(57)【要約】【課題】  ナノシリコンの形態を、膜形態から粒子形態に変え、ナノシリコンが粒子単体で分散し、赤色、緑色、青色（三原色）を蛍光発光する溶液、さらに、上記溶液にろ過処理を施し、蛍光発光するナノシリコンパウダーを製造する。【解決手段】  粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンが粒子単体で分散した溶液であって、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光することを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンが粒子単体で分散した溶液であって、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光することを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項２】
前記ナノシリコンが、高周波スパッタリング法で作製したアモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施して形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、美粧用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、意匠用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、環境モニター用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、真贋識別用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、温熱用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【請求項８】
粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンが粒子単体で分散した溶液にろ過処理を施して得たパウダーであって、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光することを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項９】
前記ナノシリコンが、高周波スパッタリング法で作製したアモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施して形成したものであることを特徴とする請求項８に記載の環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、美粧用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１１】
請求項８又は９に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、意匠用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１２】
請求項８又は９に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、真贋識別用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１３】
請求項８又は９に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、環境モニター用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１４】
請求項８又は９に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、温熱用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【請求項１５】
ナノシリコンの製造方法において、
（ａ）高周波スパッタリング法を用い、基板上にアモルファス酸化ケイ素膜を作製し、
（ｂ）上記アモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施し、該酸化ケイ素膜内に粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンを形成し、
（ｃ）上記酸化ケイ素膜にフッ酸水溶液処理を施して酸化ケイ素を除去して、ナノシリコンを露出させ、
（ｄ）上記露出したナノシリコンを溶液中に浸漬して溶液処理を施し、付着したフッ酸粒子を除去し、次いで、
（ｅ）溶液中のナノシリコンに攪拌処理を施し、ナノシリコンを基板から分離、離散させて、ナノシリコンが粒子単位で分散した溶液を得る
ことを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液の製造方法。
【請求項１６】
ナノシリコンの製造方法において、
（ａ）高周波スパッタリング法を用い、基板上にアモルファス酸化ケイ素膜を作製し、
（ｂ）上記アモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施し、該酸化ケイ素膜内に粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンを形成し、
