试剂，包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材 料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt%以上；以及(B)对所述发光材料的表面进行改性的荧光物质；其中，所述荧光物质通过能量束的照射发光。
17.—种制造发光材料复合体的方法，包括以下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧化硅作 为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt% 以上；以及(b)将所述发光材料浸渍在其中含有荧光物质的液体溶液中，从而使所述荧光物质吸 附在所述发光材料的表面上。
18.—种制造发光材料复合体的方法，包括以下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧化硅作 为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt% 以上；以及(b)使包含在液体溶液中的荧光物质与所述发光材料彼此反应，从而用所述荧光物质 来改性所述发光材料的表面。
19.一种制造荧光标记试剂的方法，包括如下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧化硅作 为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt% 以上；以及(b)将所述发光材料浸渍在其中含有荧光物质的液体溶液中，从而使所述荧光物质吸 附在所述发光材料的表面上。
20.一种制造荧光标记试剂的方法，包括以下步骤(a)将植物来源的材料在其中含有氧分子的气氛中烧成，从而获得其中含有氧化硅作 为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40衬％以上，且氧的含有率为40wt% 以上；以及(b)使包含在液体溶液中的荧光物质与所述发光材料彼此反应，从而用所述荧光物质 来改性所述发光材料的表面。
全文摘要
本发明提供了一种发光材料、发光材料复合体及其制备方法、荧光标记试剂及其制备方法以及发光元件。该发光元件包括(A)由植物来源的材料作为原料而获得的并且其中包含氧化硅作为主要成分的发光材料，所述氧化硅中硅的含有率为40wt％以上且氧的含有率为40wt％以上；(B)吸附在所述发光材料的表面上的荧光物质；以及(C)用于激发所述发光材料和所述荧光物质的能量源。
文档编号H01L51/54GK101840979SQ201010134429
公开日2010年9月22日 申请日期2010年3月10日 优先权日2009年3月17日
发明者山田心一郎, 田畑诚一郎, 野口勉 申请人:索尼公司