(57)【要約】  １種類以上の遷移金属と、遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ等から選択された１種類以上の元素とを含有する赤外線吸収材料であって、  伝導帯下部では遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは遷移金属のｄ軌道と配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、  価電子帯上部では配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは配位子のｐ軌道と遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドを形成し、  伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接し、  かつ伝導帯下部バンドと、価電子帯上部バンドとが、３．０ｅＶ未満に近接する波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、  プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である赤外線吸収材料を提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種類以上の遷移金属と、前記遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｔｅから選択された１種類以上の元素とを含有する赤外線吸収材料であって、
伝導帯下部では前記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは前記遷移金属のｄ軌道と前記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、
価電子帯上部では前記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは前記配位子のｐ軌道と前記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドを形成し、
前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、前記価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接し、
かつ前記伝導帯下部バンドと、前記価電子帯上部バンドとが、３．０ｅＶ未満に近接する波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、
プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である赤外線吸収材料。
【請求項２】
１種類以上の遷移金属と、前記遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｔｅから選択された１種類以上の元素とを含有する赤外線吸収材料であって、
伝導帯下部では前記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは前記遷移金属のｄ軌道と前記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、
価電子帯上部では前記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは前記配位子のｐ軌道と前記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドを形成し、
前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である一波数の方向において、前記価電子帯上部バンドと交叉し、
かつ前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、前記価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接し、
かつ前記伝導帯下部バンドと、前記価電子帯上部バンドとが、交叉および３．０ｅＶ未満に近接する波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、
プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である赤外線吸収材料。
【請求項３】
フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２が５．０以下である、請求項１もしくは２に記載の赤外線吸収材料。
【請求項４】
フォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２が１．５以下であり、かつ極大値をもたない、請求項１もしくは２に記載の赤外線吸収材料。
【請求項５】
体積平均粒子径が１ｎｍ以上５００ｎｍ以下の粒子から構成される、請求項１から４のいずれかに記載の赤外線吸収材料。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の赤外線吸収材料と、液状媒体とを含み、
前記液状媒体が、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤から選択された１種類以上を含有する赤外線吸収材料分散液。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載の赤外線吸収材料と、熱可塑性樹脂とを含む赤外線吸収材料分散体。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、およびポリビニルアセタール樹脂からなる樹脂群から選択される１種類の樹脂、
または、前記樹脂群から選択される２種類以上の樹脂の混合物、
または、前記樹脂群から選択される２種類以上の樹脂の共重合体、のいずれかである請求項７に記載の赤外線吸収材料分散体。
【請求項９】
前記赤外線吸収材料分散体が、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状を有する請求項７または８に記載の赤外線吸収材料分散体。
【請求項１０】
複数枚の透明基材と、
請求項７から９のいずれか一項に記載の赤外線吸収材料分散体とを有し、
前記赤外線吸収材料分散体が、前記複数枚の透明基材間に配置されている赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材。
【請求項１１】
透明基材と、
前記透明基材の少なくとも一方の面上にコーティング層として配置された、請求項７から９のいずれか一項に記載の赤外線吸収材料分散体と、を有する赤外線吸収透明基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線吸収材料、赤外線吸収材料分散液、赤外線吸収材料分散体、赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材、赤外線吸収透明基材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球資源の節約および環境負荷の低減の為、自動車や建物の窓には、太陽光中の近赤外線を遮蔽する機能が求められている。これは自動車や建物の窓において、近赤外線が遮蔽されることにより自動車内や建物内の温度上昇を低減することができ、冷房負荷を軽減することができるからである。【０００３】
一方、視界の確保や安全性の確保など、窓本来の機能を維持する為、窓材には、目に感知される明るさ、すなわち高い可視光透過率を有することも求められている。【０００４】
高い可視光透過率を保ちながら、近赤外線を遮蔽する窓材については、従来から各種検討、実用化がなされている。【０００５】
例えば、特許文献１には、着色剤として酸化鉄を含む赤外線吸収ガラスが開示されている。【０００６】
また、特許文献２には、ＳｎＯ２微粉末を分散状態で含有させた透明乃至半透明合成樹脂を各種形状に成型してなる赤外線吸収性合成樹脂成型品が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開２００６−２６４９９４号公報
【特許文献２】日本国特開平０２−１３６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら本発明の発明者らの検討によれば、特許文献１に開示された赤外線吸収ガラスでは、Ｆｅイオン等による赤外線吸収能に限界がある。このため、当該赤外線吸収ガラスの可視光透過率を高くすると、赤外線吸収性が低下してしまうという問題があった。【０００９】
また、特許文献２に開示されたＳｎＯ２微粒子を含有する赤外線吸収性合成樹脂成型品は、近赤外領域と可視光領域の光吸収のコントラストが十分でないために、可視光透過率を高く保ったままでは、近赤外線を十分に遮蔽できないことがあった。これは、ＳｎＯ２微粒子は、光吸収のピーク波長が１５００ｎｍよりも長波長の中近赤外領域にあるために、太陽光が高いエネルギーをもつ７８０ｎｍ〜１５００ｎｍの光を十分に吸収することができないからである。このため、例えばＳｎＯ２微粒子の添加量を増加させることで近赤外線の透過率を減少させると、同時に可視光透過率もまた低下してしまうことがあった。【００１０】
そこで上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の一側面では、可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収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】
上記課題を解決するため、本発明の一側面によれば、  １種類以上の遷移金属と、前記遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｔｅから選択された１種類以上の元素とを含有する赤外線吸収材料であって、
伝導帯下部では前記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは前記遷移金属のｄ軌道と前記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、
価電子帯上部では前記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは前記配位子のｐ軌道と前記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドを形成し、
前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、前記価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接し、
