(57)【要約】ハイブリッド複合ナノ材料であって、図１及び図３１に示すように、ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物が１つ又は複数の二次元層に挿入されたランタニド元素及び１つ又は複数の有機−無機（供与体／受容体）化合物、又は化合物の酸類又は塩類を含む。新型同軸設計理念を、ハイブリッド有機−無機太陽電池を封入する活性層に用いられ、そのうちに挿入したハイドロタルサイト様ナノ複合材料が光エネルギーを上下変換させることができ、活性物質に多くの変換可能なエネルギーを提供するだけでなく、原位置に同軸ジオメトリを嵌めこむことに機会を提供し、かつ一対の独立の光電気化学（ＰＥＣ）および燃料電池（ＦＣ）と有機−無機太陽電池とを直列させて運行させ、或いは独立に運行させることが想定される。ハイドロタルサイト様ナノ複合材料又はその誘導体を同軸ジオメトリに分散させ、そこで、それらがＰＥＣ／ＦＣの電極とし、放出した水素を吸収して後の使用に準備する。有機−無機太陽電池がその同軸層の相補的役割を果たして存在する時に、それらが余分の水素を使用可能な電力に変換することができ、図３２ａ及び３２ｂに示す通りである。また、そのほかのいかなる電源によって同軸、ハイブリッド有機無機電池（ＰＥＣ／ＦＣ）を駆動する可能性をさらに検討する。
2016520987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド複合ナノ材料であって、ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物が１つ又は複数の二次元層に挿入されたランタニド元素及び１つ又は複数の有機化合物を含み、前記有機化合物が少なくとも一種の官能基を含み、その酸化物、還元型又は塩類形式で存在し、前記官能基がヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的（ｐｅｒｔａｉｎ  ｎｏｎ  ｅｘｃｌｕｓｉｖｅｌｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ）酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻を含み、具体的に、前記有機化合物が少なくともある部分又はその「誘導体」を有する化合物であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ）Ｂ、D９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩を含むことを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項２】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋からなる群から選択することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項３】
前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物の実験式（ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａ）は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋とＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａが請求項１又は請求項２に記載の官能基のｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項１又は２に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項４】
挿入され（  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ）、或いは封入された（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）集光物（供与体／受容体対）を含む前記ナノ複合材料によって典型的なナノスケール光電気化学電池（ＰＥＣ）を製造することができ、ナノ複合材料を陽極基板に沈着させ、原位置に“サム”電位を発生して材料周囲の水分子を分解することで水素を発生し、それと同時に酸化物相を含む二次元薄層に部分の水素を吸収することを特徴とする請求項１、２又は３のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項５】
前記挿入され、或いは封入された供与体／受容体対は請求項１に記載の有機化合物のいかなる組合せであっでもよく、これらの化合物が類似する集光能力を有し、直接的に層状複水酸化物二次元薄板に配置され、無機物（量子ドットや、ロッド、テトラポッド）又はＭ（Ｉ−ＩＶ）元素の金属酸化物が、二次元薄板に挿入され、かつ水熱溶媒における溶存酸素に酸化され、挿入された化合物が増感剤として用いられることを特徴とする請求項４に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項６】
前記方法はシングルステップワンポット合成法であり、すなわち、水熱条件にて密封容器において、キレートする有機物化合物が存在する時に、自己組織化によってハイドロタルサイト様層状複水酸化物化合物の二次元層に１つ又は複数のランタニド元素を挿入することを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項７】
前記水熱条件温度は８０℃乃至１５０℃であることを特徴とする請求項６に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項８】
前記水熱条件反応時間は８乃至１２時間であることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項９】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋から選択することを特徴とする請求項７又は８に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１０】
前記有機化合物はヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻という少なくとも一種の官能基を有し、例えば、少なくとも一種の部分化合物又はその「誘導体」であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ）Ｂ、D９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩を含むことを特徴とする請求項７、８又は９のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１１】
前記ハイドロタルサイト様化合物の実験式は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋及びＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａがｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１２】
有機−無機太陽電池であって、前記太陽電池は請求項１乃至４のいずれか一項に記載の複合ナノ材料を含み、静電紡糸が位置合わせした機能性電子輸送無機材料に結合し、導電性ポリマーマトリックスに挿入される（ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｗｉｔｈ  ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｕｎ  ａｌｉｇｎｅｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ（ｓ）  ｉｎｓｅｒｔｅｄ  ｉｎｔｏ  ａ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｍａｔｒｉｘ）ことを特徴とする有機−無機太陽電池。
【請求項１３】
前記電池は三層（１１１、１１２、１１３）同軸静電紡糸有機−無機太陽電池（１１０）であり、前記電子輸送無機材料が機能性金属−カルコゲン−ハロゲン又は機能性／有機変性炭素ナノ線／管を含み、前記電池がさらにバルクへテロ接合に中間層（１１３）とする電荷分離材料を含み、それが、具体的に、少なくとも光吸収及び効率的な励起子が生成するポリマーを混合したフラーレン誘導体を含み、従って内部バルクへテロ接合位相境界箇所に類似する効率的な吸光／励起子解離の現象を発生し、及びバルクへテロ接合（ｂｕｌｋ  ｈｅｔｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ）を含む中間層（１１３）、正孔輸送する外層（１１２）及び三層同軸静電紡糸有機−無機太陽電池に最内層電子輸送構造（ｉｎｎｅｒｍｏｓｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を提供する内層（１１１）の間に、効率的な電荷輸送を発生することを特徴とする請求項１２に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１４】
いくつかの活性層を繰り返して設置することで、前記有機−無機太陽電池を直列の複数の太陽電池に配置することができることを特徴とする請求項１３に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１５】
その製造方法は、マイクロ又はマクロレベルにおいて静電紡糸又は類似する紡糸技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸）に結合し、酸素放出化合物を（１１２）又は（１１１２）陽極層に加入し、十分の電位にて水／水溶性電解質分解によって酸素発生し、かつ陰極（例えば、ニッケル基合金）箇所に発生した部分の水素を局所に（１１１３）同軸室に分散する吸着剤に貯蔵し、従って前記電池（ＰＥＣ）を製造することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１６】
同じ思想（ｉｄｅｏｌｏｇｙ）を保持し、マクロレベルに別々に前記電池を構成し、（１１１２）陽極層にて水電解液から吸着水を分解し、相応するＰＥＣ同軸層にて十分の電位差を獲得することでき、従って有機−無機太陽電池を生じ、回路全体が完了され、（１１１３）陰極室によって放出する水素が局所に分散される吸着剤によって原位置に貯蔵されることを特徴とする請求項１５に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１７】