（ｃ）上記酸化ケイ素膜にフッ酸水溶液処理を施して酸化ケイ素を除去して、ナノシリコンを露出させ、
（ｄ）上記露出したナノシリコンを溶液中に浸漬して溶液処理を施し、付着したフッ酸粒子を除去し、
（ｅ）溶液中のナノシリコンに攪拌処理を施し、ナノシリコンを基板から分離、離散させて、ナノシリコンが粒子単位で分散した溶液とし、
（ｆ）上記溶液にろ過処理を施して、パウダー状のナノシリコンを得る
ことを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光線照射により光の三原色（赤色、緑色、青色）を蛍光発光するナノシリコンが粒子単体で分散した環境・人体に対し無毒・無害（環境保全性）の溶液とその製造方法、さらに、該溶液にろ過処理を施して得られる環境保全性ナノシリコンパウダーとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ナノテクノロジーを利用した材料が、様々な応用分野に適応されようとしているが、最近、化粧分野や服飾・デザイン分野で、ナノテクノロジーを取り入れた製品が多数開発されている。
【０００３】
例えば、化粧分野では、材料サイズをナノサイズにすることで肌内部への浸透性を高めたファンデーション、ローション、ミルク、クリーム、美容液などの化粧品が開発されている。また、服飾・デザイン分野では、繊維内にナノ材料を組み入れることで、シワのできないシャツや洋服が製造されている。
【０００４】
その一方で、最近になり、蛍光材料を取り入れた“光る製品”が注目されている。蛍光材料を化粧品や衣料品などに組み入れることができれば、これら製品の付加価値は、さらに高まるものと考えられる。
【０００５】
しかし、蛍光材料の中には、地球環境に対し負荷が大きいものや、人体に有害なものがあるので、環境に直接関係する応用や、化粧分野や、服飾・デザイン分野などにおける人体に直接関係する応用においては、環境・人体に対する無毒性や無害性（環境保全性）を確認せずに、従来の蛍光材料をそのまま使用することはできない。
【０００６】
それ故、蛍光材料を、化粧分野、服飾・デザイン分野に限らず、多くの分野で適用させるには、自然環境にやさしく、特に、人体への影響のない、無毒性・無害性に重点を置いた蛍光材料の開発が重要である。
【０００７】
一方、最近注目されているナノ材料として、ナノシリコンがある（特許文献１、参照）。このナノシリコンを用いると、可視領域（青色〜赤色）において、高輝度かつ長寿命の蛍光発光を、大気中や溶液中で得ることができる。
【０００８】
そして、ナノシリコンは、その粒子サイズが直径約３．５ｎｍ以下であり、しかも、ナノシリコン自体がシリコンで構成されていて、環境に対してだけでなく、人体にもやさしい、無毒性・無害性の物質であるので、特に、化粧分野や、服飾・デザイン分野への応用材料として有望である。
【０００９】
ナノシリコンは、通常、半導体製造装置を用いて、酸化ケイ素膜内にナノシリコンが存在する形態、即ち、膜形態で製造される。そのため、化粧品、衣類用材料として使用する場合には、ナノシリコンを、膜形態から粒子単体で存在する形態、即ち、粒子形態に変える必要がある。
【００１０】
従来の技術では、粒子形態のナノシリコンを得るため、シリコン基板を溶液中でエッチングするウェットプロセス法（特許文献１、参照）や、ガスなどのプラズマプロセスを利用するドライプロセス法が用いられてきた。
【００１１】
しかし、これらの方法では、ナノシリコンを、粒子単体で分散した溶液やパウダー状の形態で製造することができない。
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−２０１９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
赤色、緑色、青色（三原色）を蛍光発光するナノシリコンの開発は、環境や人体にやさしい蛍光ナノ材料を用いた高付加価値の化粧品、衣料品・服飾品、その他製品の商品化を促進する。
【００１４】
そこで、本発明は、（ｉ）ナノシリコンの形態を、膜形態から粒子形態に変えること、（ii）ナノシリコンが粒子単体で分散し、赤色、緑色、青色（三原色）を蛍光発光する溶液を得ること、及び、（iii）上記溶液にろ過処理を施し、蛍光発光するナノシリコンパウダーを得ることを課題（又は目的）とする。
【００１５】
また、本発明は、ナノシリコンが粒子単体で分散し三原色を蛍光発光する溶液を製造する製造方法、及び、該溶液から三原色を蛍光発光するナノシリコンパウダーを製造する製造方法を確立することも課題（又は目的）とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、（ｉ）一連のフッ酸水溶液処理、溶液処理及び攪拌処理により、高周波スパッタリング法を用いて粒子サイズを制御しつつ形成した３．５ｎｍ以下のナノシリコンを粒子単位で分散させた、環境・人体に対し無毒・無害の溶液を得ることができることを見いだした。
【００１７】
また、本発明者は、（ii）上記溶液にろ過処理を施して、ナノシリコンをパウダー状で得ることができることを見いだした。
【００１８】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１９】