かつ前記伝導帯下部バンドと、前記価電子帯上部バンドとが、３．０ｅＶ未満に近接する波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、
プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である赤外線吸収材料を提供する。【００１２】
また、本発明の異なる一側面によれば、１種類以上の遷移金属と、前記遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｔｅから選択された１種類以上の元素とを含有する赤外線吸収材料であって、
伝導帯下部では前記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは前記遷移金属のｄ軌道と前記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、
価電子帯上部では前記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは前記配位子のｐ軌道と前記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドを形成し、
前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である一波数の方向において、前記価電子帯上部バンドと交叉し、
かつ前記伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、前記価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接し、
かつ前記伝導帯下部バンドと、前記価電子帯上部バンドとが、交叉および３．０ｅＶ未満に近接する波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、
プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である赤外線吸収材料を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の一側面によれば、可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１において算出したＬａＳのエネルギーバンド構造。
【図２】実施例１において算出したＬａＳの状態密度に占める各軌道の寄与割合の説明図。
【図３】実施例１において算出したＬａＳの理論誘電関数の説明図。
【図４】実施例２において算出したＮｄＳｅのエネルギーバンド構造。
【図５】実施例２において算出したＮｄＳｅの状態密度に占める各軌道の寄与割合の説明図。
【図６】実施例２において算出したＮｄＳｅの理論誘電関数の説明図。
【図７】実施例３において算出したＬａ０．５Ｃａ０．５Ｂ６のエネルギーバンド構造。
【図８】実施例３において算出したＬａ０．５Ｃａ０．５Ｂ６の状態密度に占める各軌道の寄与割合の説明図。
【図９】実施例３において算出したＬａ０．５Ｃａ０．５Ｂ６の理論誘電関数の説明図。
【図１０】比較例１において算出したＡｌＮのエネルギーバンド構造。
【図１１】比較例１において算出したＡｌＮの理論誘電関数の説明図。
【図１２】比較例２において算出したＴｉＳｉ２のエネルギーバンド構造。
【図１３】比較例２において算出したＴｉＳｉ２の理論誘電関数の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
［赤外線吸収材料］
以下に、本実施形態の赤外線吸収材料の一構成例について説明する。
【００１６】
本発明の発明者らは、可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料について鋭意検討を行った。その結果、赤外線吸収材料がもつバンド構造とプラズマ周波数が、該赤外線吸収材料の発揮する可視光の透過性、ならびに赤外線吸収能の決定に大きく関連していることを見出した。なかでも、従来用いられていたＩＴＯ（スズ添加酸化インジウム）やＡＴＯ（アンチモン添加酸化スズ）といった赤外線吸収材料とは異なる特徴を有する新規なバンド構造を有し、かつ高いプラズマ周波数を備えた材料が、赤外線吸収材料として非常に高い性能を有することを見出した。
【００１７】
具体的には、従来の近赤外線吸収材料であるＩＴＯやＡＴＯといった材料は、３．３ｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体をベースとしたものであった。よく知られているように、バンドギャップを有する半導体材料は、バンド端吸収機構に基づき、バンドギャップ以上のエネルギーをもつ光を吸収する。可視光は１．５９ｅＶ〜３．２６ｅＶのエネルギーをもつため、３．３ｅＶ以上のバンドギャップを有する半導体は、可視光に対して高い透過性（透明性）を有する。
【００１８】
ただし半導体そのものは、ほとんど、あるいは全くキャリア（自由電子またはホール）をもたないため、局在表面プラズモン共鳴による光吸収を発揮することができない。そこで該半導体中の一部元素を置換してキャリアをドープすることで、局在表面プラズモン共鳴による光吸収を発揮させることができる。このときバンド構造においては、一般に不純物準位と呼ばれる、フェルミ面を横切る準位がバンドギャップ中に現れる。しかしバンド構造におけるどの波数方向においても、前述のバンドギャップそのものが明確に近接、あるいは交差することはない。
【００１９】
すなわち、全ての波数方向において３．３ｅＶ以上のワイドバンドギャップを有する材料でなければ、透明性が損なわれるために、赤外線吸収材料として用いることはできない、というのが従来の常識であった。
【００２０】
本発明の発明者らは、前述のような赤外線吸収材料としての従来の常識に囚われることなく鋭意検討を行った。その結果、前述した従来の赤外線吸収材料とは明確に異なるバンド構造であって、かつ赤外線吸収材料として高い性能を有するバンド構造を有する材料を、全く新規な赤外線吸収材料として見出し、本発明を完成させた。
【００２１】
すなわち、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、１種類以上の遷移金属と、該遷移金属の配位子として、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｓｅ、Ｔｅから選択された１種類以上の元素とを含有する。そして、バンド構造において、伝導帯下部（底部）、すなわちバンドギャップの直上では、上記遷移金属のｄ軌道が主体となって占有するバンド、あるいは上記遷移金属のｄ軌道と上記配位子のｐ軌道とが混成したバンドを形成する。なお、係るいずれかのバンドを伝導帯下部バンドとも記載する。
【００２２】
また、価電子帯の上部、すなわちバンドギャップの直下では、上記配位子のｐ軌道が主体となって占有するバンド、あるいは上記配位子のｐ軌道と上記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドを形成する。なお、係るいずれかのバンドを価電子帯上部バンドとも記載する。
【００２３】
そして本実施形態に係る赤外線吸収材料の有するバンド構造は、ブリルアンゾーン中の高対称点である波数方向において、伝導帯下部の上記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは上記遷移金属のｄ軌道と上記配位子のｐ軌道とが混成したバンドが、上記価電子帯上部の上記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは上記配位子のｐ軌道と上記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドと、３．０ｅＶ未満に近接または交叉（交差）する。
【００２４】
より具体的には、ある形態においては、  
上記伝導帯下部の遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは上記遷移金属のｄ軌道と上記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、価電子帯上部の上記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは上記配位子のｐ軌道と前記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接する。
【００２５】
また別のある形態においては、
伝導帯下部の上記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは上記遷移金属のｄ軌道と前記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である一波数の方向において、価電子帯上部の上記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは上記配位子のｐ軌道と上記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドと交叉し、
かつ伝導帯下部の上記遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは上記遷移金属のｄ軌道と上記配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドが、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、価電子帯上部の上記配位子のｐ軌道が占有するバンド、あるいは上記配位子のｐ軌道と上記遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである価電子帯上部バンドと、３．０ｅＶ未満に近接する。
【００２６】
本実施形態の赤外線吸収材料は、上述のように、遷移金属と、該遷移金属の配位子として、所定の元素とを含有することができる。なお、本実施形態の赤外線吸収材料は、遷移金属と、配位子である元素とから構成することもできるが、上記遷移金属と、配位子となる元素以外の元素を含有することもできる。
【００２７】
このように遷移金属と、所定の配位子とを有することで、伝導帯の下部、及び価電子帯の上部に遷移金属、及び配位子に由来するバンドを形成することができる。さらには可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料とすることが可能なバンド構造を有する化合物とすることができるため好ましい。
【００２８】
そして、本実施形態の赤外線吸収材料は、上述のように所定のバンド構造を有することができる。この結果、バンドギャップ内に存在するフェルミレベルを特定の波数方向でバンドが横切ることで、伝導帯下部に部分的に満たされたバンドが形成され、高い導電性を発揮する。
【００２９】