いかなるその他の電源を採用することができ、水分解に対して１．２３Ｖより大きい正味の（（１１１２）陽極室の酸素エミッタ）電位差を提供することができ、（１１１２）陽極室に酸素を放出させ、（１１１３）陰極室に水素を放出させ、かつ一部の水素が原位置に局所に分散されるナノ複合吸着剤に貯蔵されることを特徴とする請求項１５乃至１６のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１８】
前記複数の径方向多段同軸室を採用し、マイクロレベル又は単独にマクロレベルから新型燃料電池を、層状ハイドロタルサイト様ナノ複合材料によって製造した電極と原位置に合併し、水素又はメタノール／エタノール燃料の触媒、及び原位置水素吸着剤とし、請求項４及１５乃至１７のいずれか一項に記載の生成した多くの吸着されない水素が、界面陽極（１１１３／１１１１）と接触すると、その発生位置近傍に現場で消耗され、例えば、白金ナノ粒子／又は類似する陽極材料、水素分解触媒とすることができ、それと同時に、大気と共に同軸空構造のコアに流入し、大気酸素が陰極、例えば、ニッケル基／（１１１１）空気界面に分解することを保証し、適当な電解膜材料、例えば、ペルフルオロスルホン酸又は水酸化カリウムに浸されるポリマー基体又はリン酸に浸されるポリマー基体を採用し、これらの材料はそれぞれの電解質が水溶性共重合体に浸透することで得られ、同軸（１１１１）部分を発生することに用いられることを特徴とする請求項１４乃至１７にいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１９】
請求項１乃至３又は請求項６乃至１１に記載のように、陽極、陰極及び水素吸着剤をハイドロタルサイト様材料に製造し、かつ空孔伝導ナノ材料と共に（１１２）又は（１１１２）室に分散し、電子伝導無機材料又は炭素ナノ材料が（１１１３）同軸室に分散し、（１１２）、（１１１２）又は（１１１３）同軸室にそれぞれこれらの脱水酸化物又は触媒ＲＴ水素吸着剤を形成することを特徴とする請求項４及び１５乃至１８のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２０】
ＰＥＣ及び／又は燃料電池は同軸の複数層の残り半分に組み立てられることを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２１】
層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法であって、その中間構造は
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋ｙＡｌ３＋３−ｙ−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ）４−８］＋３「受容体−ｎ＋（ＳｅＯ４２−）ｍ］３／（ｎ＋２ｍ）であり、
水熱合成法によって、ＨＳｅを主な陰イオン物質とし、Ａｌ３＋とＮａ＋イオンとが存在する時にＳＯ２及びＮＨ３／ＨＣｌ（ｇ）ガスを通入して原位置に発生させ、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のように、反応室にＳＯ２ガスを注入してハイブリッド複合ナノ材料二次元置換のＡｌ３＋を消耗し、酸化アルミニウムに変換し、かつ原位置にセレンを発生し、層状構造又はＣＩＧＳ複製材料をｐ型特徴を示させ、その後にさらにＩｎ３＋を添加してかつＳＯ２ガスを注入して、混合液を高温、高圧及び長時間（Ｔ、Ｐ、ｔ）反応条件にて放置され、アルミニウム欠乏化合物をインジウム／ナトリウムイオンに触れ、従って層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料をｎ型特徴を有させることを特徴とする層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法。
【請求項２２】
付着層とするＣＩＧＳ類／レプリカ材料を含み、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の材料によって有機−無機太陽電池を製造し、かつ該材料が請求項２１に記載の方法によって製造されることを特徴とする請求項１３乃至１８又は２０のいずれか一項に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項２３】
前記方法によって獲得した材料は、マイクロ又はマクロレベルにて請求項１２に記載の静電紡糸又は類似する技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸およびゲル紡糸）と結合し、多孔質同軸ホスト基体を製造し、請求項１及請求項５に記載のいかなる部分の能力に亘ることができ、医療分野のセンサ又は抑制剤又は治療材料に応用することができる請求項１、２又は３のいずれか一項に記載の材料又は請求項１２に指定した方法によって獲得する材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新型ハイブリッド複合ナノ材料およびその使用に関し、例えば、太陽電池の製造分野に関し、特に有機−無機太陽電池分野、又は標的化学センサ分野に関する。
【０００２】
なお、本発明は該種の新型ハイブリッド複合ナノ材料の獲得方法に関し、該材料を同軸ジオメトリに基づくハイブリッド有機−無機光電気化学又は燃料電池を封入し、目前、有機−無機太陽電池又はいかなる補充性電源に封入するようにする。
【背景技術】
【０００３】
近年、研究者は、例えば、ペースト塗布および電気化学沈着法という低コストの技術を採用して均一な薄膜を製造することができる非真空沈着技術が注目されている。各種の低コストの合成技術において、溶液に基づく合成プロセスは高価な技術における期待できる代替手段と考えられ、その手順が相対的に簡単であり、かつ工業化初期のコストが低い。
【０００４】
そのため、効果的であって、かつ低コストの該種均一な薄膜の製造合成プロセスを提供する必要がある。
【０００５】
二セレン化銅インジウムガリウム（ＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２又はＣＩＧＳ、ただし、ｘが１から０に変え、１が純セレン化銅インジウムに対応し、０が純セレン化銅ガリウムに対応し）はＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２半導体材料であり、具体的には、太陽電池を製造するための直接バンドギャップ半導体であることが知られている。セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）は４面体結合された半導体であり、黄銅鉱結晶構造を有し、そのｘが約１．０ｅＶ（セレン化銅インジウムにとっては）から約１．７ｅＶ（セレン化銅ガリウムにとっては）までの範囲に持続的変化している。該材料はセレン化銅インジウム（通常、「ＣＩＳ」と略された）とセレン化銅ガリウムとの固溶体である。
【０００６】
ＣＩＧＳは薄膜太陽電池の光吸収材料に用いられる。ＣＩＧＳを採用して製造した装置は薄膜類太陽光発電装置（ＰＶｓ）に属する。この材料は太陽光を強く吸収するので、そのため、そのほかの半導体材料に比べて、より薄い薄膜を製造する。例えば、「機械化学で合成されたＣｕＩｎ１−ｘＧａｘＳｅ２ナノ粒子の構造研究」と題する参考文献において、機械化学合成方法によってＣＩＧＳ材料の液相合成を実現することが論じている。
【０００７】
ＷＯ２００７／０６５８５９には有機変性された層状複水酸化物の製造プロセスが開示されており、ＷＯ９９／３５１８５にも他種の有機変性された層状複水酸化物（ＬＤＨｓ）の製造プロセスも開示されており、有機陰イオンがイオン交換によってＬＤＨに導入され、かつＬＤＨを水に懸濁させ、その後に外部においてｐＨ＜４の条件を付加して前記プロセスを実現する。著者はさらに懸濁液に有機陰イオンを添加することで溶液ｐＨ値＞８になるように調節することが記述されている。ＷＯ２００７／０６５８５９に見られるように、上記プロセスはとても複雑であり、かつ一般的に、イオン廃棄物の流れを発生する。
【０００８】
他方、ＷＯ００／０９５９９には乳酸脱水素酵素（ＬＤＨ）の製造が記述され、陰イオンを挿入するための有機陰イオンを含む。これらの変性されたＬＤＨは、例えば、マグネシウム及びアルミニウムの塩化物塩又はアルミン酸ナトリウムなどの製造した二価と三価金属イオンの塩を採用し、異なる方式で製造することができる。ＷＯ００／０９５９９に記載の方法は必要である塩が少なくとも部分が廃棄物の流れに流れ、好ましくない影響を有している。
【０００９】
要するに、従来技術の現在発展状況なので、廃棄物がより少なく、かつ合成がより快速である技術方案が強く必要されている。
【００１０】
そのため、より簡単であり、かつより快速である新型複合ナノ材料の製造プロセスを提供することが必要されている。
低い材料コスト及び製造コストなので、有機太陽電池（ＯＰＶｓ）は極大に太陽電池エネルギーのコスト及び有効性を低下させることができる。典型的に、有機太陽電池装置はいわゆるバルクへテロ接合型（ＢＨＪ）構造を採用し、それが活性層におけるポリマー電子供与体（ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｄｏｎｏｒ）（ｐ−タイプ）とフラーレン誘導体電子受容体（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ａｃｃｅｐｔｏｒ）（ｎ−タイプ）との混合物から構成する。典型的に、有機太陽電池のバルクへテロ接合型装置はガラス又はＰＥＴ層、ポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホナート）、又はポリ（３、４−エチレンジオキシチオフェン）／硫酸多糖類（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）層を含み、それが二種のアイオノマーであり、すなわちち、供与体（ｐ−タイプ）：受容体（ｎ−タイプ）層と金属カソード層との透明で、導電であるポリマー混合物である。一般的には、現代のｐ−タイプの電子ポリマーはポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）又は新世代の低バンドギャップ導電性ポリマーを含むことができ、今まで、ｎ−型の材料であるメタノフラーレンフェニル−Ｃ６１−酪酸メチル（」「６０」ＰＣＢＭ）はもう専用されており、「７０」ＰＣＢＭによって製造する試みもある。異なる対策を採用してフラーレン誘導体（ｎ−タイプ）の性能を改良することを試してみて、かつ異なる程度の成功を獲得する。例えば、形成した活性層の光吸収性を向上させ、ＢＨＪを形成することでそれがそれぞれの成分との溶解度を向上し、それがｐ−タイプのポリマ−との混和性を向上させ、かつ最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）のエネルギーレベルを向上させる。受容体（ｎ−タイプ）分子はＬＵＭＯエネルギーレベルの変換過程において、太陽装置の開路電圧（Ｖｏｃ）は供与体の最高被占軌道（ＨＯＭＯ）と受容体の最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）との間に介在するエネルギーギャップ関数であることが示された。その結果、供与体は特性が類似する、例えば、Ｐ３ＨＴなどの受容体ポリマーとペアをなすと、供与体のＬＵＭＯを大幅に増加することでＶｏｃを明らかに向上させることができる。