（１）  粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンが粒子単体で分散した溶液であって、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光することを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２０】
（２）  前記ナノシリコンが、高周波スパッタリング法で作製したアモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施して形成したものであることを特徴とする前記（１）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２１】
（３）  前記（１）又は（２）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、美粧用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２２】
（４）  前記（１）又は（２）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、意匠用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２３】
（５）  前記（１）又は（２）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、環境モニター用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２４】
（６）  前記（１）又は（２）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、真贋識別用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２５】
（７）前記（１）又は（２）に記載の環境保全性ナノシリコン溶液が、温熱用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液。
【００２６】
（８）  粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンが粒子単体で分散した溶液にろ過処理を施して得たパウダーであって、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光することを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００２７】
（９）  前記ナノシリコンが、高周波スパッタリング法で作製したアモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施して形成したものであることを特徴とする前記（８）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００２８】
（１０）  前記（８）又は（９）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、美粧用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００２９】
（１１）  前記（８）又は（９）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、意匠用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００３０】
（１２）  前記（８）又は（９）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、真贋識別用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００３１】
（１３）  前記（８）又は（９）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、環境モニター用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００３２】
（１４）  前記（８）又は（９）に記載の環境保全性ナノシリコンパウダーが、温熱用の素材であることを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダー。
【００３３】
（１５）  ナノシリコンの製造方法において、
（ａ）高周波スパッタリング法を用い、基板上にアモルファス酸化ケイ素膜を作製し、
（ｂ）上記アモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施し、該酸化ケイ素膜内に粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンを形成し、
（ｃ）上記酸化ケイ素膜にフッ酸水溶液処理を施して酸化ケイ素を除去して、ナノシリコンを露出させ、
（ｄ）上記露出したナノシリコンを溶液中に浸漬して溶液処理を施し、付着したフッ酸粒子を除去し、次いで、
（ｅ）溶液中のナノシリコンに攪拌処理を施し、ナノシリコンを基板から分離、離散させて、ナノシリコンが粒子単位で分散した溶液を得る
ことを特徴とする環境保全性ナノシリコン溶液の製造方法。
【００３４】