ただし、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、上記バンドが近接および／または交叉する特定の波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有する。このため、該特定の波数方向に限っては３．０ｅＶ未満のバンドギャップを有するにも関わらず、可視光に対して高い透明性を有することができる。
【００３０】
なお、本実施形態の赤外線吸収材料は、上記バンドが近接および／または交叉する特定の波数方向を除いた他の波数方向において、バンドギャップが３．３ｅＶ以上であり、該特定の波数方向に限っては上記バンドギャップ未満のバンドギャップとすることもできる。
【００３１】
本実施形態の赤外線吸収材料における可視光に対する透明性とは、必ずしも可視光に対する完全な透明性を意味するものではなく、例えば実用上問題とならない程度で可視光の一部分を吸収する場合も許容される。
【００３２】
本実施形態の赤外線吸収材料が、可視光の波長の一部分を吸収する場合、何らかの度合いの着色を示すが、実用上問題がない程度の可視光に対する透明性は保持しており、十分に工業的価値を発揮するものである。より完全な可視光に対する透明性を有する材料を求める場合、全ての波数方向においてはバンドギャップは３．３ｅＶ以上であることが本来的には好ましい。しかし本実施形態の赤外線吸収材料では、バンドが３．０ｅＶ以下に近接あるいは交叉する波数方向をもち、またバンドが近接あるいは交叉する波数方向を除いた他の波数方向においては、バンドギャップが３．０ｅＶ以上３．３ｅＶ未満となることがある。つまり可視光の透明性と近赤外の吸収のコントラストを考慮した実用性を鑑みれば、全ての波数方向においてバンドギャップが３．３ｅＶ以上である必要はなく、バンドが近接あるいは交叉する方向が限られており、かつ他の波数方向でバンドギャップが３．０ｅＶ以上であれば、可視光のうち高エネルギーの波長が一部吸収されるものの、なお十分に工業的価値を発揮することができる。実際の膜の透明性はむしろ膜中の材料の質量密度に依存して現れるものであり、バンドギャップの多少の減少は問題とはならない。
【００３３】
本実施形態に係る赤外線吸収材料は前述の通り、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドが二波数以下の方向、すなわち一波数または二波数の方向において３．０ｅＶ未満に近接するバンド構造を有する。伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとは、例えば同じ近接幅であれば二波数方向で近接しているよりも一波数方向で近接している方が可視光に対する透明性の点では好ましい。しかし通常は波数方向に応じてバンドギャップの幅は様々に変化する為、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとが、一波数方向のみで近接する場合よりも二波数方向で３．０ｅＶ未満に近接する場合の方が透明性が大きいこともあり得る。しかし、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとが三波数方向以上で３．０ｅＶ未満に近接すると、可視光の吸収が過度に大きくなって、材料の透明性は大きく損なわれる。このため、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドが二波数以下の方向において３．０ｅＶ未満に近接することが好ましい。
【００３４】
また本実施形態に係る赤外線吸収材料の他の構成例では、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドが一波数方向において交叉する場合を含む。この場合フェルミエネルギーは当該波数方向において伝導帯下部から垂れ下がったバンドを横切る位置にあり、フェルミエネルギーより下の伝導帯下部および価電子帯上部の電子は、上の伝導帯の空位レベルへ遷移して光の吸収となる。そのような波数方向での光吸収は、エネルギーのギャップ幅が０ｅＶより大きく３．０ｅＶ以下となるため可視透過性の大きな限定要因となり得るが、価電子帯上部を構成する配位子のｐ軌道から伝導帯下部を構成する配位子のｐ軌道、及び価電子帯上部を構成する遷移金属のｄ軌道から伝導帯下部を構成する遷移金属のｄ軌道への遷移は、フェルミの黄金律の為に禁制となる為、実際には極めて限定された電子遷移しか起こらないことが、軌道解析から判明した。従って伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとが交叉する場合でも、係るバンドが交叉する波数方向、および既述のバンドが近接する波数方向以外の方向において３．０ｅＶ以上のワイドバンドギャップ構造を有していれば、交叉する波数周辺の電子遷移は非常に限定されるために、可視透過性は十分保持されることが分かった。
【００３５】
このように、ブリルアンゾーン中の高対称点である二波数以下の方向においてバンドギャップが３．０ｅＶ未満に近接し、かつ他の波数方向においてバンドギャップが３．０ｅＶ以上となることで、可視光に対する高い透明性と、高い導電性とを両立した赤外線吸収材料とすることができる。
【００３６】
また、一波数方向において伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドが交叉し、かつ二波数以下の方向においてバンドギャップが３．０ｅＶ未満に近接し、かつ他の波数方向においてバンドギャップが３．０ｅＶ以上となることでも、可視光に対する高い透明性と、高い導電性とを両立した赤外線吸収材料とすることができる。
【００３７】
また上記バンド構造をもった上で、局在表面プラズモン共鳴に基づく赤外線吸収能を発揮するためには、適切なプラズマ周波数を有することが必要である。これは局在表面プラズモン共鳴に基づく赤外線吸収を起こす周波数（光エネルギー）は、赤外線吸収材料の有するプラズマ周波数に大きく依存するためである。
【００３８】
なお、プラズマ周波数Ωｐは、下の（Ａ）式で表記することができる。
【００３９】
【数１】
2017170598.tif 000003
ここで、Ｎは自由電子密度、ｅは電気素量、ε０は真空の誘電率、ｍ＊は電子の有効質量である。
【００４０】
本発明の発明者らの鋭意検討の結果、本実施形態に係る赤外線吸収材料が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下のプラズマ周波数を有することで、赤外領域、特に近赤外領域に高い吸収能を発揮できることを明らかにした。
【００４１】
これは、プラズマ周波数が２．５ｅＶ未満である場合、自由電子密度が低いために、局在表面プラズモン共鳴に基づく吸収は非常に弱いものとなり、赤外線吸収材料としての性能は低いものとなるからである。またプラズマ周波数が２．５ｅＶ未満である場合、近赤外領域ではなく、より低いエネルギーを有する中近赤外領域に局在表面プラズモンによる吸収が発生するために、やはり赤外線吸収材料としての性能は低いものとなるからである。
【００４２】
一方でプラズマ周波数が１０．０ｅＶを超える場合、近赤外領域ではなくより高いエネルギーを有する可視光領域や紫外光領域さらにＸ線・γ線領域に局在表面プラズモンによる吸収が発生するために、やはり赤外線吸収材料としての性能は低いものとなるからである。
【００４３】
以上に説明したように、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、特定のバンド構造とプラズマ周波数とを有することで、可視光に対する高い透明性と、赤外線吸収能と、高い導電性を有することができる。
【００４４】
赤外線吸収材料が、前述のバンド構造およびプラズマ周波数をもつかどうかは、該赤外線吸収材料のエネルギーバンド構造を算出することで判定することができる。エネルギーバンド構造の算出方法は特に限定されるものではないが、バンドギャップを高精度に評価、再現するために、ｓｃｒｅｅｎｅｄ  ｅｘｃｈａｎｇｅ法、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法、およびＧＷ法より選択される１種類以上の平面波基底第一原理計算を用いることが好ましい。これは、ｓｃｒｅｅｎｅｄ  ｅｘｃｈａｎｇｅ法、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法、およびＧＷ法より選択される１種類以上の平面波基底第一原理計算によれば、実測値を十分再現する程度に高精度なバンド構造が得られるためである。
【００４５】
そして、本実施形態の赤外線吸収材料はさらに、フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２が小さい値を有することが好ましい。これは、前述のバンド構造およびプラズマ周波数を有していたとしても、可視光にあたる１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、光の誘電損失にあたるε２が高い物質は、可視光を大きく吸収してしまい、結果として可視光に対する透明性が低下する場合があるためである。係る観点から、フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２は５．０以下であることが好ましい。
【００４６】
より好ましくは、フォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数虚部ε２の値が１．５以下であり、かつ極大値をもたない、すなわちバンド間遷移吸収に相当するようなピークをもたないことが好ましい。
【００４７】
なお、上記理論誘電関数の虚部ε２は、第一原理計算で算出されたエネルギーバンド構造から算出することができる。
【００４８】
第一原理計算で算出されたエネルギーバンド構造から理論誘電関数を算出する方法は、N.  Singh,  et  al.,  J.  Phys.:  Condens.  Matter,  Volume  19,  346226  (2007)に記載された方法を参考とすることができる。このとき、可視光や近赤外領域では自由電子による吸収が無視できない寄与を与えるため、ローレンツ項とドルーデ項を含む理論誘電関数を算出することが好ましい。具体的には、得られたエネルギーバンド構造におけるフェルミエネルギーよりも低エネルギーの価電子帯からフェルミエネルギーよりも高エネルギーの伝導帯への直接遷移を以下の（Ｂ）式より求めることで、理論誘電関数の虚部ε２のうち、ローレンツ項の寄与分ε２ｌｏｒｅｎｔｚを算出できる。
【００４９】
【数２】
2017170598.tif 000004
なお、ωは光のエネルギーである。
【００５０】
バンド構造からは、プラズマ周波数Ωｐおよび緩和定数γを求めることができる。
【００５１】
そして理論誘電関数の虚部ε２のうち、ドルーデ項の寄与分ε２ｄｒｕｄｅは、前述の第一原理計算で得られたプラズマ周波数Ωｐおよび緩和定数γを用いて、以下の（Ｃ）式より求めることができる。
【００５２】
【数３】
2017170598.tif 000005
そして、既述のローレンツ項の寄与分ε２ｌｏｒｅｎｔｚとドルーデ項の寄与分ε２ｄｒｕｄｅとを加算することで、理論誘電関数の虚部ε２を求めることができる。