しかしながら、既存の有機太陽電池（ＯＰＶ）技術の欠点は以下の通りである。１）有効ではない吸収、２）足りない電荷分離、３）足りない電荷輸送。
そのため、ハイブリッド複合ナノ材料を提供して改良することで従来技術の少なくとも１つの欠点を克服し、例えば、ＯＰＶ電池および装置の高い効率の光吸収、十分の電荷分離及び十分の電荷輸送を実現する。
【発明の概要】
【００１１】
本発明はハイブリッド複合ナノ材料を提供する。一実施形態において、前記ハイブリッド複合ナノ材料はハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物が１つ又は複数の二次元層に挿入されたランタニド元素および１つ又は複数の有機化合物、又はその酸又は塩を含み、前記ランタニド元素がＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋を含む。
本発明の実施形態は低コストのワンポット合成法及び水熱合成法に関し、前記層状材料を獲得することに用いられ、該材料が、例えば、ＣｕＩｎＧａＳｅ２（ＣＩＧＳ）類材料などの光エネルギーのダウン変換材料（ＵＶ吸収→Ｖｉｓ放出）及び／又は光エネルギー捕獲器に用いられる。本発明の実施形態はランタニドイオンを有機化合物と共に層状材料に添加ことに関する。前記有機化合物はヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的な酵素又はタンパク質類（ｐｅｒｔａｉｎ  ｎｏｎ  ｅｘｃｌｕｓｉｖｅｌｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｅｎｚｙｍｅｓ  ｏｒ  Ｐｒｏｔｅｉｎｓ）、ポルフィリン又は大麻という少なくとも１つの官能基を有する。すなわち、前記有機化合物は少なくとも一種の有機又は無機部分、又はその「誘導体」を含む化合物であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ  Ｂ）、D−９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又はそのほかの顔料）又はその塩を含む。
本発明は特にＭ（ＩＩ）、すなわち、Ｃｕ２＋、及びＭ（ＩＩＩ）、すなわちＩｎ３＋、Ｇａ３＋を選択し、それらがＣＩＧＳ類材料の二次元層において正味の陽電荷を発生するので、ランタニド元素が挿入された層状複水酸化物類材料は光エネルギーのダウン変換材料の機能として期待できる結果が取得し、さらに、本発明はＣＩＧＳ類層状太陽電池材料の革新的な製造方案を提供し、そのため、一連のそのほかの類型の有機物（通常、有機太陽電池（ＯＰＶ）における受容体材料として用いられる）が挿入された標準ＣＩＧＳ類層状材料である可能性を定義する。また、本発明は、ｐ−型又はｎ−型ＣＩＧＳレプリカ材料の合成のために、上記ＣＩＧＳ類二次元材料にＺｎ２＋とＡｌ３＋をドーピングしたことを予測する。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、エネルギーのダウン変換性能を有するハイブリッド“Ｌｎ”  ドープ層状複水酸化物（以下に記載の成分１）は、従来技術において光吸収性が足りない欠点を克服することができ、それが成分１を含む炭素シリコン太陽電池（正常に、そのモジュールが約１４〜１８％のＰＣＥを有する）の肯定的な結果に証明される。そのため、そのため、成分１を光エネルギーのダウン変換材料として、ＵＶ領域（３５０−３７０ｎｍ）におてその外部量子効率（ＥＱＥ）は約１００％増加し、ＰＣＥが相応に約２乃至５％増加する。
図１本発明の開示する有機分子実験式及びその作用の前駆体名称の略称に基づき、ハイブリッド複合ナノ材料のワンポット合成法の実施形態を概略的に提供し、例えば成分１である。図１において、Ｍ（ＩＩ）ＮＯ３に対応する亜鉛の水と硝酸塩は、即ちＺｎ（ＮＯ３）２であり、Ｍ（ＩＩＩ）（ＮＯ３）におけるＭ（ＩＩＩ）はアルミニウム又はユーロピウムであり、それぞれＡｌ（ＮＯ３）３とＥｕ（ＮＯ３）３の硝酸塩水和物に対応する。
【００１３】
また、全ての因子を同一に維持させるという前提で、ＯＰＶが太陽放射変換における効率は通常６％であり、このような効率的で比較的小さい増長は正常な二次元ＯＰＶ標準太陽電池においても特に重要であり、ＯＰＶ標準太陽電池におけるバルクへテロ接合型（ＢＨＪ）内の低バンドギャップ供与体分子も紫外光（透光成分１が存在する時にダウン変換することができる）を吸収することができる。
【００１４】
さらに、既存の技術は紫色光を吸収し且つ可視光を放出することができる合成ハイブリッド層状材料の新型の合成材料に対する要件（既存の炭素のシリコン太陽電池は最大効率まで活性化され、関連実施例２の論述を参照）を強調し、参考文献：金属化共役ポリマ−を効率的なポリマ−太陽電池を取得する新しいルートとして、（「ネイチャーマテリアルズ」２００７年第６期、５２１〜５２７ページ）、低バンドギャップ（１．８５ｅＶ）の活性材料を混合するもとで、高収量のＯＰＶを提供することによって実現し、したがって、エネルギーダウン変換材料を採用して類似する低バンドギャップ材料と結合して必ずポリマー（供給体）の吸収能力を提供し、逆に、ＯＰＶにおいて、一層多くの励起電子対（即ち、結晶において励起電子と関連する正孔によって形成した移動のエネルギー密度）を生成することができ、したがって強化した電荷転送を（受容体分子に）生成する。
【００１５】
成分１は紫外光を可視光（例えばＥｕの赤色発光）に変換する能力を有し、これはエネルギーダウン変換材料の典型的な特性であり、ハイブリッド有機−無機がＬｎをドーピングする層状複水酸化物、即ち成分１の応用に伴い、そのうちの一種の炭素シリコン太陽電池の外部量子効率（ＥＱＥ）が向上することが見える。太陽スペクトルの可視光の部分において、炭素ケイ素は光子の捕獲と電子正孔組の生成に対する作用が最も活発なことである。
上記過程が初期成功を取得することに伴い、さらに、静電紡糸技術（又は類似する紡績技術、例えばミクロ又はマクロレベルの湿式紡績、乾紡、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸）を採用して革新的方法で複合繊維を製造することも、本発明の開示の範囲内に含まれ、それは商業レベルにおいて効率的な一次元太陽電池を製造することができ、且つ予想のＰＣＥは最低要求値（約１０％）を超え、それによって既存のかなり高価な炭素シリコン太陽電池技術を取って代わる。
【００１６】
本発明の実施形態は新型のシングルステップのワンポット合成法に関し、水熱反応条件（高温、高圧、長時間）で、キレート有機化合物が存在する時に自己組織化反応が発生し、ランタニド元素（Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋及びＧｄ３＋）をヒドロタルサイト（ＨＴＬＣとも称される）類層状複水酸化物（ＬＤＨ）化合物の二次元層に成功に挿入される。例えば密封容器、例えばポリテトラフルオロエチレン容器において８０＜Ｔ＜１５０℃と８＜ｔ＜１２時間の反応条件を採用する。本発明の実施形態において、Ｔは摂氏温度を代表し、ｔは時間を代表し、Ｐは空いている空間の圧力を代表し、前駆体溶液を保存する密封テフロン容器に対し、空間総体積の２５％を残し、続いてワンポット法合成を行う。合成した材料は有機物の特性を保留し、且つそれらの熱安定性を向上させ、一層良好な透明性を呈することが見える。
ＬＤＨ材料は層状材料であり、陽電を有する分層及び層間領域に位置する弱い結合力で且つ電荷交換がよく発生する電荷バランシング陰イオンを有する。前駆体塩によって、ワンポット水熱合成法において、ＬＤＨ材料の陰イオンは層間領域の陰イオンを置換しやすい。ハイドロタルサイトはハイドロタルサイト構造（ハイドロタルサイトは水酸化マグネシウムＭｇ（ＯＨ）２の鉱物形式である）で構成されるＬＤＨ材料の一つであり、その構造においてＡｌ３＋イオンの置換部分であるＭｇ２＋が存在し、それによってこのような層間置換によって発生した陽電荷をバランスし、陰イオンは通常で炭酸塩であり、構造層間に位置し、水分子に共同で占有される。炭酸塩イオンは構造層間において弱い結合で、このためハイドロタルサイトはイオン交換能力を有する。天然のハイドロタルサイト分子式はＭｇ６Ａｌ２（ＯＨ）１６（ＣＯ３）．４Ｈ２Ｏであり、且つハイドロタルサイト様化合物は通常で以下の一般式を採用して説明する。
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］、ただし、Ｍ２＋とＭ３＋は金属陽イオンであり、Ａは正味の正電荷を補償するために必要であるｘ価陰イオンを示し、ｘは陰イオンの電荷数を示し、ｙは層間水分子の数を示す。通常、二価と三価元素の特定の組み合わせ方法に基づき、ｍ／（ｍ＋ｎ）の比は０．１７乃至０．３３の間に変化することができる。
【００１７】
本発明の実施手段は複合ナノ材料ＺｎＡｌＥｕクマリン／フルオレセインに関し、成分１の製造とも称し、それはハイブリッド有機−無機材料（即ち層間の有機“ゲスト”と無機“ゲスト”の混合物）と確定し、ゲスト分子は紫外光から可視光までのエネルギーのダウン変換機能を保留することができる。このようなワンポット法の形式でランタニド元素を挿入することは従来の技術に属せず、Ｍ２＋とＭ３＋イオンに対して異なる選択（その酸化と還元の形式で行う可能性もある）を有し、本発明はさらにコストが低い液相ワンポット水熱合成方法を採用してＣｕＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）類ナノ材料の製造を実現する。層状複水酸化物材料の製造は公知の常識であり、合成方法はそれぞれ異なり、且つまだワンポット法の方式で自己組織化の方法を採用して製造したことがない。したがって、ランタニド元素を層に成功に挿入することを言う時、実施例における結果を支持として、本発明はランタニドイオンを層状材料に挿入する方法術語は新しい概念用語である。
【００１８】