（１６）  ナノシリコンの製造方法において、
（ａ）高周波スパッタリング法を用い、基板上にアモルファス酸化ケイ素膜を作製し、
（ｂ）上記アモルファス酸化ケイ素膜に熱処理を施し、該酸化ケイ素膜内に粒子サイズ３．５ｎｍ以下のナノシリコンを形成し、
（ｃ）上記酸化ケイ素膜にフッ酸水溶液処理を施して酸化ケイ素を除去して、ナノシリコンを露出させ、
（ｄ）上記露出したナノシリコンを溶液中に浸漬して溶液処理を施し、付着したフッ酸粒子を除去し、
（ｅ）溶液中のナノシリコンに攪拌処理を施し、ナノシリコンを基板から分離、離散させて、ナノシリコンが粒子単位で分散した溶液とし、
（ｆ）上記溶液にろ過処理を施して、パウダー状のナノシリコンを得る
ことを特徴とする環境保全性ナノシリコンパウダーの製造方法。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、ナノシリコンの形態を膜形態から粒子形態に変えて、従来の手法では得ることが困難であった、ナノシリコンが粒子単体で分散した溶液や、パウダー状のナノシリコンを安価に製造することができる。
【００３６】
そして、ナノシリコンは、環境に対し無毒・無害（環境保全性）であり、本発明の溶液及びパウダーは、赤色、緑色、青色（三原色）の各色を蛍光発光するから、本発明は、ナノシリコンの利用を、化粧分野、服飾・デザイン分野、その他の分野にまで広げるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
まず、本発明における重要な点を簡単に説明する。それは、赤色、緑色、青色の各色を蛍光発光するナノシリコンの形態を、膜形態から粒子形態に変え、ナノシリコン粒子を溶液中に分散させて、又は、パウダー状にして蛍光発光させることである。
【００３８】
このことを達成するため、本発明のナノシリコンの製造方法においては、形成するナノシリコンの粒子サイズ（粒子サイズで発光色が異なる）を制御することのできる高周波スパッタリング法と、ナノシリコンの形態を膜形態から粒子形態へ変えるフッ酸水溶液処理と攪拌処理、さらには、溶液中のナノシリコンをパウダー状にして得るろ過処理を採用する。
【００３９】
高周波スパッタリング法により、まず、基板上にアモルファス酸化ケイ素膜を作製し、該酸化ケイ素膜に熱処理を施し、酸化ケイ素膜内にナノシリコンを形成する。
【００４０】
その後、基板上のナノシリコンに対し、酸化ケイ素を除去するフッ酸水溶液処理、溶液を無毒化、無害化する溶液（純水）処理、及び、ナノシリコンを溶液中に分散せしめる攪拌処理を施すことにより、ナノシリコンが粒子単体で分散した環境保全性ナノシリコン溶液を得ることができる。
【００４１】
さらに、この溶液にろ過処理を施すことにより、環境保全性のナノシリコンをパウダー状で得ることができる。
【００４２】
この方法により製造した上記溶液及びパウダーは、ナノシリコンが、赤色、緑色、及び／又は青色を蛍光発光するので、革新的な化粧品、衣料品や服飾品、さらには、真贋識別用塗料・顔料等の原材料、環境モニター用試料の原材料の開発基盤を築くものである。
【００４３】
以下に、本発明の蛍光発光ナノシリコンの製造過程について詳述する。まず、図１に、ナノシリコンが粒子単体で分散する溶液を製造する製造過程の概要を示す。
【００４４】
高周波スパッタリング法を用いて基板上に形成したアモルファス酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜を不活性ガス（アルゴン等）雰囲気中で熱処理して、酸化ケイ素膜３内に、粒子サイズ１．５〜３．５ｎｍのナノシリコン２を多数形成する（図１（Ａ）、参照）。
【００４５】
高周波スパッタリング法は、ナノシリコンの製造初期の段階で、発光色に直接寄与する粒子サイズを自在に制御することができるので、本発明では、様々な発光色を容易に実現することが可能である。
【００４６】
図５に、高周波スパッタリング装置の一態様を示す。この装置は、概略、側面下部にアルゴンガス導入口２４と排気口２５を備える真空チャンバー２６、真空チャンバー２６の上面に絶縁材料２０を介して取り付けられ、冷却管２２から導入、排出される冷却水２３で冷却される基板ホルダー１７、及び、真空チャンバー２６の下面に絶縁材料２０を介して取り付けられ、冷却管２２から導入、排出される冷却水２３で冷却される陰極シールド１９を備える高周波電極１８から構成されている。
【００４７】
そして、上記装置において、アルゴンガスを真空チャンバー２６内にアルゴンガス導入口２４から導入し、高周波コントローラ２１によりアルゴンガスをイオン化し、イオン化されたアルゴンイオンを、高周波電極１８上のターゲット材料１６であるシリコンチップ１６ａと石英ガラス１６ｂ（図６、参照。石英ガラス１６ｂ上にシリコンチップ１６ａが所定の間隔で配列されている。）へ衝突させ、ターゲット材料１６から放出された原子や分子を基板ホルダーに保持した基板１上に堆積させ、アモルファス酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）膜を形成する。
【００４８】
次に、上記酸化ケイ素膜を不活性ガス（アルゴン等）の雰囲気中で熱処理して、該酸化ケイ素膜内に、所定粒子サイズのナノシリコンを多数形成する。
【００４９】
上記熱処理の際、熱処理温度は９００〜１２００℃とするが、好ましくは、１０００〜１１００℃である。また、熱処理時間は１５〜１００分であるが、好ましくは、３０〜８０分、さらに好ましくは、５０〜６０分である。