【００５３】
本実施形態に係る赤外線吸収材料は、結晶としての完全性が高いほど大きい熱線遮蔽効果が得られる。もっとも、結晶性が低くＸ線回折でブロードな回折ピークを生じるようなものであっても、赤外線結晶材料内部の基本的な結合が各遷移元素と配位子の結合から成り立っているものであるならば熱線遮蔽効果を発現するため、本実施形態の赤外線吸収材料として適用することが可能である。
【００５４】
本実施形態に係る赤外線吸収材料は前述の通り、局在表面プラズモン共鳴を原理として赤外線吸収能を発揮する。局在表面プラズモン共鳴は、赤外線吸収材料の粒子のサイズがナノメートルサイズとなった場合、具体的には粒子の体積平均粒子径がおよそ５００ｎｍ以下となった場合に顕著に発揮される。このため、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、体積平均粒子径が５００ｎｍ以下の粒子から構成されていることが好ましい。特に、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、体積平均粒子径が２００ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、局在表面プラズモン共鳴がさらに強くなるため、より好ましい。
【００５５】
また、本実施形態の赤外線吸収材料が体積平均粒子径が５００ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、該赤外線吸収材料を含む赤外線吸収材料分散液や、赤外線吸収材料分散体において、赤外線吸収材料の粒子同士の接触を抑制できる。このため、本実施形態の赤外線吸収材料は導電性を有するが、赤外線吸収材料が体積平均粒子径が５００ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、該赤外線吸収材料を含む赤外線吸収材料分散液を用いて作製した膜（層）や、赤外線吸収材料分散体を、導電性を有しない膜、分散体とし、電波透過性を確保することができる。従って、本実施形態の赤外線吸収材料が、体積平均粒子径が５００ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、該赤外線吸収材料を含む赤外線吸収材料分散液を用いて作製した膜や、赤外線吸収材料分散体について、自動車用の窓等の電波透過性を要求される各種用途にも用いることができるため、係る観点からも好ましい。
【００５６】
さらに、後述する赤外線吸収材料分散液や赤外線吸収材料分散体とした場合に、当該赤外線吸収材料による光の散乱の低減を考慮する場合、赤外線吸収材料は、体積平均粒子径が２００ｎｍ以下の粒子から構成されていることがより好ましい。
【００５７】
本実施形態の赤外線吸収材料を、後述する赤外線吸収材料分散液や赤外線吸収材料分散体とした場合に、赤外線吸収材料が体積平均粒子径の小さい粒子から構成されていれば、幾何学散乱、またはミー散乱による波長３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲の可視光領域における光の散乱を低減できる。当該光の散乱が低減される結果、赤外線吸収材料分散体が曇りガラスのようになって、鮮明な透明性が得られなくなることを回避することができる。
【００５８】
そして、上述のように赤外線吸収材料が、体積平均粒子径が２００ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、上記幾何学散乱、若しくはミー散乱を特に低減し、レイリー散乱領域にすることができる。レイリー散乱領域では、散乱光は粒子径の６乗に反比例して低減するため、赤外線吸収材料の平均粒子径の減少に伴い散乱が低減し、透明性を向上することができる。このため、赤外線吸収材料は、上述のように体積平均粒子径が２００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００５９】
本実施形態の赤外線吸収材料は体積平均粒子径が５０ｎｍ以下の粒子から構成されている場合、散乱光は非常に少なくなるため、さらに好ましい。光の散乱を回避する観点からは、赤外線吸収材料の平均粒子径が小さい方が好ましい。
【００６０】
ただし、体積平均粒子径が１ｎｍ未満の場合、量子効果により材料のバンド構造が変化し、既述の本実施形態の赤外線吸収材料が有するバンド構造やプラズマ周波数を採りにくくなる恐れがある。このため、本実施形態に係る赤外線吸収材料は、体積平均粒子径が１ｎｍ以上の粒子から構成されていることが好ましく、体積平均粒子径が２ｎｍ以上の粒子から構成されていることがより好ましい。
【００６１】
なお、体積平均粒子径とは粒度分布における積算値５０％での粒径を意味しており、本明細書において他の部分でも体積平均粒子径は同じ意味を有している。該粒度分布の測定方法としては、例えば透過型電子顕微鏡を用いた粒子ごとの粒子径の直接測定を用いることができる。
【００６２】
本実施形態に係る赤外線吸収材料の製造方法は特に限定されるものではなく、既述のバンド構造、及びプラズマ周波数を満たす赤外線吸収材料を製造できる方法であれば、任意の方法を採用することができる。
【００６３】
本実施形態の赤外線吸収材料は、例えば固相焼成法や湿式法により製造することができる。また、プラズマトーチ法等を適用して製造することもできる。
【００６４】
また、本実施形態の赤外線吸収材料は、その表面を、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌから選択される１種類以上の元素を含有する酸化物で被覆することもできる。上記酸化物で被覆することにより、赤外線吸収材料の耐候性をより向上させることができ、好ましい。被覆方法は公知の方法から任意に選択することができる。
［赤外線吸収材料分散液］
次に、本実施形態の赤外線吸収材料分散液の一実施形態について説明する。
【００６５】
本実施形態の赤外線吸収材料分散液は、既述の赤外線吸収材料と、液状媒体とを含むことができる。そして、液状媒体は、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤から選択された１種類以上を含有することができる。
【００６６】
本実施形態の赤外線吸収材料分散液は、既述の赤外線吸収材料を液状媒体へ添加し、分散処理を行うことで得ることができる。
【００６７】
なお、液状媒体へは、赤外線吸収材料以外にも任意の成分を添加することができ、例えば分散剤、カップリング剤、界面活性剤等を任意に添加することもできる。
【００６８】
液状媒体は、上述のように、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤から選択された１種類以上を含有することができる。すなわち、液状媒体としては、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤から選択された１種類、あるいは、上記水等から選択された２種類以上の混合物を用いることができる。
【００６９】
有機溶媒としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド類、炭化水素系、グリコール誘導体など、種々のものを選択することが可能である。  有機溶媒としては、具体的には、メタノール、エタノール、１−プロパノール、イソプロパノール（イソプロピルアルコール）、１−メトキシ−２−プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール系溶剤；アセトン、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系溶剤；酢酸ｎ−ブチル、３−メチル−メトキシ−プロピオネートなどのエステル系溶剤；エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテートなどのグリコール誘導体；フォルムアミド、Ｎ−メチルフォルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどのアミド類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；エチレンクロライド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類などを挙げることができる。これらの中でも極性の低いことが好ましく、有機溶媒としては、特に、イソプロピルアルコール、エタノール、１−メトキシ−２−プロパノール、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ｎ−ブチル等から選択される１種類以上をより好ましく用いることができる。
【００７０】
油脂としては、例えば大豆油、桐油、ナタネ油、ヒマワリ油、コーン油、ヒマシ油、綿実油等を好ましく用いることができる。
【００７１】
液状樹脂としては、メタクリル酸メチル等を好ましく用いることができる。
【００７２】
また、液状プラスチック用可塑剤としては、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤や、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤などを好ましく用いることができる。なかでもトリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサオネート、トリエチレングリコールジ−２−エチルブチレート、テトラエチレングリコールジ−２−エチルヘキサオネートは、加水分解性が低い為、さらに好ましく用いることができる。
【００７３】
また、本実施形態の赤外線吸収材料分散液は、例えば分散剤、カップリング剤、界面活性剤等を任意に含有することもできる。
【００７４】
分散剤、カップリング剤、界面活性剤は用途に合わせて選択可能であるが、アミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、リン酸基、または、エポキシ基を官能基として有することが好ましい。これらの官能基は、赤外線吸収材料の表面に吸着し、赤外線吸収材料の凝集を防ぎ、後述する赤外線吸収材料分散体中でも赤外線吸収材料を均一に分散させる効果をもつ。
【００７５】
好適に用いることのできる分散剤、カップリング剤、界面活性剤としては、リン酸エステル化合物、高分子系分散剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、等があるが、これらに限定されるものではない。高分子系分散剤としては、例えばアクリル系高分子分散剤、ウレタン系高分子分散剤、アクリル・ブロックコポリマー系高分子分散剤、ポリエーテル類分散剤、ポリエステル系高分子分散剤などが挙げられる。
【００７６】
分散剤、カップリング剤、界面活性剤の添加量は特に限定されるものではないが、例えば赤外線吸収材料１００質量部に対し１０質量部以上１０００質量部以下であることが好ましく、２０質量部以上２００質量部以下であることがより好ましい。分散剤等の添加量が上記範囲にあれば、赤外線吸収材料が液中で凝集を起こすことをより確実に防ぐことができ、分散安定性を保つことができる。