電荷はアンバランスであるため、層状構造は正味の正電荷に達し、二つの有機分子例えば分子１：（クマリン−３−カルボン酸陰イオン）と分子２（フルオレセインナトリウム塩）は高温高圧条件で二次元層状ホスト構造の内部の液相層間に挿入することができ、例えば高温高圧条件でＭ（ＩＩＩ）を用いてＭ（ＩＩ）を置換し、且つドープ剤Ｌｎイオンは自己組織化によってさらにＭ（ＩＩＩ）の位置を置換する。
【００１９】
デフォルトの金属塩陰イオン（例えば硝酸塩）を置換し、且つ三価の金属イオンＭ（ＩＩＩ）がＭ（ＩＩ）イオンを取って代わってハイドロタルサイト類構造に入って八面体において隣接するイオンに組み合わせるために、必要な高温高圧条件下で自己組織化過程により、陰イオン有機分子が層間に嵌め込まれる。Ｘ線回折（ＸＲＤ）／核磁気共鳴（ＮＭＲ）／フーリエ変換赤外スペクトル（ＦＴＩＲ）／熱重量分析法（ＴＧＡ）及び飽和音圧レベル（ＳＳＰＬ）を採用して層間に成功に挿入するという結果を特徴づける。
【００２０】
約摂氏３００乃至３５０度に達する前に、成分１の紫外線から可視光までのエネルギーのダウン変換特性が保護され、それは無機ホストに役立つ。従って、それは高温条件での応用も本発明の保護範囲に含まれる。なお、成分１が可視光に対する良好な透光性（高バンドギャップ材料）、及び多くの他の利点を保持すると発見する。
【００２１】
炭素ケイ素太陽電池へのテスト：同一の沈積成分を採用して成分１へのテストを行い、方法は成分１を分散した溶液を高揮発性の溶剤にドロップキャスティングする。作業断面において入射電力の密度が１００ｍＷ／ｃｍ２のＡＭ１．５の条件で（直径が６インチのビーム：照射表面積が５１．５６０７ｃｍ２のソーラシミュレーターを採用する）、“同一の”炭素ケイ素太陽電池に成分１が存在し又は存在しない場合、成分１が紫外線（３５０〜３７０）を補強された赤光発射に変換し取得した外部量子効率（ＥＱＥ）の増加値に対して測定を行う。
【００２２】
結果により、最上部に成分１の沈積しない炭素ケイ素電池は、３５０〜３７０ｎｍの範囲内にＥＱＥが純に約１００％向上し、さらにＰＣＥが２〜５％向上する（炭素ケイ素ＰＶ電池がドロップキャスティング方法を採用して成分１を沈積するため、成分１の沈積が均一ではない）と証明する。
【００２３】
なお、以下の実験分子式に基づきＣＩＧＳ類層状水酸化物の初期結果を得る。
「ＣｕｘＩｎｙＡｌ（１−ｙ）（ＯＨ）４」＋１「（ＳｅＯ４−２）」１／２（ＣＩＡＳと略する）は、グループＩ−ＩＩＩ−Ｖ１２元素から由来し、本発明の四酸化セレンを（ＳｅＯ４２−）層間に嵌め込む実施形態は自己維持の合成方法を提供し、該方法はＣＩＧＳ複製型の層状材料の製造を実現し、有機物（受容体であってもよい）を層間に挿入して供与体と分離させ、且つそれを異なるＣＩＧＳ複製層（Ｃｕ／Ａｌ欠乏：ｐ−型）又はインジウムリッチ（Ｉｎ３＋がＡｌ３＋欠損サイトを占拠するため、ｎ−型である）層の間のブリッジとする。それによりｐ−ｎ−ｐ−ｎ−．．結合アレイが発生し、該アレイは周期的ではなく、且つ不連続性は並列接続電池を形成する限界と考えられる。
従って、ランタニド元素がドーピングされた層状複水酸化物材料を製造して得られた成功に基づき、且つ革新性のシングルステップ水熱合成（例えば図４を参照する）により、ＣＩＧＳ類とＣＩＧＳ複製型の材料の製造は本発明の成分１製造の拡大の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図１は本発明に係るＺｎＡｌＥｕ（クマリン／フルオレセイン）複合ナノ材料を例とするハイブリッド複合ナノ材料ワンポット合成法を示す模示図であり、ただし、Ｍ(ＩＩ)ＮＯ３が亜鉛の水及び硝酸塩に対応し、すなわち、Ｚｎ(ＮＯ３)２であり、Ｍ(ＩＩＩ)(ＮＯ３)におけるＭ（ＩＩＩ）がアルミニウム又はユウロピウムであり、それぞれＡｌ(ＮＯ３)３とＥｕ(ＮＯ３)３との水合硝酸塩に対応する。
図２は本発明によって製造した各種層状複水酸化物材料の構造式を示す。
図３は本発明によって製造した高バンドギャップ（ＣＩＧＳ類）材料の構造式を示す。
図４は本発明の方案を採用してｐ−ｎ型ＣＩＧＳレプリカ材料を製造するプロセスステップを示す模示図である。
図４ａ−ｂは本発明の方案を採用してｐ−ｎ型ＣＩＧＳレプリカ材料を製造する構造模示図である。
図５は分子１（３ＣＣＡ）が第７位Ｃにてヒドロキシル化反応を発生して７−ヒドロキシル−クマリン−３−カルボン酸を生成する反応方程式である。
図６ａは左図がＴＰＤ、ＺｎＡｌＥｕクマリン、ＬｉＦによって塗布して得られた特殊層状構造であるＳＥＭ図であり、右図がズームが２０００倍であるＺｎＡｌＥｕクマリン凝集体のＳＥＭ図である。
図６ｂは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがスピンコートによってＩＴＯ導電基質を覆うＥＤＡＸ図である。
図７ａは本発明の実施形態１におけるＰａｗｌｅｙ  fit
refinementを採用するＺｎＡｌＥｕクマリンのＸ線回折図である。
図７ｂは本発明の実施形態１におけるＰａｗｌｅｙ  fit
refinementを採用するヒドロキシル化ＺｎＡｌＥｕクマリン（ＺｎＡｌＥｕクマリンＯＨ）のＸ線回折図である。
図８は本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−ＨＴＬＣ相がＩＴＯを塗布するＰＥＴに沈着するＧＩＸＲＤ図である。
図９ａは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＴＧＡ／ＤＴＧ図である。
図９ｂは本発明の実施形態１におけるヒドロキシル化３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＴＧＡ／ＤＴＧ図である。
図１０Ａは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ（ａ）、ＺｎＡｌクマリン１５（ｂ）、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ(ｃ)及び７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ(ｄ)２７の１３ＣＣＰＭＡＳＮＭＲ図である。
図１０Ｂは本発明の実施形態１におけるＺｎＡｌＨＴＬＣ(ａ)、ＺｎＡｌクマリン(ｂ)、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ(ｃ)及び７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ(ｄ)の２７ＡｌＭＡＳＮＭＲ図である。
図１０Ｃは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの二次元２７Ａｌ３ＱＭＡＳＮＭＲスペクトログラムのＦ１等方性次元に沿うスペクトログラムである。
図１１ａは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣが３９４ｎｍ(ａ)にて励起するスペクトルである。
図１１ｂは本発明の実施形態１における７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣが３９４ｎｍ(ａ)にて励起するスペクトルである。
図１１ｃは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣと７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣとの発光寿命及び波長の関係曲線図である。
図１１ｄは本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがヒドロキシル化する前後にエネルギーレベルが増加し、発光減衰寿命が増加する模示図である。
図１２は本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣと７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣとのＸＲＰＤ図である。
図１３は本発明の実施形態１における３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ、７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ及びＺｎＡｌＥｕ硝酸塩のＸＲＰＤ図である。
図１４は本発明の実施形態１におけるＰａｗｌｅｙ  fit qualitative refinementした７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＸＲＰＤ図である。
図１５は本発明の実施形態２におけるＰａｗｌｅｙ  fit
refinementを採用する３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−ＨＴＬＣと３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＸ線回折図である。
図１６は本発明の実施形態２におけるＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセインのＴＧＡ図である。
図１７は本発明の実施形態２におけるＩＴＯ導電ガラス基板にＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセイン相の走査型電子顕微鏡写真である。
図１８は本発明の実施形態２における成分１′の５Ｄ０→７Ｆ０変換のエネルギー変化図である。
図１９は本発明の実施形態２における成分１の５Ｄ０→７Ｆ０変換のエネルギー変化図である。
図２０は本発明の実施形態２における成分１、成分１′及び成分１′の水酸化物の発光寿命比較図である。
図２１ａは本発明の実施形態２における成分１が光反射増加で、外部量子効率−波長の関係曲線図である。
図２１ｂは本発明の実施形態２における成分１が光エネルギーダウン変換で、外部量子効率−波長の関係曲線図である。
図２１ｃは本発明の実施形態２におけるＣｄＳｅＱ−Ｄｏｔの励起及び放出の三次元ＳＳＰＬスペクトラである。
図２１ｄは本発明の実施形態２に購入するＰ３ＨＴの励起および放出の三次元ＳＳＰＬスペクトラである。
図２２ａは本発明の実施形態２における静電紡糸繊維マトリクスの走査型電子顕微鏡写真である。
図２２ｂは本発明の実施形態２における成分２の５０ミクロン規模の走査型電子顕微鏡写真である。
図２２ｃ乃至ｄは本発明の実施形態２における金に覆われた１−ドデカンチオール溶液が存在するもとで成分２が静電紡糸を行う走査型電子顕微鏡写真である。
図２２ｅ乃至ｆは本発明の実施形態２における内部にいずれのナノ構造がないポリスチレン静電紡糸の走査型電子顕微鏡写真である。
図２３は本発明によって製造した同軸複合繊維の疑似１Ｄ（一次元）太陽電池１１０の構造模示図である。
図２４は本発明の実施形態３におけるＺｎＳｍクマリン及びＺｎＳｍ硝酸塩ＨＴＬＣ類ナノ複合材料（不含アルミニウムを含まず）のＸＲＤ比較図である。