【００５０】
ナノシリコンの粒子サイズは、図６に示すターゲット材料１６を構成するシリコンチップ１６ａと石英ガラス１６ｂの面積比を変化させることで制御することができる。この面積比は、通常、１〜５０％とするが、好ましくは５〜３０％。さらに好ましくは１０〜１５％である。
【００５１】
また、スパッタリング条件である高周波電力やガス圧（作製中の圧力であり、本製造プロセスではアルゴンガスの圧力）を変化させても、粒子サイズを制御することが可能である。このとき、高周波電力は１０〜５００Ｗの範囲内で変化させ、ガス圧は、１×１０−４〜１×１０−１torrの範囲内で変化させる。
【００５２】
このように、高周波スパッタリング装置を用いて、様々な粒子サイズのナノシリコンを作製することができる。
【００５３】
次に、粒子サイズ１．５〜３．５ｎｍのナノシリコン２が多数形成された酸化ケイ素膜３を載置する基板１をアクリル板４に貼り付け（図１（Ａ）、参照）、フッ酸水溶液６を収容する樹脂容器７（テフロン［登録商標］容器）に、上記酸化ケイ素膜３を下にして装着する。
【００５４】
このとき，フッ酸水溶液６の濃度は１〜５０％とする。好ましくは１０〜４０％であり、さらに好ましくは、２０〜３０％である。
【００５５】
そして、樹脂容器７を、ヒーター９を備え、純水８を収容する恒温水槽１０内に設置し、フッ酸水溶液処理５を行う（図１（Ｂ）、参照）。
【００５６】
上記処理の際、処理温度は１０〜７０℃である。好ましくは、３０〜５０℃であり、さらに好ましくは、４０℃である。また、処理時間は１０〜６００秒である。好ましくは、３０〜３００秒である、さらに好ましくは、６０〜１２０秒である。
【００５７】
上記フッ酸水溶液処理５においては、樹脂容器７内のフッ酸水溶液６から蒸発したフッ酸粒子が酸化ケイ素膜３の表面に付着し、酸化ケイ素膜３中の酸化ケイ素を表面から徐々にエッチングしていく。その結果、基板１上には、多数のナノシリコン２が凝集状態で露出する（図１（Ｃ）、参照）。
【００５８】
次に、ナノシリコン２が凝集露出した基板１を、純水８（溶液）を収容した容器１２に浸漬し、容器１２を、スターラー又は超音波洗浄器１３に載置して、純水処理１１を施し、基板１及びナノシリコン２上に残留しているフッ酸粒子を除去する（図１（Ｄ）、参照）。
【００５９】
フッ酸粒子は毒性を持っているので、環境や人体への無毒性や無害性を確保するため、この純水処理１１を行う。この純水処理１１を充分に行うことで、ナノシリコン本来の環境保全性を確保する。
【００６０】
その後、ナノシリコン２が凝集露出した基板１を、再び、純水８を収容した容器１２に浸漬し、容器１２をスターラー又は超音波洗浄器１３に載置して、攪拌処理１４を施す（図１（Ｅ）、参照）。
【００６１】
攪拌処理１４の処理時間は、通常、１０〜６００秒とするが、好ましくは、３０〜３００秒であり、さらに好ましくは、６０〜１２０秒である。
【００６２】
攪拌処理１４により、基板１上に凝集状態で露出していたナノシリコン２は、基板１から分離・離散し、純水８内に分散する（図１（Ｅ）、参照）。
【００６３】
そして、攪拌処理１４の後、容器１２から基板１を取り出し、純水８中にナノシリコン２が粒子単体で分散し、赤色、緑色、青色の何れかが蛍光発光する溶液を得ることができる（図１（Ｆ）、参照）。
【００６４】
次に、ナノシリコン２をパウダー状で得る製造方法の概要について説明する。図２に、ろ過処理により、ナノシリコン２をパウダー状で得る製造過程を示す。
【００６５】
本発明では、パウダー状のナノシリコンを製造する場合においても、ナノシリコンの粒子サイズを自在に制御できる高周波スパッタリング法を用い、図１に示す製造過程に従って、ナノシリコン２を粒子単体で分散させた溶液を製造する。
【００６６】
図２（Ａ）に示す容器１２中の溶液は、上記製造過程に従って、ナノシリコン２を純水８内に分散させた溶液である。
【００６７】
純水８中に粒子単位で分散しているナノシリコン２を取り出すため、ろ過処理１５を行う（図２（Ｂ）、参照）。この処理を行うことにより、ナノシリコン２を、粒子単体で集合したパウダー状で取り出すことができる（図２（Ｃ）、参照）。
【００６８】
ろ過処理１５の後、ナノシリコン２のパウダーを保存ケースに入れ、そのまま保存する。このパウダーは、大気中に長期間保存しても発光輝度が低下せず、安定して、赤色、緑色、青色（三原色）の何れかを蛍光発光する。
【００６９】
ここで、ナノシリコンを粒子単体で分散した溶液及びパウダー状試料の透過型電子顕微鏡写真を図３に示す。図中○印の部分がナノシリコンである。ナノシリコンは、粒子単体で一様に分散しており、しかも、球形状で存在していることが分かる。なお、ナノシリコンの粒子サイズは、１．５〜３．５ｎｍである。
【００７０】
次に、図４に、本発明のナノシリコン分散溶液、及び、該溶液をろ過処理して得たナノシリコンパウダーの蛍光スペクトルを示す。
【００７１】
図４より明らかなように、ナノシリコン分散溶液及びナノシリコンパウダーから、赤色（波長：６５０ｎｍ）、緑色（波長：５５０ｎｍ）、青色（波長：４４０ｎｍ）の蛍光発光を得ることができる。この発光色の違いは、ナノシリコンの粒子サイズが、各発光色に対して異なっているためである。
【００７２】
一般に、半導体材料から得られる発光色は、その材料のもつバンドギャップエネルギーに直接依存しており、発光色の波長は、バンドギャップエネルギーと反比例関係にある。また、ナノシリコンの場合、バンドギャップエネルギーの大きさは、粒子サイズの縮小とともに増大する。