【００７７】
液状媒体に、赤外線吸収材料等を分散処理する方法は、赤外線吸収材料が均一に液状媒体中へ分散する方法であれば公知の方法から任意に選択でき、たとえばビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、超音波分散などの方法を用いることができる。
【００７８】
なお、均一な赤外線吸収材料分散液を得るために、既述のように分散剤や、その他各種添加剤を添加したり、ｐＨを調整することもできる。
【００７９】
液状媒体に、赤外線吸収材料等を分散処理する方法として、ビーズミルやボールミルなど強力なせん断応力を有する方法を採用した場合、赤外線吸収材料を媒体中へ分散すると同時に、赤外線吸収材料の粒子径を微粒子化することができる。
【００８０】
そして、本実施形態に係る赤外線吸収材料は既述のように、局在表面プラズモン共鳴を原理として赤外線吸収能を発揮する。局在表面プラズモン共鳴は粒子のサイズがナノメートルサイズとなった場合、具体的には粒子の体積平均粒子径がおよそ５００ｎｍ以下となった場合にその現象が顕著に発揮される。
【００８１】
このため、本実施形態の赤外線吸収材料分散液に含まれる赤外線吸収材料の体積平均粒子径は５００ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が２００ｎｍ以下となった場合、局在表面プラズモン共鳴がさらに強くなるため、より好ましい。
【００８２】
従って、赤外線吸収材料を液状媒体に分散処理する前の段階において、赤外線吸収材料が十分に微粒子化されていない場合、分散処理の方法として、ビーズミルやボールミルなど強力なせん断応力を有する方法を採用することが好ましい。係る分散方法を採用することで、赤外線吸収材料を液状媒体中へ分散すると同時に、赤外線吸収材料を微粒子化することができる。
【００８３】
ただし、本実施形態の赤外線吸収材料分散液に含まれる赤外線吸収材料の体積平均粒子径は、１ｎｍ以上であることが好ましく、２ｎｍ以上であることがより好ましい。このため、赤外線吸収材料の体積平均粒子径が１ｎｍ以上となるように、分散処理を実施する時間を選択することが好ましい。
【００８４】
本実施形態の赤外線吸収材料分散液中における赤外線吸収材料の含有量は特に限定されないが、０．０２質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上５０質量％以下であることがより好ましい。
【００８５】
これは、赤外線吸収材料の含有量が０．０２質量％以上の赤外線吸収材料分散液は、十分な赤外線吸収効果を発揮でき、例えば後述するコーティング膜やプラスチック成型体などの製造に好適に用いることができるからである。また、赤外線吸収材料の含有量が５０質量％以下であれば、液状媒体中に赤外線吸収材料を均一に分散し易く、工業的な生産が容易になるからである。
【００８６】
本実施形態の赤外線吸収材料分散液は、可視光については十分な透過率を有することが好ましい。そして、本実施形態の赤外線吸収材料分散液の可視光透過率は、例えば赤外線吸収材料分散液の赤外線吸収材料の含有量により調整することができる。
【００８７】
本実施形態の赤外線吸収材料分散液の可視光透過率は、例えば赤外線吸収材料分散液を適当な透明容器に入れ、分光光度計を用いることで、光の透過率を波長の関数として測定できる。そして、例えば赤外線吸収材料分散液の可視光透過率が所望の値となるように、液状媒体や、液状媒体と相溶性を有する適宜な溶媒で希釈等することで行うこともできる。
［赤外線吸収材料分散体］
次に、本実施形態の赤外線吸収材料分散体の一構成例について説明する。
【００８８】
本実施形態の赤外線吸収材料分散体は、既述の赤外線吸収材料と、熱可塑性樹脂とを含むことができる。
【００８９】
熱可塑性樹脂としては特に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、およびポリビニルアセタール樹脂からなる樹脂群から選択される１種類の樹脂、
または、上記樹脂群から選択される２種類以上の樹脂の混合物、
または、上記樹脂群から選択される２種類以上の樹脂の共重合体、のいずれかであることが好ましい。
【００９０】
熱可塑性樹脂としては例えば紫外線硬化性樹脂（ＵＶ硬化性樹脂）を用いることもできる。紫外線硬化性樹脂についても特に制限はないが、例えばアクリル系ＵＶ硬化性樹脂を好適に用いることができる。
【００９１】
なお、本実施形態の赤外線吸収材料分散体を後述する赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材のように、他の部材間に配置した、中間層として用いる場合であって、赤外線吸収材料分散体に用いた熱可塑性樹脂等が、単独では柔軟性や、透明基材等の他の部材との密着性を十分に有しない場合、例えば熱可塑性樹脂等がポリビニルアセタール樹脂である場合、赤外線吸収材料分散体は、さらに可塑剤を含有することが好ましい。
【００９２】
可塑剤としては、用いる熱可塑性樹脂等の樹脂に対して可塑剤として用いられる物質を用いることができる。例えば熱可塑性樹脂等の樹脂として、ポリビニルアセタール樹脂を用いた場合、可塑剤としては、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤等を用いることができる。いずれの可塑剤も、室温で液状であることが好ましい。なかでも、多価アルコールと脂肪酸から合成されたエステル化合物である可塑剤を好ましく用いることができる。
【００９３】
赤外線吸収材料分散体中に分散して含まれる赤外線吸収材料の量は特に限定されるものではないが、例えば０．００１質量％以上８０．０質量％以下であることが好ましく、０．０１質量％以上７０質量％以下であることがより好ましい。
【００９４】
これは、赤外線吸収材料の含有量が０．００１質量％以上あれば、赤外線吸収材料分散体において十分な赤外線吸収効果が得られるからである。また、赤外線吸収材料が８０質量％以下であれば、赤外線吸収材料分散体の機械的強度を十分に高くすることができるからである。
【００９５】
また、赤外線吸収材料分散体が十分な赤外線吸収効果を得、かつ可視光の透過率も十分に確保する観点から、赤外線吸収材料分散体に含まれる単位投影面積あたりの赤外線吸収材料の含有量は、０．０１ｇ／ｍ２以上１０．０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。なお、「赤外線吸収材料分散体に含まれる単位投影面積あたりの赤外線吸収材料の含有量」とは、赤外線吸収材料分散体において、光が通過する単位面積（ｍ２）あたり、その厚み方向に含有されている赤外線吸収材料の質量（ｇ）を意味する。
【００９６】
赤外線吸収材料分散体の形態は特に限定されず、例えばシート形状、ボード形状またはフィルム形状を有することができ、様々な用途に適用できる。
【００９７】
以下に赤外線吸収材料分散体の製造方法の一構成例を説明する。
【００９８】
本実施形態の赤外線吸収材料分散体は、赤外線吸収材料分散粉、可塑剤中に赤外線吸収材料が高濃度に分散した分散液、マスターバッチを用いて製造することができるため、まず、これらの製造方法について説明する。
【００９９】
既述の赤外線吸収材料分散液と、熱可塑性樹脂あるいは可塑剤と、を混合後、溶媒成分を除去することで、熱可塑性樹脂及び／または分散剤中に赤外線吸収材料が高濃度に分散した分散体である赤外線吸収材料分散粉（以下、単に分散粉と呼ぶことがある）や、可塑剤中に赤外線吸収材料が高濃度に分散した分散液（以下、単に可塑剤分散液と呼ぶことがある）を得ることができる。なお、ここでいう溶媒成分は、赤外線吸収材料分散液に含まれる溶媒を意味し、例えば既述の液状媒体が挙げられる。
【０１００】
赤外線吸収材料分散液と、熱可塑性樹脂あるいは可塑剤との混合物から溶媒成分を除去する方法としては特に限定されないが、例えば当該赤外線吸収材料分散液と、熱可塑性樹脂あるいは可塑剤との混合物を減圧乾燥する方法を好ましく用いることができる。具体的には、赤外線吸収材料分散液と、熱可塑性樹脂あるいは可塑剤との混合物を攪拌しながら減圧乾燥し、分散粉もしくは可塑剤分散液と、溶媒成分とを分離する。当該減圧乾燥に用いる装置としては、真空攪拌型の乾燥機が挙げられるが、上記機能を有する装置であれば良く、特に限定されない。また、減圧乾燥する際の圧力値についても特に限定されず適宜選択することができる。
【０１０１】
赤外線吸収材料分散液と、熱可塑性樹脂あるいは可塑剤との混合物から溶媒成分を除去する際に、減圧乾燥法を用いることで、該混合物からの溶媒の除去効率を向上させることができる。また、分散粉や可塑剤分散液が長時間高温に曝されることがないので、分散粉中や可塑剤分散液中に分散している赤外線吸収材料の凝集が起こらず好ましい。さらに分散粉や可塑剤分散液の生産性も上がり、蒸発した溶媒を回収することも容易で、環境的配慮からも好ましい。
【０１０２】
得られた分散粉や可塑剤分散液において、残留する溶媒は５質量％以下であることが好ましい。これは、残留する溶媒が５質量％以下であれば、当該分散粉や可塑剤分散液を、例えば、後述する赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材に加工した際に気泡が発生せず、外観や光学特性が良好に保たれるからである。
【０１０３】
また、赤外線吸収材料分散液や分散粉を樹脂中に分散させ、当該樹脂をペレット化することで、マスターバッチを得ることができる。
【０１０４】
マスターバッチの製造方法について簡単に説明する。
【０１０５】
まず、赤外線吸収材料分散液や赤外線吸収材料分散粉と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレット、および必要に応じて他の添加剤を均一に混合する。そして、ベント式一軸若しくは二軸の押出機で混練し、一般的な溶融押出されたストランドをカットする方法によりペレット状に加工することにより、マスターバッチを得ることができる。
【０１０６】
マスターバッチの形状は特に限定されないが、例えば円柱状や角柱状とすることができる。マスターバッチを製造する際、溶融押出物を直接カットするいわゆるホットカット法を採ることも可能である。この場合には球状に近い形状をとることが一般的である。
【０１０７】
そして、ここまで説明した、分散粉、可塑剤分散液、またはマスターバッチを、透明樹脂である、熱可塑性樹脂へ均一に混合（混練）し、成形、硬化させることで、本実施形態の赤外線吸収材料分散体を得ることができる。
【０１０８】
分散粉、可塑剤分散液、またはマスターバッチと、熱可塑性樹脂と、所望に応じて可塑剤その他添加剤とを混合（混練）した後、当該混合物を成形する方法は特に限定されないが、例えば押出成形法、射出成形法、カレンダーロール法、インフレーション法等により成形することができる。これにより、例えば、平面状や曲面状に成形されたシート形状の赤外線吸収材料分散体を製造することができる。
【０１０９】