図２５は本発明の実施形態３におけるＺｎＥｕクマリン及びＺｎＥｕ硝酸塩ＨＴＬＣ類ナノ複合材料（アルミニウムを含まず）のＸＲＤ比較図である。
図２６は本発明の実施形態３におけるＺｎＧｄクマリンＨＴＬＣ類ナノ複合材料（アルミニウムを含まず）のＸＲＤ図である。
図２７は本発明の実施形態３におけるＺｎＡｌ硝酸塩(図ａ−ｂ)、ＺｎＡｌクマリン(図ｃ−ｄ)、ＺｎＡｌＥｕ硝酸塩(図ｅ)及びＺｎＡｌＥｕクマリン(図ｆ)ＨＴＬＣ類ナノ複合材料の走査型電子顕微鏡写真である。
図２８は本発明の実施形態３におけるＺｎＡｌＳｍ硝酸塩(図ａ)、ＺｎＡｌＳｍクマリン(図ｂ)及びＺｎＧｄクマリン(図ｃ)の層状／ラメラ形態の走査型電子顕微鏡写真である。
図２９は本発明の実施形態３における「ＣｕｘＩｎｙＡｌ(１−ｙ)(ＯＨ)４]＋１[(ＳｅＯ４−２)]１／２(ＣＩＡＳ)の三次元励起及び放出スペクトラである。
図３０は本発明の実施形態３におけるＣｕＩｎＦｅＳｅＯ４−２（ＣＩＦＳ：磁性材料）が３００ｎｍでの励起スペクトラおよび３２０ｎｍでの放出スペクトラである。
図３１は本発明の実施形態３におけるナノ光電気化学電池（ＰＥＣ）の各構造の動作原理を示す図である。
図３２ａは本発明の実施形態３における有機−無機太陽電池の断面構成及び動作原理を示す図である。
図３２ｂは本発明の実施形態３の他の有機−無機太陽電池の断面構成及び動作原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の各実施形態を参照し、図面と結合して、そのうちの１つ又は複数の実施形態を詳しく説明する。一般に、各実施形態の区別点のみを記述する。それぞれの実施形態はいずれも本発明を解釈する方式で提供するが、本発明を制限することがしない。例えば、一実施形態の部分の図には説明し、或いは記述した特徴はそのほかの実施方式と結合して使用し、更なる実施形態を発生することができ、かつすべての実施形態の変化、変形は本発明の範囲内に含まれる。
本発明は自己組織化プロセスによって実現することができ、ただし、ランタニドイオンを有機対応部分の担体とすることで、それらをハイドロタルサイト様ナノ複合材料の二次元層状構造に組み立てる。
【００２６】
本発明の実施形態はハイブリッド層状複水酸化物類材料を製造することができ、層状複水酸化物類材料の各層の間の距離が約２ｎｍであり、かつ該材料が２つの電荷バランシングための有機陰イオン（分子１；分子２）を含み、ただし、分子１＝クマリン−３−カルボン酸、Ｃ１０Ｈ６Ｏ４、分子量が１９０．１５であり、（λｅｘ＝３７０−３９０ｎｍ、及び対応するλｅｍ＝４５０ｎｍを有する）（ｈａｖｉｎｇ  λｅｘ ＝３７０−３９０ｎｍ，ａｎｄ  ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ  λｅｍ ＝４５０ｎｍ）、分子２＝フルオレセインナトリウム塩、Ｃ２０Ｈ１０Ｎａ２Ｏ５、分子量３７６．２７：λｅｘ＝４６０ｎｍ；λｅｍ＝５１５ｎｍ、挿入過程は以下の通りである。
（ａ）ワンポット合成法を採用して二価金属イオン源と三価金属イオン源を含む前駆体懸濁液を製造する。室温で極性溶媒において前駆体溶液を持続的に攪拌し、それを完全に混合させ、前記極性溶媒が超純水などであり、かつ極性溶媒のｐＨ値範囲を７．５乃至８に維持し、不透明ではないスラリーになるように攪拌する（ハイドロタルサイト類構造）。
（ｂ）ステップ（ａ）からのスラリーを天然水熱合成法を行い（すなわち、製造したスラリーを高温および高圧である時間放置する）、通常、スラリーをシールされたテフロン容器に放置し、かつオーブンに放置することで実現することができる。
（ｃ）ステップ（ａ）で獲得した前駆体懸濁液において、共起／共存するランタニドイオン（ｉｎ  ｉｔｓ  ｖａｃａｎｔ  ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅｓ，  ８−９  ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｂｏｎｄｓ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ）のキレート対応部分を含むハイドロタルサイト類構造、及び陰イオン有機分子（分子１；分子２）及び／又は水／デフォルト前駆体陰イオンがある。
【００２７】
ステップ（ａ）において金属水酸化物（ハイドロタルサイト）類構造を形成する前に添加有機陰イオンを添加し、分子１；分子２が挿入されたランタニド元素複合物の自己組織化層状複水酸化物の二次元層の形成に対して機会を提供するすることができる。
【００２８】
ステップ（ｂ）を行う前に、極性溶媒のｐＨ値を制御し、二価金属イオン源及び／又は三価金属イオン源を極性溶媒に入れて混合する。
【００２９】
脱イオン水（又は類似する極性溶媒）は懸濁介質として用いられることができ、ただし、前記２種の有機分子が液相に進入した唯一の陰イオン成分ではなく、それが前駆体塩陰イオン、例えば、硝酸塩、水分子及び外部誘導されたＨＳｅ−（実施形態および合成の対象物に基づいて変化する）と共存するので、それが本発明の産物として大量に溶液に存在し、中間層の電荷バランシング剤と果たし、分子１と分子２との間にランタニドイオンとキレートすることができ、従ってそれらの空的配位範囲を実現し（ｆｕｌｆｉｌｌｉｎｇ  ｔｈｅｉｒ  ｅｍｐｔｙ  ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅｓ）、立体的、別々に大型有機分子の立体障害の制約なので、それらの範囲はまだ実現していない（ｃｏｕｌｄｎ’ｔ  ｈａｖｅ  ｂｅｅｎ  ａｃｈｉｅｖｅｄ  ｄｕｅ  ｔｏ  ｓｔｅｒｉｃ  ｈｉｎｄｒａｎｃｅ  ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ  ｆｒｏｍ  ｌａｒｇｅ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ａｌｏｎｅ）。
【００３０】
分子１と分子２とのキレートなので、それはランタニドイオンとの関係がより緊密になり、高温及び高圧条件にて、配位範囲における複数のデフォルトの水分子と三価金属イオンとが配位を行い、その後分子１と分子２とがキレートするランタニドイオンが三価金属イオンに占拠されるハイドロタルサイト類層状複水酸化物の八面体位置を置換することができ、従って三価金属イオンが配位の水分子を失い、ランタニドイオンの八面体における配位範囲を実現し、かつ継続的に二次元層における原子周囲に二座配位子をキレートする（例えば、溶液における−ＯＨ陰イオンにおける「Ｏ」）（Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  ｗｈｉｃｈ  ｔｈｅ  Ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ  ｉｏｎ，  ｃｈｅｌａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ１，  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ２  ｃａｎ  ｒｅｐｌａｃｅ  ｔｈｅ  ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ  ｓｉｔｅ  ｏｃｃｕｐｙｉｎｇ，  ｔｒｉｖａｌｅｎｔ  ｉｏｎ  Ｍ（ＩＩＩ）  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｂｒｕｃｉｔｅ  ｌｉｋｅ  ｌａｙｅｒｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅｓ，  ｔｈｅｒｅｂｙ  ｌｏｓｉｎｇ  ｉｎ  ｔｈｅ  ａｃｔ，  ｔｈｅ  ｓｔｉｌｌ  ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｅｄ  ｗａｔｅｒ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ａｎｄ  ｆｕｌｆｉｌｌｉｎｇ  ｉｔｓ  ｃｏ−ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅ，  ｔｏ  ａｎ  ｏｃｔａｈｅｄｒａｌ  ｏｎｅ，  ｗｉｔｈ  ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ  ｃｈｅｌａｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｂｉｄｅｎｔａｔｅ  ｌｉｇａｎｄ（ｓ），  ｗｉｔｈ  ｔｈａｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  ２Ｄ  ｌａｙｅｒｓ’  ａｔｏｍｓ  （ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｘａｍｐｌｅ  ｃａｎ  ｂｅ  “Ｏ”  ｏｆ  ｔｈｅ  −ＯＨ  ａｎｉｏｎｓ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）．）。
【００３１】
そのため、本発明はハイブリッドランタニド層状水酸化物のハイドロタルサイト様材料の製造を成功に実現し、かつ層状複水酸化物各層間の距離約２ｎｍを獲得することで証明される。前記層間距離は水分子及び前駆体陰イオンに比べて、自己組織化する双有機陰イオンの挿入及びランタニドイオンとの高度キレート過程から発生する。
【００３２】
合成過程によって、理論的に、ハイブリッドランタニド元素をドーピングしたナノ複合材料の構成は、（例えば、成分１）Ｚｎ（ＩＩ）０．６５Ｍ（ＩＩＩ）０．３５（ＯＨ）２］（分子１−）０．１７５（分子２−）０．１７５（収率が１００％として想定され、分子１と分子２とが１：１の割合で基本層間陰イオンとして挿入する）、異なる前駆体元素、例えば、Ｚｎ（ＮＯ３）２．６Ｈ２Ｏ（ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈから購入し、純度が９８％であり、さらに純化せずに使用することができる）、Ｅｕ（ＮＯ３）３．６Ｈ２Ｏ及びＡｌ（ＮＯ３）３．９Ｈ２Ｏ（純度９８％）を採用する。
【００３３】
また、期待される陰イオン種類、例えば、３ＣＣＡ−陰イオン及びフルオレセイン（図１に示すように）は、連続攪拌しながら前記塩溶液に加入し、３ＣＣＡ−（９９％純度）とＮａＯＨとを、等モル比で１００ｍｌ超純水を含む反応フラスコに反応させ、Ｎａ＋３ＣＣＡ−を形成する。変性された成分１の合成に対して、成分１’と称され、分子１のみをその層（３ＣＣＡ−陰イオン）に挿入し、特に上記合成方法に従って合成したヒドロキシルフリーラジカル消去剤（・ＯＨ）に応用され、詳細が実施形態１における記述を参照する。