【００７３】
即ち、ナノシリコンの粒子サイズが大きい場合、そのバンドギャップエネルギーは小さくなり、発光色の波長は長波長側になる。逆に、ナノシリコンの粒子サイズが小さい場合、そのバンドギャップエネルギーは大きくなり、短波長側に波長を有する発光色が得られることになる。
【００７４】
本発明で用いる高周波スパッタリング法は、発光色を決める粒子サイズの制御に非常に優れている。
【００７５】
各発光色に対するナノシリコンの粒子サイズの目安については、赤色発光を示すナノシリコンの粒子サイズは２．５〜３．５ｎｍであり、緑色発光を示すナノシリコンの粒子サイズは２．０〜２．５ｎｍであり、青色発光を示すナノシリコンの粒子サイズは１．５〜２．０ｎｍである。
【００７６】
また、各発光色の輝度は、紫外光線照射により室内照明下において肉眼ではっきりと確認することができるぐらい強く、しかも、その発光寿命は長期間でかつ安定している。
【００７７】
このように、本発明では、溶液中及びパウダー状において高輝度、長寿命の赤色から青色までの領域で蛍光発光し、環境・人体に対し無毒・無害のナノシリコンを、高周波スパッタリング法、フッ酸水溶液処理、溶液処理、及び、攪拌処理、さらに、ろ過処理を用いた製造プロセスで得ることができる。
【００７８】
本発明のナノシリコン溶液及びナノシリコンパウダーは、蛍光発光特性を積極的に生かし、化粧分野、服飾・デザイン分野等において、美粧用及び意匠用の素材として用いることができる。
【００７９】
また、同じく蛍光発光特性を、特殊な用途に生かし、本発明のナノシリコン溶液及びナノシリコンパウダーを、環境モニター用の素材や、真贋識別用の素材として用いることができる。
【００８０】
また、ナノシリコンは紫外光線照射で４００〜５００℃程度まで発熱するので、本発明のナノシリコン溶液及びナノシリコンパウダーは、特殊な用途として、温熱用の素材としても利用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
前述したように、ナノシリコンは、環境に対し無毒・無害（環境保全性）であり、本発明の溶液及びパウダーは、赤色、緑色、青色（三原色）の各色を蛍光発光するから、本発明は、蛍光ナノシリコンの利用を、化粧分野、服飾・デザイン分野にまで広げるものである。
【００８２】
例えば、本発明は、蛍光ナノシリコンを含むファンデーション、ローション、ミルク、クリーム、美容液などの蛍光発光する化粧品や、同じく蛍光ナノシリコンを含むシャツ、洋服などの蛍光発光する衣料品などの商品化を可能にする。
【００８３】
また、本発明は、環境にやさしい蛍光シリコンを含む真贋識別用塗料・顔料や、環境モニター用試料を実現化する。
【００８４】
このように、本発明は、化粧分野、服飾・デザイン分野、さらには、その他の分野において、２１世紀の革新的な化粧品、衣料品、服飾品、その他の製品の製造技術において利用可能性が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のナノシリコン溶液の製造過程を示す図である。（Ａ）は、製造過程の初期段階におけるナノシリコンの状態を示す図であり、（Ｂ）は、フッ酸水溶液処理の態様を示す図であり、（Ｃ）は、フッ酸水溶液処理後のナノシリコンの存在態様を示す図であり、（Ｄ）は、純水処理の態様を示す図であり、（Ｅ）は、攪拌処理の態様を示す図であり、また、（Ｆ）は、製造過程の終期段階におけるナノシリコンの粒子単位での分散態様を示す図である。
【図２】本発明のナノシリコンパウダーの製造過程を示す図である。（Ａ）は、製造過程の初期段階における、ナノシリコンが粒子単位で分散したろ過対象溶液の態様を示す図であり、（Ｂ）は、該溶液にろ過処理を施している態様を示す図であり、また、（Ｃ）は、製造過程の終期段階におけるナノシリコンパウダーの態様を示す図である。
【図３】本発明のナノシリコンの存在態様を示す図（透過型電子顕微鏡写真）である。
【図４】本発明のナノシリコン溶液及びナノシリコンパウダーの蛍光スペクトルを示す図である。
【図５】高周波スパッタリング装置の態様を示す図である。
【図６】高周波スパッタリング装置において使用するターゲット材料の態様を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１    基板
２    ナノシリコン
３    酸化ケイ素膜
４    アクリル板
５    フッ酸水溶液処理
６    フッ酸水溶液
７    樹脂容器
８    純水
９    ヒーター
１０    恒温水槽
１１    純水処理
１２    容器
１３    スターラー／超音波洗浄器
１４    攪拌処理
１５    ろ過処理
１６    ターゲット材料
１６ａ    シリコンチップ
１６ｂ    石英ガラス
１７    基板ホルダー
１８    高周波電極
１９    陰極シールド
２０    絶縁材料
２１    高周波コントローラ
２２    冷却管
２３    冷却水
２４    アルゴンガス導入口
２５    排気口
２６    真空チャンバー
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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