本実施形態の赤外線吸収材料分散体の形状は特に限定されないが、既述のように、例えばシート形状、ボード形状またはフィルム形状とすることができる。当該シート形状、ボード形状またはフィルム形状の赤外線吸収材料分散体からは、後述する赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材を製造できる。
［赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材］
次に、本実施形態の赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材の一構成例について説明する。
【０１１０】
本実施形態の赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材は、複数枚の透明基材と、既述の赤外線吸収材料分散体とを有し、赤外線吸収材料分散体が、複数枚の透明基材間に配置された構成を有することができる。
【０１１１】
赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材は、中間層である赤外線吸収材料分散体を、その両側から透明基材を用いて挟み合わせた構造を有することができる。なお、中間層である赤外線吸収材料分散体は、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状を有することが好ましい。
【０１１２】
透明基材としては、可視光領域において透明な板ガラス、板形状のプラスチック、ボード形状のプラスチック、またはフィルム形状のプラスチック等が用いられる。すなわち、透明ガラス基材や、透明プラスチック基材を用いることができる。
【０１１３】
プラスチックの材質は、特に限定されるものではなく用途に応じて選択可能であり、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、等が使用可能である。
【０１１４】
本実施形態に係る赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材は、例えば既述の赤外線吸収材料分散体を挟み込んで存在させた対向する複数枚の透明基材を、公知の方法で貼り合わせ一体化することによって得ることができる。
［赤外線吸収透明基材］
次に、本実施形態の赤外線吸収透明基材の一構成例について説明する。
【０１１５】
本実施形態の赤外線吸収透明基材は、透明基材と、透明基材の少なくとも一方の面上にコーティング層として配置された、既述の赤外線吸収材料分散体とを有することができる。
【０１１６】
なお、透明基材としては、例えば透明フィルム基材、または透明ガラス基材を好ましく用いることができる。
【０１１７】
透明フィルム基材の形状は、フィルム形状に限定されることはなく、例えば、ボード形状でもシート形状でも良い。
【０１１８】
透明フィルム基材の材料としては、例えばポリエステル、アクリル、ウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル、ふっ素樹脂等から選択された１種類以上を用いることができる。透明フィルム基材としては、ポリエステルフィルムであることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであることがより好ましい。
【０１１９】
また、透明ガラス基材についても特に限定されるものではなく、シリカガラス、ソーダガラス等の透明ガラス基材を用いることができる。
【０１２０】
また、透明基材の表面は、コーティング層との密着性を高めるため、表面処理がなされていることが好ましい。また、透明基材とコーティング層との接着性を向上させるために、透明基材上に中間層を形成し、中間層上にコーティング層を形成することもできる。中間層の構成は特に限定されるものではなく、例えばポリマフィルム、金属層、無機層（例えば、シリカ、チタニア、ジルコニア等の無機酸化物層）、有機／無機複合層等により構成することができる。
【０１２１】
本実施形態の赤外線吸収透明基材は、既述の赤外線吸収材料分散液を用いて、透明基材の少なくとも一方の面上へ、赤外線吸収材料を含有するコーティング層を形成することで、製造することができる。以下に具体的な手順の構成例について説明する。
【０１２２】
まず、既述の赤外線吸収材料分散液にバインダーを添加し、塗布液を得る。
【０１２３】
得られた塗布液を透明基材の少なくとも一方の表面に塗布し、コーティングした後、溶媒を蒸発させ所定の方法でバインダーを硬化させれば、当該赤外線吸収材料が媒体中に分散したコーティング層を形成できる。
【０１２４】
バインダーとして、例えば、紫外線硬化性樹脂（ＵＶ硬化性樹脂）、熱硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂、常温硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が目的に応じて選択可能である。バインダーとしては、具体的には例えば、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ふっ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂が挙げられる。
【０１２５】
これらの樹脂は、単独使用であっても混合使用であっても良い。上述のコーティング層用のバインダーの中でも、生産性や装置コストなどの観点から、バインダーとしては、紫外線硬化性樹脂を用いることが特に好ましい。
【０１２６】
また、バインダーとして、金属アルコキシドを用いることもできる。当該金属アルコキシドとしては、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等のアルコキシドが挙げられる。これら金属アルコキシドを用いたバインダーは、加熱等により加水分解・縮重合させることで、酸化物膜からなるコーティング層を形成することが可能である。
【０１２７】
上記方法以外に、赤外線吸収材料分散液を、透明基材である透明フィルム基材または透明ガラス基材の上に塗布した後、さらに上述の樹脂や金属アルコキシド等を用いたバインダーを塗布してコーティング層を形成してもよい。
【０１２８】
透明基材上へコーティング層を設ける際に、透明基材表面へ塗布液を塗布する方法は特に限定されるものではなく、赤外線吸収材料分散液を含む塗布液が均一に塗布できる方法であればよい。例えば、バーコート法、グラビヤコート法、スプレーコート法、ディップコート法等を挙げることが出来る。
【０１２９】
例えばバインダーとして紫外線硬化性樹脂を用い、バーコート法により塗布液を塗布する場合、適度なレベリング性をもつよう液濃度及び添加剤を適宜調整した塗布液を、コーティング膜の厚み、及び赤外線吸収材料の含有量を合目的に満たすことのできるバー番号のワイヤーバーを用いて透明基材上に塗布し、塗膜を形成する。そして、塗布液中に含まれる溶媒を乾燥により除去したのち紫外線を照射し硬化させることで、透明基材上にコーティング層を形成することができる。
【０１３０】
このとき、塗膜の乾燥条件としては、塗布液中の各成分、溶媒の種類や使用割合等によっても異なるが、通常では６０℃以上１４０℃以下の温度で、２０秒以上１０分間以下の時間とすることができる。紫外線の照射には特に制限はなく、例えば超高圧水銀灯などのＵＶ露光機を好適に用いることができる。
【０１３１】
その他、コーティング層の形成の前後工程により、透明基材とコーティング層との密着性、コーティング時の塗膜の平滑性、有機溶媒の乾燥性などを操作することもできる。前記前後工程としては、例えば透明基材の表面処理工程、プリベーク（基板の前加熱）工程、ポストベーク（基板の後加熱）工程などが挙げられ、適宜選択することができる。
【０１３２】
プリベーク工程および／あるいはポストベーク工程における条件は特に限定されないが、例えば加熱温度は８０℃以上２００℃以下、加熱時間は３０秒以上２４０秒以下であることが好ましい。
【０１３３】
透明基材上に配置するコーティング層の厚みは、特に限定されないが、実用上は１０μｍ以下であることが好ましく、６μｍ以下であることがより好ましい。これはコーティング層の厚みが１０μｍ以下であれば、十分な鉛筆硬度を発揮して耐擦過性を有することに加えて、コーティング層における溶媒の揮散およびバインダーの硬化の際に、透明基材の反り発生等の工程異常発生を回避できるからである。
【０１３４】
コーティング層の厚みの下限値としては、十分な赤外線吸収効果を得る観点から、例えば０．５μｍ以上とすることが好ましく、１μｍ以上とすることがより好ましい。
【０１３５】
得られた赤外線吸収透明基材の光学特性は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に基づいて測定される可視光透過率が７０％のときに、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に基いて測定される日射透過率が５５％以下であることが好ましい。なお、赤外線吸収材料分散液を含む中の赤外線吸収材料の濃度や、コーティング層の膜厚を調整することで、赤外線吸収透明基材の可視光透過率を容易に７０％に調整することができる。
【０１３６】
コーティング層に含まれる単位投影面積あたりの赤外線吸収材料の含有量は、物質により異なり、特に限定されないが、赤外線吸収透明基材が十分な赤外線吸収効果を得、かつ可視光の透過率も十分に確保する観点から、例えば０．０１ｇ／ｍ２以上１０．０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。なお、「コーティング層に含まれる単位投影面積あたりの赤外線吸収材料の含有量」とは、赤外線吸収透明基材のコーティング層において、光が通過する単位面積（ｍ２）あたり、その厚み方向に含有されている赤外線吸収材料の質量（ｇ）を意味する。
【実施例】
【０１３７】
以下、実施例を参照しながら本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【０１３８】
ここでまず以下の実施例、比較例における評価方法について説明する。
（吸光度）
吸光度は、分光光度計（株式会社日立製作所製  型式：Ｕ−４１００）と、光路長１ｍｍの石英ガラスセル（ジーエルサイエンス株式会社製）を用いて測定した。測定は３００ｎｍ〜２０００ｎｍの波長範囲で行った。
（体積平均粒子径）
体積平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＦＥＩ  Ｃｏｍｐａｎｙ製ＴＥＣＮＡＩ  Ｇ２  Ｆ２０）を用いて測定した粒度分布から求めた。【０１３９】
以下に各実施例、比較例の計算結果、作製条件及び評価結果について説明する。
［実施例１］
以下に説明するように一硫化ランタンについて、バンド構造の計算と、合成、評価を行った。
（バンド構造の算出）