【００３４】
前記合成方法に従って、それによって獲得した有機−無機溶液を室温（ＲＴ）にて３時間攪拌し、それと同時に反応混合液のｐＨ値が７．５乃至８の範囲に安定するように１モルのＮａＯＨ水溶液を滴下し、該ｐＨ値範囲がＭ（ＩＩ）：Ｍ（ＩＩＩ）の割合が約２：１である層状製品の最適結晶度を獲得する最適範囲である。
【００３５】
溶液ｐＨ値が７．５に近接する時に、透明ではない懸濁液が見える。ｐＨ値が８程度に安定する時に該懸濁液を８０℃のシールされた加圧滅菌器に１２時間放置し、水熱合成法が終了した後に、濾過して最終の混合物が得られ、過量の超純水で洗浄して残ったイオン及び挿入されない陰イオン化分子１及び分子２を除去し、最後に８０℃条件にて乾燥して水を除去する。
【００３６】
成分１の合成に対して、一般的に、二価及び三価金属イオン源は二価又は三価金属イオン塩であっでもよい。二価金属イオンはＺｎ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、Ｃｕ２＋、Ｓｎ２＋、Ｂａ２＋、Ｃａ２＋、及びＭｇ２＋であっでも良く、三価金属イオンはＡｌ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｃｒ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｏ３＋、Ｍｎ３＋、Ｎｉ３＋、Ｃｅ３＋、Ｉｎ３＋及びＧａ３＋であっでもよい。本発明は下線のある金属イオンの実施形態を開示している（そのほかのイオンを採用する可能性が排除することがしない）。
【００３７】
また、本発明のプロセスによって製造された層状複水酸化物は三種又は複数種の異なる金属イオンを採用することができる。本発明の実施形態によれば、これらの金属イオンにおいて、金属イオンＺｎ２＋と金属イオン（Ａｌ３＋、Ｅｕ３＋）、（Ａｌ３＋、Ｓｍ３＋）、（Ｇｄ３＋）との結合はもう証明された。
そのため、以下のような分子式に従って、図２は本発明によって製造し、及び記述した各種材料がまとめられる。
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］
図２は本発明は製造されたＺｎＡｌＥｕ（分子１；分子２）に基づく各種層状複水酸化物を示す。
【００３８】
成分１の記述に戻って、本発明は成分１が効率的な光エネルギーのダウン変換材料を製造する応用及び成分１のすべての特徴に対する詳しい記述を提供する。
【００３９】
エネルギースペクトル解析（ＥＤＡＸ）及び熱重量分析（ＴＧＡ）によれば、成分１の組成式（ｎｏｍｉｎａｌ  ｆｏｒｍｕｌａ）はＺｎ０．３７０Ａｌ０．２１２Ｅｕ０．００３（ＯＨ）１（ＮＯ３−）０．１７９（分子１；分子２）０．０３６・０．５５Ｈ２Ｏである。
【００４０】
各種因素の影響で、分子１：分子２の立体効果（ｓｔｅｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ  ）を含み、陰イオン硝酸塩（金属塩陰イオンの対応部分を起動する）を採用して余分な陽電荷をバランシングすることが避けられない。硝酸塩を共挿入することで余分な陽電荷をバランシングするが、二次元層状構造の間の立体効果による残すバランシングしない電荷が先頭に発生し、それが三価金属塩が二価金属塩を置換することによる電荷不均衡の結果である。
【００４１】
初期実験後に反応物の数量（前駆体）を注意深く選択することで、挿入されたＥｕの最大産出量が得られ、  ｗｉｔｈｏｕｔ  ｔｈｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  ｅｘｔｒａ  Ｅｕ  ｐｈａｓｅ  ａｎｄ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ  ｗｉｔｈ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ａｍｏｕｎｔ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ１  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ２  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ＨＴＬＣ。
【００４２】
余分の前駆体対応部分（ｓｕｒｐｌｕｓ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  ｃｏｕｎｔｅｒ  ｐａｒｔｓ、前記硝酸塩）も分子１：分子２と共に挿入することで電荷をバランシングさせ、従ってランタニド元素ドーピング剤が有機分子の唯一担体として水熱合成条件（高温、高圧、ある時間）にて自己組織化プロセスによって層状構造に入る作用を突出する。
【００４３】
前記立体効果と結合し、それがデフォルトの層間の陰イオンの完全置換を制限し、さらに、それが有機分子との共挿入を制限し、エネルギーのダウン変換「エネルギーホッピング」効果（分子２の吸収に近接する分子１の放出を検知し、その反対、状態間カップリング過程によって（ｖｉａ  ｉｎｔｅｒ  ｓｔａｔｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）分子２を放出してＬｎイオンを励起する）を研究することは本発明材料を効率的なエネルギーのダウン変換材料（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｅｎｅｒｇｙ  ｄｏｗｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）とすることで、本発明の最終目的を実現するためである。
【００４４】
成分１：３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣに対して、以下のように詳しく記述する。
Ｘ線粉末回折法（ＸＲＰＤ）、磁気共鳴（ＮＭＲ）及び熱重量分析（ＴＧＡ）技術を採用して合成した材料を特徴付けられる。沈着箇所の層状複水酸化物のラメラ形態を特徴付けられる時に、斜入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）技術を採用し、前記沈着箇所の層状複水酸化物は標準装置構造におけるスピンコーティング法：ＰＥＴ／ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを採用する（実施形態１に関する図６ａを参照）。
【００４５】
主な亜鉛、アルミニウム及びユウロピウム原子に対してエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＡＸ）を行い、最終にＺｎ２＋／（Ａｌ３＋＋Ｅｕ３＋）の比が１．７２であり、Ｅｕ３＋／Ａｌ３＋原子比が約１．３％であることを測定した。さらに、正確的には、ＸＲＤ測量分析は二種の粉末（実施形態１に関する図７ａを参照）及びスピンコートサンプル（実施形態１に関する図８を参照）において３ＣＣＡ／ＦｌｕｏがＨＴＬＣに挿入され、典型的な」００１」のように、２q＝４．４°が面間隔約２．０ｎｍに対応する。
【００４６】
Ｅｕを含むハイドロタルサイトの固相発光スペクトルが４００乃至７００ｎｍ発光帯範囲に集中し、対応する励起が３１０乃至３７０ｎｍ波長範囲にあることが報告される。比較するために、「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｏｓｔ−ｇｕｅｓｔ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｂｙ  ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ  ｃｏｕｍａｒｉｎ  ｉｎｔｏ  ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ  ｌａｙｅｒｓ  ｆｏｒ  ＬＥＤ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｓｔａｔｕｓ  Ｓｏｌｉｄｉ  （Ａ），  ２００９，  ２０６（９），  ２１７１−２１７６．  Ｓｕｍｅｅｔ  Ｋｕｍａｒ，  Ｍａｒｃｏ  Ｍｉｌａｎｅｓｉｏ，  Ｌｅｏｎａｒｄｏ  Ｍａｒｃｈｅｓｅ，  Ｅｎｒｉｃｏ  Ｂｏｃｃａｌｅｒｉ」においてＥｕを含まない３ＣＣＡ−ＨＴＬＣの発光スペクトルが見える。
【００４７】
成分１（３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）と成分１’（３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ、エネルギーのダウン変換現象を比較し、かつ証明するために製造する）との発光スペクトルには５７９、５９０、６１４、６４９及び６９２ｎｍの狭い放出バンド（ｎａｒｒｏｗ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｂａｎｄｓ）を表示し、それが５Ｄ０→７ＦＪ（Ｊ＝０、１、２、３、４）の遷移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｓ）に対応し、６１４ｎｍ領域において改良されて発光性能を増強し、ただし、Ｅｕを含まない３ＣＣＡ−ＨＴＬＣにはいかなる信号を表示せず、実施形態２に関連する図１８−１９を参照する。
【００４８】
Ｅｕ３＋の［Ｘｅ］４ｆ６構造における放射遷移はパリティ禁制遷移であり、かつ主に弱い磁気双極子及び誘導電気双極子（ＥＤ）の遷移からなる。
【００４９】
実施形態１に関する図１１ａ及び１１ｂを参照することで、部分の填充された４ｆ軌道が５ｓ及び５ｐ軌道を外界環境から遮蔽させ、さらに無機（ＨＴＬＣ）／有機界面にて、Ｅｕ３＋の発光帯が依然として狭い。
【００５０】
７Ｆ０の非縮退状態なので、５Ｄ０→７Ｆ０発光帯には３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣと３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣに分裂する配位子場を表示することがしない。図１１ａ及び１１ｂの発光スペクトルにおける５７９ｎｍの単一ピークは、それぞれの無機−有機が相互に作用するハイブリッドナノ材料において１種の発光性のＥｕ３＋類型のみがあることを示す。５９０ｎｍ周囲の５Ｄ０→７Ｆ１放出は純粋の磁気双極子遷移である（３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのみで明らかであり、実施形態１に関する図１１ｂを参照）。
【００５１】
５Ｄ０→７Ｆ２遷移に対応する６１４ｎｍ付近に最も強い放出が見え、かつこの放出は２つの分子が状態間カップリング（ＩＳＣ）することで行い、そのため、分子１（クマリンのみ）の放出が抑制され、ユウロピウムの赤色発光のみが見える（６１４ｎｍにて）（実施形態２に関連する図１９を参照）。