ＮａＣｌ型構造を有し、遷移金属であるＬａ（ランタン）と、該遷移金属の配位子としてＳ（硫黄）とを有する一硫化ランタンＬａＳ（以下、単にＬａＳと称する）について、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法に基づく第一原理バンド計算を実施した。計算されたエネルギーバンド構造を図１に示した。【０１４０】
その結果、ＬａＳはフェルミエネルギーが、Ｘ点に最小値を持つ伝導帯最下部のバンドを部分的に満たす位置にあるので導電体であり、Ｗ点、Ｌ点、Γ点、Ｋ点の波数方向において３．０ｅＶ以上、特に３．３ｅＶ以上のワイドバンドギャップを有することが確認できた。ただし、Ｘ点の波数方向においては伝導帯の底部と価電子帯の上部が接近し、上記バンドギャップ未満、具体的には約２．０ｅＶのバンドギャップを有することが分かった。またプラズマ周波数は５．３ｅＶと算出された。【０１４１】
算出したエネルギーバンド構造から状態密度を求め、遷移金属と配位子のもつ各電子軌道の寄与に分解し、状態密度に占める各軌道の寄与割合を求めた。結果を図２に示す。前記バンド構造のうち、伝導帯の底部は主に遷移金属であるＬａのｄ電子からなり、価電子帯の上部は主に配位子であるＳのｐ電子からなることが分かった。すなわち伝導帯下部では遷移金属Ｌａのｄ軌道が占有するバンドを形成し、価電子帯上部では、配位子Ｓのｐ軌道が占有するバンドが形成されている。【０１４２】
続いて、得られたエネルギーバンド構造におけるフェルミエネルギーよりも低エネルギーの価電子帯からフェルミエネルギーよりも高エネルギーの伝導帯への直接遷移を既述の（Ｂ）式より求めることで、理論誘電関数の虚部ε２のうち、ローレンツ項の寄与分ε２ｌｏｒｅｎｔｚを算出した。そして理論誘電関数の虚部ε２のうち、ドルーデ項の寄与分ε２ｄｒｕｄｅは、既述の第一原理計算で得られたプラズマ周波数Ωｐおよび緩和定数γを用いて、既述の（Ｃ）式より求めた。そして、ローレンツ項の寄与分ε２ｌｏｒｅｎｔｚとドルーデ項の寄与分ε２ｄｒｕｄｅを加算することで、理論誘電関数の虚部ε２を求めた。理論誘電関数を図３に示す。フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は２．６であった。またフォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲においては、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は１．３であり、極大値をもたないことが確認できた。
（ＬａＳの合成、評価）
窒素ガス（Ｎ２）雰囲気に保ったグローブボックス中で、三硫化二ランタン（Ｌａ２Ｓ３）の粉末と、単体のランタン（Ｌａ）の粉末とを１：１のモル比となるように秤量し、十分に混合した。続いて混合試料をアルゴン（Ａｒ）雰囲気に保ったアーク溶解チャンバーに封入し、アーク溶解処理を行って、下式で表される反応を進行させ、ＬａＳの試料を得た。【０１４３】
Ｌａ２Ｓ３  ＋  Ｌａ  →  ３ＬａＳ
粉末ＸＲＤ測定により、得られた試料は実質的にＬａＳ単相であることが確かめられた。【０１４４】
ＬａＳの粉末１０質量部と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−１１０（ビックケミー社、リン酸ポリエステル化合物）を１０質量部と、液状媒体として有機溶媒であるトルエン８０質量部とを含有する混合物を、０．３ｍｍφのＺｒＯ２ビーズと共にガラス製のサンプル瓶に封入した。そして、該サンプル瓶をペイントシェーカーへ装填して、体積平均粒子径が２７ｎｍとなるまで処理することで、ＬａＳ微粒子がトルエン中に分散して含有されている赤外線吸収材料分散液を得た。【０１４５】
該赤外線吸収材料分散液をトルエンで希釈して超音波処理を施したのち、分光光度計を用いて吸光度の測定を行った。その結果、実施例１に係るＬａＳ微粒子の赤外線吸収材料分散液は、近赤外光の領域である８２０ｎｍに強い吸収を持ち、可視光の領域に吸収ピークを有さないことを確認できた。従って、ＬａＳは可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料であり、赤外線吸収材料として高い性能を有することが確認できた。【０１４６】
該赤外線吸収材料分散液の平均粒子径を粒度分布計により測定したところ、体積平均粒子径は２７ｎｍであった。
［実施例２］
以下に説明するように一セレン化ネオジムについて、バンド構造の計算と、合成、評価を行った。
（バンド構造の算出）
ＮａＣｌ型構造を有し、遷移金属であるＮｄ（ネオジム）と、該遷移金属の配位子としてＳｅ（セレン）とを有する、一セレン化ネオジムＮｄＳｅ（以下、単にＮｄＳｅと称する）について、実施例１と同様に、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法に基づく第一原理バンド計算を実施した。得られたエネルギーバンド構造を図４に示した。【０１４７】
その結果、ＮｄＳｅは導電体であり、Ｗ点、Ｌ点、Γ点、Ｋ点の波数方向において３．０ｅＶ以上、特に３．３ｅＶ以上のワイドバンドギャップを有することが確認できた。ただし、Ｘ点の波数方向においては伝導帯の底部と価電子帯の上部が接近し、上記バンドギャップ未満、具体的には約１．９ｅＶのバンドギャップを有することが分かった。またプラズマ周波数は５．４ｅＶと算出された。【０１４８】
実施例１と同様に前記バンド構造から状態密度を求め、遷移金属と配位子の持つ各電子軌道の寄与に分解し、状態密度に占める各軌道の寄与割合を求めた。結果を図５に示す。前記バンド構造のうち、伝導帯の底部は主に遷移金属であるＮｄのｄ電子からなり、価電子帯の上部は主に配位子であるＳｅのｐ電子からなることが分かった。すなわち伝導帯下部では遷移金属Ｎｄのｄ軌道が占有するバンドを形成し、価電子帯上部では、配位子Ｓｅのｐ軌道が占有するバンドが形成されている。【０１４９】
続いて、実施例１と同様に理論誘電関数の虚部ε２を求めた。理論誘電関数を図６に示す。フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は２．４であった。またフォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲においては、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は１．４であり、極大値をもたないことが確認できた。
（ＮｄＳｅの合成、評価）
窒素ガス雰囲気に保ったグローブボックス中で、単体のネオジム（Ｎｄ）の粉末と単体のセレン（Ｓｅ）の粉末を１：１のモル比となるように秤量し、十分に混合した。続いて混合試料をアルゴン雰囲気に保ったアーク溶解チャンバーに封入し、アーク溶解処理を行って、下式で表される反応を進行させ、ＮｄＳｅの試料を得た。【０１５０】
Ｎｄ  ＋  Ｓｅ  →  ＮｄＳｅ
粉末ＸＲＤ測定により、得られた試料は実質的にＮｄＳｅ単相であることが確かめられた。【０１５１】
ＮｄＳｅの粉末１０質量部と、分散剤としてアジスパーＰＢ−８２２（味の素ファインテクノ社、アミン基を有する高分子分散剤）を５質量部と、液状媒体として有機溶媒であるトルエン８５質量部とを含有する混合物を、０．３ｍｍφのＺｒＯ２ビーズと共にガラス製のサンプル瓶に封入した。そして、該サンプル瓶をペイントシェーカーへ装填して、体積平均粒子径が３５ｎｍとなるまで処理することで、ＮｄＳｅ微粒子がトルエン中に分散して含有されている赤外線吸収材料分散液を得た。【０１５２】
該赤外線吸収材料分散液をトルエンで希釈して超音波処理を施したのち、実施例１と同様に分光光度計を用いて吸光度の測定を行った。その結果、実施例２に係るＮｄＳｅ微粒子の赤外線吸収材料分散液は、近赤外光の領域である８００ｎｍに強い吸収を持ち、可視光の領域に吸収ピークを有さないことを確認できた。従って、ＮｄＳｅは可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料であり、赤外線吸収材料として高い性能を有することが判明した。【０１５３】
該赤外線吸収材料分散液の平均粒子径を粒度分布計により測定したところ、体積平均粒子径は３５ｎｍであった。
［実施例３］
以下に説明するように六ホウ化イットリウムカルシウムについて、バンド構造の計算と、合成、評価を行った。
（バンド構造の算出）
ＣａＢ６型構造を有し、遷移金属であるＹ（イットリウム）、該遷移金属の配位子としてＳｅ（セレン）、ならびに遷移金属ではない金属元素であるＣａ（カルシウム）とを有する、六ホウ化イットリウムカルシウムＹ０．５Ｃａ０．５Ｂ６（以下、単にＹ０．５Ｃａ０．５Ｂ６と称する）について、実施例１と同様に、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法に基づく第一原理バンド計算を実施した。得られたエネルギーバンド構造を図７に示した。【０１５４】
その結果、Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６は導電体であり、Ｌ点、Γ点の波数方向において３．０ｅＶ以上、特に３．３ｅＶ以上のワイドバンドギャップを有することが確認できた。ただし、Ｗ点の波数方向においては伝導帯の底部と価電子帯の上部が接近し、上記バンドギャップ未満、具体的には約０．７ｅＶのバンドギャップを有することが分かった。Ｋ点の波数方向においても上記バンドギャップ未満、具体的には１．９ｅＶのバンドギャップを有することが分かった。さらに、Ｘ点の波数方向においては伝導帯の底部と価電子帯の上部が交差することが分かった。またプラズマ周波数は４．０ｅＶと算出された。【０１５５】
実施例１と同様に前記バンド構造から状態密度を求め、遷移金属と配位子の持つ各電子軌道の寄与に分解し、状態密度に占める各軌道の寄与割合を求めた。結果を図８に示す。なお図８において、状態密度に占める軌道の寄与割合が低い軌道は省略されている。前記バンド構造のうち、伝導帯の底部は主に遷移金属であるＹのｄ電子からなり、価電子帯の上部は主に配位子であるＢのｐ電子と、遷移元素であるＹのｄ電子とが混成していることが分かった。すなわち伝導帯下部では遷移金属Ｙのｄ軌道が占有するバンドを形成し、価電子帯上部では、配位子Ｂのｐ軌道と遷移元素Ｙのｄ軌道が混成して占有するバンドが形成されている。【０１５６】
続いて、実施例１と同様に理論誘電関数の虚部ε２を求めた。理論誘電関数を図９に示す。フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は３．４であった。またフォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲においては、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は１．３であり、極大値をもたないことが確認できた。
（Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６の合成、評価）