【００５２】
ある電気双極子遷移の強度は配位環境及び対称性に対して極めて敏感であるので、５Ｄ０→７Ｆ２、遷移は極度に敏感な遷移の１つの例である。最終のサンプルの発光スペクトルは配位子場効果による５Ｄ０→７Ｆ１（５７９ｎｍ）の分裂及び５Ｄ０→７Ｆ２（６１４ｎｍ）の発光帯を示し、さらに３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏキレート（３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ  ｃｈｅｌａｔｉｏｎ）によるＥｕ環境の変化を示す。
【００５３】
発光寿命としては、成分１（３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）の発光寿命が４マイクロ秒を超えて、該寿命が５Ｄ０→７Ｆ２遷移に対応する６１４ｎｍ放出波長にて測定した３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの寿命（０．３４マイクロ秒として見える）十倍以上より高い。（実施形態２に関する図２０を参照）。
【００５４】
発光寿命は配位子の三重項と金属イオンの受容体エネルギーレベルとの間のエネルギーギャップに関連付けることができるので、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの比較的短い発光寿命は３ＣＣＡ−配位子の三重項とＥｕ３＋の５Ｄ０エネルギーレベルとの間のエネルギーギャップが３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣにおいて両者の間のエネルギーギャップにより小さいと推定することができる（エネルギーレベルは二種の有機キレート物の悪化を発生したＬＵＭＯレベルに従って発生する）。
【００５５】
ＣｕＩｎｘＧａ（１−ｘ）Ｓｅ２（ＣＩＧＳ）類層状材料の製造過程において、本発明はＣｕ２＋の前駆体塩を採用し、かつ四酸化セレン陰イオン（Ｓｅｌｅｎｉｕｍ  ｔｅｔｒａｏｘｉｄｅ  ａｎｉｏｎｉｃ）環境（例えば、Ｓｅｌｅｎｉｃ  ａｃｉｄ）にＩｎ３＋、Ａｌ３＋及びＦｅ３＋とストイキ比で混合する過程を開示し、最後にＳｅＯ４２−を前駆体イオン（Ｃｕ２＋とＩｎ３＋、Ａｌ３＋とＦｅ３）によって発生する層状構造に挿入することができ、図３に示すように、さらにセレン源とすることができる（外部から注入したガス、例えば、ＳＯ２で誘発する時に直接又は間接的にセレン源とすることができる）。
図３は本発明の実施形態のあるもう実現した高バンドギャップ（ＣＩＧＳ類）材料の分子式を示す。
「ＣｕｘＩｎｙＡｌ（１−ｙ）（ＯＨ）４」＋１「（ＳｅＯ４−２）」１／２（ＣＩＡＳ）、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｆｅ、Ａｌ及びＳｅＯ４２−を含む。
それと同時にＳｅＯ４−２の挿入及びＨＳｅ−の発生によってＣＩＧＳ類層状材料を獲得し、反応システムからのヒドロキシルイオンを拒否することができる。
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ−）４」３＋「（ＳｅＯ４−２）３／２」（ｐ−タイプ；インジウム欠乏）；及び
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋３−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ−）８」３＋「（ＳｅＯ４−２）３／２」（ｎ−タイプ；インジウムリッチ）。
続いて中間体からＣＩＧＳ複製品を合成し、インジウムイオンをＳＯ２／アンモニア／ＨＣｌガスと共に反応混合物に加入し、多段階高圧、高温、長時間反応過程によって、以下の式が得られる。Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋ｙＡｌ３＋３−ｙ−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ）４−８」＋３「受容体−ｎ＋（ＳｅＯ４２−）ｍ」３／（ｎ＋２ｍ）；
従って「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（３−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ（ＨＳｅ−／Ｓｅ−２）（４−６）」３＋「受容体」３−ｐ−タイプが得られ、
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋３−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ−／Ｓｅ−２）（８−６）」３＋「受容体」３−ｎ−タイプは本発明の拡張部分として発生することができる。
【００５６】
そして、セレンがケージ構造を形成することが証明され、例えば、図４に示すような技術方案を採用してＣｕ−Ｚｎ、Ｉｎ−Ａｌ−Ｇａ及び原位置に発生したセレンイオンによって層状八面体片構造を形成する仮定をさらに支持する。
【００５７】
前記適当な亜鉛源を採用する実施形態は亜鉛の硝酸塩を含むが、これに限定されていない。かつアルミニウム及びユウロピウム源は通常、その塩を採用する（本示例において亜鉛と同じ陰イオン成分、すなわち、硝酸塩に限定されていないことが好ましい）。
【００５８】
また、ＣＩＧＳ類材料、例えば、ＣＩＡＳを発生する前駆体は塩化銅（二価）、塩化インジウム（三価）、塩化アルミニウム（三価）及び塩化鉄（三価）に限定されていなく、その分子式が「ＣｕＩｎｙＡｌ（１−ｙ）（ＯＨ）４」＋１「（ＳｅＯ４−２）」１／２であり（Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ２組からＧＩＧＳ類低バンドギャップ吸収剤材料を獲得する実行可能性を初期研究するよう試みる）、実施形態３に関する図２９を参照する。
【００５９】
さらに、常磁性鉄イオンが存在するもとで磁性材料「ＣｕｘＩｎｙＦｅ（１−ｙ）（ＯＨ）４」＋１「（ＳｅＯ４−２）」１／２、ＣＩＦＳ（Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩＩＩ元素から取得する）を製造するよう試み、かつ表１に示し、かつ常磁性材料とすることが可能なナノ複合材料を表に示す。
【表１】
2016520987.tif 000003
【表２】
2016520987.tif 000004
【表３】
2016520987.tif 000005
表１〜３：合成ＣＩＧＳ類及び複製型吸収材料に対して、表が合成したナノ複合材料およびその可能な結合を示す。
【００６０】
そのため、本発明の実施形態、及びＣＩＧＳ類（ＣＩＡＳ）材料「Ｃｕ２＋Ｉｎ３＋ｘＡｌ３＋（１−ｘ）（ＯＨ）４］＋１「（ＳｅＯ４−２）１／２］を製造する最初の試みに従って、本発明の実施形態はＣＩＧＳ複製型圧縮太陽材料を製造する新しい合成方法を提供し、類似する水熱合成法を採用し、及び異なるＭ（ＩＩ）和Ｍ（ＩＩＩ）を選択することで実現する。
【００６１】
ａ）二価金属、例えば、Ｚｎ２＋イオンをドーピングしたＣｕ２＋を選択する。
ｂ）ＳｅＯ４−２を誘導して還元して元素Ｓｅを発生し、Ｓｅが高い反応活性を有し、陽イオン（例えば、層からのＡｌ３＋）及びもう溶液に存在したＮａ＋を中和することができ、従ってｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｕｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙ  ｔｏ  ｈａｖｅ  Ｃｕ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ  ｐ−ｔｙｐｅ−α  ｐｈａｓｅ  （ｏｗｉｎｇ  ｔｏ  ｉｎ  ｓｉｔｕ  ＺｎＯ  ｅｘｔｒａ  ｐｈａｓｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｓ  ａｌｒｅａｄｙ  ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ１  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｈａｖｉｎｇ  ｅｘｔｒａ  ＺｎＯ  ｐｈａｓｅｓ）。
「００６１「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（１−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ（ＯＨ）４］＋１「（ＳｅＯ４−２）d／２（受容体−）（１−d）］；
ただし、０＜ｘ＜＝１；０＜ｙ＋ｚ＜１；ｙ、ｚ＞０；０＜d＜＝１；ｙ＋ｚ≒１時に、溶液混合物にＳＯ２ガスをバブリングで注入してセレン元素（Ｓｅ）とＡｌ２Ｓｅ３を形成し、少量のＡｌが消耗される（ｌｅａｖｉｎｇ  ｂｅｈｉｎｄ  ａ  ｖａｃａｎｃｙ／ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ  ｔｏ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｐ−ｔｙｐｅ）。Ａｌ２Ｓｅ３は加水分解することで酸化アルミニウムを形成し、それが液相にて直接的にＨ２Ｓｅにイオン化するからである。そのため、ＺｎとＡｌとの存在は最終産物にｐ型特性を提供するだけでなく、かつそれらが高温高圧条件にて誘導ガスを注入して去除する時に、欠乏を残り、かつ原位置にアルミニウムをドーピングしたＺｎＯを発生することができ、透明導体の陰極材料としてＣＩＧＳ類層状相の付近に入る。
最終に得られたＣＩＧＳ類化合物（−ＯＨ陰イオンが存在する時に）は以下の実験式を有する。
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（１−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ（ＯＨ）４」＋１「（ＨＳｅ−）d（受容体ｒ−）（１−d）」；」
ＯＲ「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（１−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ（ＯＨ）４」＋１「（Ｓｅ２−）d／２（受容体ｒ−）（１−d）」；それは原位置に発生したＨ２Ｓｅガスのイオン化程度及び溶液の含水量に依存する。
【００６２】