三酸化二イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の粉末、酸化カルシウム（ＣａＯ）の粉末、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）の粉末ならびに炭素（Ｃ）の粉末（カーボンブラック粉末）を１：２：１２：４１のモル比となるように秤量し、十分に混合した。続いて混合試料をるつぼに入れ、真空雰囲気に保った焼成炉に設置したのち、炉内を２０００℃に昇温し１時間の熱処理を行って、下式で表される反応を進行させ、Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６の試料を得た。
Ｙ２Ｏ３  ＋２ＣａＯ  ＋  １２Ｂ２Ｏ３  ＋  ４１Ｃ→  ４Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６  ＋４１ＣＯ
粉末ＸＲＤ測定により、得られた試料は実質的にＹ０．５Ｃａ０．５Ｂ６単相であることが確かめられた。【０１５７】
Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６の粉末１０質量部と、分散剤としてＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−２１５５（ビックケミー社、顔料に親和性のある官能基としてアミン基を有する高分子分散剤）を５質量部と、液状媒体として有機溶媒であるトルエン８５質量部とを含有する混合物を、０．３ｍｍφのＺｒＯ２ビーズと共にガラス製のサンプル瓶に封入した。そして、該サンプル瓶をペイントシェーカーへ装填して、体積平均粒子径が３９ｎｍとなるまで処理することで、Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６微粒子がトルエン中に分散して含有されている赤外線吸収材料分散液を得た。【０１５８】
該赤外線吸収材料分散液をトルエンで希釈して超音波処理を施したのち、実施例１と同様に分光光度計を用いて吸光度の測定を行った。その結果、実施例３に係るＹ０．５Ｃａ０．５Ｂ６微粒子の赤外線吸収材料分散液は、近赤外光の領域である９００ｎｍに強い吸収を持ち、可視光の領域に吸収ピークを有さないことを確認できた。従って、Ｙ０．５Ｃａ０．５Ｂ６は可視光に対する透明性、及び近赤外線吸収性を有する赤外線吸収材料であり、赤外線吸収材料として高い性能を有することが判明した。【０１５９】
該赤外線吸収材料分散液の平均粒子径を粒度分布計により測定したところ、体積平均粒子径は３９ｎｍであった。
［比較例１］
以下に説明するように窒化アルミニウムについて、バンド構造の計算と、評価を行った。
（バンド構造の算出）
ルチル型構造を持つ窒化アルミニウムＡｌＮ（以下、単にＡｌＮと称する）について、実施例１と同様に、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法に基づく第一原理バンド計算を実施した。得られたエネルギーバンド構造を図１０に示した。【０１６０】
その結果、ＡｌＮは絶縁体であり、全ての波数方向においてバンドギャップが３．０ｅＶ以上、特に３．３ｅＶ以上であるバンド構造を有することが判明した。すなわち、いずれの波数方向においてもバンドギャップは３．３ｅＶ未満、特に３．０ｅＶ未満に近接していなかった。またプラズマ周波数は０．０ｅＶと算出された。【０１６１】
そして実施例１と同様に、バンド構造から理論誘電関数を算出した。理論誘電関数を図１１に示す。フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は０．０２であった。またフォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲においては、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は０．０２であった。
（ＡｌＮの評価）
ＡｌＮ微粒子１０質量部と、分散剤であるＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−１１０を１０質量部と、液状媒体として有機溶媒であるトルエン８０質量部とを含有する混合物を、０．３ｍｍφのＺｒＯ２ビーズと共にガラス製のサンプル瓶に封入した。そして、該サンプル瓶をペイントシェーカーへ装填して、体積平均粒子径が２０ｎｍとなるまで処理することで、ＡｌＮ微粒子がトルエン中に分散して含有されている分散液を得た。【０１６２】
該分散液をトルエンで希釈して超音波処理を施したのち、実施例１と同様に分光光度計を用いて吸光度の測定を行った。その結果、比較例１に係るＡｌＮ微粒子の分散液は、近紫外光の領域に吸収を有するものの、近赤外光の領域には全く吸収を持たないことが判明した。
［比較例２］
以下に説明するように二珪化チタンについて、バンド構造の計算と、評価を行った。
（バンド構造の算出）
ＴｉＳｉ２型構造をもつ二珪化チタンＴｉＳｉ２（以下、単にＴｉＳｉ２と称する）について、実施例１と同様に、ｈｙｂｒｉｄ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ法に基づく第一原理バンド計算を実施した。そして実施例１と同様に、バンド構造から誘電関数を算出した。得られたエネルギーバンド構造を図１２に示した。【０１６３】
その結果、ＴｉＳｉ２は導電体であるが、特定の波数方向において価電子帯の上部と伝導帯の下部が交叉あるいは近接していなかった。すなわち、フェルミ準位の上下で価電子帯と伝導帯のバンドが連続的に接続されており、「価電子帯の上部」と「伝導帯の下部」を指し示すことのできない、金属的なバンド構造を有していた。またプラズマ周波数は５．１ｅＶと算出された。【０１６４】
そして実施例１と同様に、バンド構造から理論誘電関数を算出した。理論誘電関数を図１３に示す。フォトンエネルギーが１．６０ｅＶ以上３．３０ｅＶ以下の範囲において、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は１９．２であった。フォトンエネルギーが１．９０ｅＶ以上２．４５ｅＶ以下の範囲においては、理論誘電関数の虚部ε２の最大値は１８．６であった。
（ＴｉＳｉ２の評価）
ＴｉＳｉ２微粒子１０質量部と、分散剤であるＤｉｓｐｅｒｂｙｋ−２１５５（ビックケミー社、顔料に親和性のある官能基としてアミン基を有する高分子分散剤）を５質量部と、液状媒体として有機溶媒であるトルエン８５質量部とを含有する混合物を、０．３ｍｍφのＺｒＯ２ビーズと共にガラス製のサンプル瓶に封入した。そして、該サンプル瓶をペイントシェーカーへ装填して、体積平均粒子径が２３ｎｍとなるまで処理することで、ＴｉＳｉ２微粒子がトルエン中に分散して含有されている分散液を得た。【０１６５】
該分散液をトルエンで希釈して超音波処理を施したのち、実施例１と同様に分光光度計を用いて吸光度の測定を行った。その結果、比較例２に係るＴｉＳｉ２微粒子の分散液は、近赤外光の領域にごく弱い吸収を有するものの、可視光の領域にもまた大きな吸収を有し、可視光に対する十分な透明性を有しないことが判明した。
（実施例と比較例の結果のまとめ）
以上に示した実施例、比較例の結果によると、実施例１、２ならびに３の赤外線吸収材料は比較例１、２の材料と異なり、赤外線吸収材料として高い機能を有することが確認できた。【０１６６】
これは、実施例１、２ならびに３においては、遷移金属と、所定の元素を含む遷移金属の配位子とを含有し以下のようなバンド構造、プラズマ周波数を有する材料を用いたためと考えられる。【０１６７】
まず、伝導帯下部では遷移金属のｄ軌道が占有するバンド、あるいは遷移金属のｄ軌道と配位子のｐ軌道とが混成したバンドである伝導帯下部バンドを形成し、価電子帯上部では配位子のｐ軌道が占有するバンド、もしくは配位子のｐ軌道と遷移金属のｄ軌道とが混成したバンドである
価電子帯上部バンドを形成している。【０１６８】
そして、ブリルアンゾーンの高対称点である二波数以下の方向において、伝導帯下部バンドが、価電子帯上部バンドと３．０ｅＶ未満に近接しているか、二波数以下の方向において、伝導帯下部バンドが、価電子帯上部バンドと３．０ｅＶ未満に近接し、かつ一波数方向において交叉している。さらに他の波数方向において、バンドギャップが３．０ｅＶ以上であるワイドギャップバンド構造を有し、プラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下である。【０１６９】
特に実施例３においては、一つの波数方向（Ｘ点）において、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとが交叉し、さらに、二つの波数方向において、伝導帯下部バンドと価電子帯上部バンドとが３．０ｅＶ未満に近接している。そのような近接している波数方向での光吸収は、エネルギーのギャップ幅が０ｅＶより大きく３．０ｅＶ以下となるため可視透過性の大きな限定要因となり得ると直感的には予想されるものの、実際には高い透明性を示した。【０１７０】
これは図８に示した通り、伝導帯の底部が主に遷移金属であるＹのｄ電子からなり、価電子帯の上部は主に配位子であるＢのｐ電子と、遷移元素であるＹのｄ電子とが混成しているためである。すなわち、価電子帯上部を構成する混成軌道のうち、価電子帯上部を構成するＹのｄ軌道から伝導帯下部を構成するＹのｄ軌道への遷移が、フェルミの黄金律の為に禁制となる為、実際には極めて限定された電子遷移しか起こらないためである。従って交差する波数周辺の電子遷移が非常に限定されるために、材料の可視光の透過性が十分保持されたと考えられる。【０１７１】
これに対して、比較例１においてはバンドギャップがいずれの波数方向においても３．０ｅＶ未満に近接しておらず、またプラズマ周波数が０．０ｅＶである物質を用いた。その結果、局在表面プラズモン共鳴による赤外線吸収能を発揮しなかった。【０１７２】
また、比較例２においてはプラズマ周波数が２．５ｅＶ以上１０．０ｅＶ以下の範囲にあるにも関わらず、特定の波数方向において価電子帯の上部と伝導帯の下部が交叉あるいは近接しておらず、フェルミ準位の上下で価電子帯と伝導帯のバンドが連続的に接続されている金属的なバンド構造を有する物質を用いた。その結果、バンド間遷移による大きな吸収を可視光領域にもち、可視光の透明性が大きく損なわれてしまった。また、近赤外領域にも大きな誘電損失を有するために、局在表面プラズモン共鳴が十分に発揮されず、やはり赤外線吸収材料として十分な性能を持たなかった。【０１７３】
以上に赤外線吸収材料、赤外線吸収材料分散液、赤外線吸収材料分散体、赤外線吸収材料分散体合わせ透明基材、赤外線吸収透明基材を、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。【０１７４】
本出願は、２０１６年４月１日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−０７４１７０号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１６−０７４１７０号の全内容を本国際出願に援用する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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