また、本発明の実施形態に係る合成方法は、水熱法に類似する方法をもとに、ＣＩＧＳ複製型ナノ複合材料を製造することを目的とする。該合成方法のステップはa相を製造することと理解することができ、すなわち、ｐ−タイプＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２の基本方法の外延であって、ただし、ｐ−タイプＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）Ｓｅ２がＺｎ２＋及びＡｌ３＋を消耗することでＣｕ／Ａｌ欠乏を誘発し、かつＣｕ／Ａｌ空孔の数量を向上させることで、合成した材料に多数のキャリアー濃度（空孔）を付加する。これらの空孔は電子受容体として表現することができ、従ってｐ−型相構造を生成することが注意すべきである。
【００６３】
そして、ＣＩＧＳ複製型膜がインジウム（銅欠乏）を含む時に、規則欠陥化合物（ＯＤＣ）相、すなわち、ｎタイプＣｕ（Ｉｎ、Ｇａ）３Ｓｅ５を形成する。
そのため、図４における完全の方案を参照し、合成過程において、さらにＩｎ３＋イオン（インジウム前駆体から由来）を添加することで材料をインジウムを含ませ、従ってインジウムが移行して、かつ多段階の高温高圧条件下で溶液相からのアルミニウム欠乏位置に占拠する可能性が提供されている。
既存のＣＩＧＳ技術に類似する理想比率はＧａ：（Ｉｎ＋Ｇａ）≒０．７であると発見した。Ｇａ：（Ｉｎ＋Ｇａ）の比率が約０．３より大きい時に、既存のＣＩＧＳ装置の性能が低下する。目前、工業的目標は比率を０．３に制御することで、１．１乃至１．２ｅＶのバンドギャップを発生する。性能の低下はＣＩＧＳがＯＤＣを形成しないからであることが仮定され、該ＯＤＣに対して、ＣｄＳと良好な界面（ＣＩＧＳ領域における電子移動層の状態）を形成する必要がある。
【００６４】
そのため、ワンポット合成法に従ってランタニド元素をドーピングした層状複水酸化物を製造することは、本発明のＣＩＧＳ（複製型）ナノ複合材料を製造する革新的考え方に合致し、かつ初期の成功が得られ、通常のように期待された低バンドギャップ吸収剤材料ではなく、高バンドギャップ材料を製造しても、それが理想的な最大の光吸収性を有し、実施形態３に関する図２９を参照し、環境にやさしく、かつ既存のＣＩＧＳ製造プロセスにより安全である技術方案を採用し、比較的低いコストでＣＩＧＳ類ハイドロタルサイト材料を製造し（ワンポット合成法）、続いてＣｕ、（Ａｌ、Ｉｎ、Ｇａ）陽イオンが存在し、及び相応する基本条件（ＨＳｅ−で提供し、水溶液においてセレン酸を主な源とする）にて液相合成を行う。
【００６５】
主にセレン酸からのセレン元素の原位置での生成を突出するために、反応混合物にＳＯ２ガスを注入し（或いは、一定の圧力を制御し、Ｎａ＋イオンを提供し、及び単一ノズルで合成フラスコにＳＯ２／アンモニア／ＨＣｌガスを注入して反応する）、そのうちのセレン酸が完全にセレン元素に還元され、かつ発生したＨＳｅ−は前記層状構造に存在する二価金属及び三価金属イオンと共に層状構造の八面体結合に参加する。
【００６６】
図３及び４に示すように、疑似層状複水酸化物を獲得するために、セレン酸塩を含む溶液にＳＯ２ガスを注入する（それと同時に層状構造を形成するのに必要である条件を形成するように反応温度及び圧力を向上させる）。ＳＯ２がＳｅＯ４２−をセレン元素に還元させ、セレン元素が直接的に付近の陽性元素（例えば、アルミニウム、ナトリウム）に順次に反応し、Ａｌ２Ｓｅ３及び／又はＮａ２Ｓｅを形成し（その結果、バルク（ｂｕｌｋ  ）にはＨＳｅ−イオンを含む時に、二次元層がアルミニウム欠乏を発生する。そのため、さらにインジウムイオンを添加することでアルミニウム欠乏を補うと思われる）、Ａｌ２Ｓｅ３及び／又はＮａ２Ｓｅと層間Ｈ２Ｏ分子とが反応してＨ２Ｓｅ（収率がアルミニウムに依存する）を形成し、溶液相に該過程が発生することに伴って、Ｈ２Ｓｅが直接的にイオン化してＨＳｅ−、すなわち陰イオンセレンを形成し、溶液のｐＨ値を７以上に向上させることができるだけでなく、さらに層と相互に補って代わるヒドロキシルアニオン（その結合の柔軟性なので）を形成し、そのため、二次元層と結合した後にＣＩＧＳ複製型複合半導体材料を形成する。
（ａ）「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（３−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ（ＨＳｅ−／Ｓｅ−２）（４−６）］３＋「受容体」３−：ｐ−タイプ；再びＩｎ３＋を添加することがしない時に、加入した前駆体イオンからｙ＋ｚ＝１が得られる（・ＯＨが合成過程に進入することがない）。従って、１．唯一の主な陰イオン類型（すなわち、ＨＳｅ−／Ｓｅ２−）がＳＯ２が溶液におけるＳｅＯ４２−をセレン元素に還元することで得られ、２Ａｌ＋３Ｓｅ→Ａｌ２Ｓｅ３の反応式に従って、ＨＳｅ−の最大生成量が層状構造におけるアルミニウム含有量に依存する。
【００６７】
以上のように、溶液におけるＮａ＋イオンの存在／加入は一定量のＮａ２Ｓｅを形成することができる（Ａｌ２Ｓｅ３に類似する特徴及び作用を有する）。
【００６８】
Ｎａ２Ｓｅの形成はアンモニアガスの注入（そのパルスであることが可能である）によって制御することができる。そのため、Ｎａ２Ｓｅの生成量の形成を制御することができ、以下の可能な反応に従ってＩｎ（ＨＳｅ）６を採用してアルミニウム欠乏位置を補欠することができる。
酸性溶液においてＮａ２Ｓｅ＋Ｈ２Ｏ→ＮａＨＳｅ＋ＮａＯＨ、Ｈ２Ｓｅの生成反応は、Ｎａ２Ｓｅ＋２ＨＣｌ→Ｈ２Ｓｅ＋２ＮａＣｌであり、ＮａＣｌを生成する。Ｈ２Ｏ分子（層間およびバルクにおいて）はＨ２Ｓｅを補助してイオン化を発生させ、かつ“過剰の”ＨＳｅ−を保証し、６つの空い配位領域（６  ｅｍｐｔｙ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｓｐｈｅｒｅｓ）を占拠することでＩｎ３＋イオンと結合する、
再びＩｎ３＋イオンを添加する時（Ｗｈｉｌｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｒｅ−ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎ３＋  ｉｏｎｓ）、以下の構造を形成することができる。
（ｂ）「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋３−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ−／Ｓｅ−２）（８−６）］３＋「受容体」３−：ｎ−タイプ；
【００６９】
不純物のｅｘｔｒａ−ｐｈａｓｅ  （Ａｌ２Ｓｅ３／Ｉｎ２Ｓｅ３）分析は合成材料（ｐ−ｎ−タイプ）を特徴付けられ、１９８０年、行った研究作業に該当する。
【００７０】
従って、本発明はＣＩＧＳ類及びＣＩＧＳ複製型（ｎ−ｐタイプ材料）の製造を提供し、それと同時に高度陽性の金属条件、例えば、アルミニウム／ナトリウム条件にて、セレン酸を含む前駆体溶液にＳＯ２をバブリング注入して原位置にセレン元素を形成し、さらにＡｌ２Ｓｅ３及びＮａ２Ｓｅを形成するが、Ａｌ２Ｓｅ３及びＮａ２Ｓｅが加水分解することが極めて容易であり、従ってＨＳｅ−を形成する（・ＯＨを置換し、通常に層状複水酸化物を形成することに用いられる）ことが提供されている。
【００７１】
さらにポストインターカレーション（Ｐｏｓｔ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ  ）が検討される。すなわち、反応混合物に二酸化硫黄ガスを注入して挿入されたＳｅＯ４−２を還元してセレン元素（還元ステップ）を形成することができ、ＳｅＯ４−２がＣｕ／Ｚｎ−Ａｌ−Ｉｎ−Ｇａ層間の正電荷をバランシングする主な方式の一つである。そのため、ギャラリーにおけるセレン元素は二次元層構造に挿入されたアルミニウムイオンと強い親和性を有し（八面体位置に占拠する）、従ってＡｌ２Ｓｅ３を形成し、該Ａｌ２Ｓｅ３が層間Ｈ２Ｏ分子と反応してアルミニウムとＨ２Ｓｅを形成することができ（いずれも原位置にある）、Ａｌ３＋空洞を発生させる。
【００７２】
そのため、前記ポストインターカレーション合成過程は、さらにＣＩＧＳ製造プロセスにおいてセレン化過程の標準ガスＨ２Ｓｅに戻すが、該過程が原位置のワンポット合成法の利点を増加し、かつ層状ギャラリー（ｌａｙｅｒｅｄ  ｇａｌｌｅｒｉｅｓ  ）において、水が存在する時に、Ｈ２ＳｅがＨＳｅ−にイオン化することができ、そのため、液相において反応を行う必要がある（有害性が小さい）。
【００７３】
ナトリウムイオン（Ｎａ＋）を溶液に添加することで、即時に加水分解することが極めて容易であるＮａ２Ｓｅを生成し、かつ継続に原位置にＨＳｅ−を発生する方式はＨＳｅ−イオンの局部に欠乏を発生する（アルミニウムに依存する）欠陥を補償することができることが注意すべきである。本発明のアルミニウム依存  （Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）の関連反応は以下の通りである。
（挿入された）ＳｅＯ４−２＋ＳＯ２（バブル）→Ｓｅ＋ＳＯ４２−；多くのＳｅを発生する。
２Ａｌ＋３Ｓｅ→Ａｌ２Ｓｅ３；
Ａｌ２Ｓｅ３＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｓｅ（Ａｌ）；
ただし、唯一のアルミニウム源が二次元層状ナノ複合材料構造から由来し、そのため、Ｈ２Ｓｅの生成量がアルミニウムに依存する。
Ｈ２Ｓｅ（Ａｌ）＋Ｈ２Ｏ→ＨＳｅ−（Ａｌ）＋Ｈ３Ｏ＋；産量がアルミニウムに依存する。
【００７４】
アルミニウム依存性を克服するために、溶液におけるナトリウムイオンは溶液混合物における過剰のＨ２ＳｅＯ４と反応して多くのセレンを生成することができ（アンモニアが存在／異なる時間長度のパルス）、さらにＮａ２Ｓｅを生成することで過剰のＨＳｅ−の生成が保証される。
そのため、本発明の関連反応は以下の通りである。
Ｎａ２Ｓｅ＋Ｈ２Ｏ→ＮａＨＳｅ＋ＮａＯＨ
【００７５】
生成したＮａＯＨが溶液のｐＨ値を安定させるだけでなく、ＨＳｅ−の挿入、すなわち、−ＯＨイオン（−ＳｅＨに置換される）が反応混合物に進入することを阻害することができると、ＨＣｌ蒸気とアンモニア／ＳＯ２ガス混合物を加入する合成方法を採用することができる。このように、（溶液におけるナトリウムイオンによって）ａｍｍｏｎｉａ  ｔｉｐにＮａ２Ｓｅを形成する。平行に流れるガス−ＳＯ２と接触する。これらはＨＣｌ（ｇ→ａｑ）箇所に最も近接し、かつ水分子が存在するもとでＨ２Ｓｅを形成する。以下のように反応する。Ｎａ２Ｓｅ＋２ＨＣｌ→Ｈ２Ｓｅ＋２ＮａＣｌ。そのため、消耗されたＮａ＋が溶液に進入し、かつＨＳｅ−を挿入することで再びハイドロタルサイト類層状構造を調整することを準備する。
上記イオン化過程に従って、唯一の区別は該イオン化過程がＮａ＋に依存することである。
Ｈ２Ｓｅ（Ｎａ）＋Ｈ２Ｏ→ＨＳｅ−（Ｎａ）＋Ｈ３Ｏ＋；ナトリウムに依存する。
【００７６】
従って、セレン元素は二次元層におけるアルミニウムと強い親和性を有し、さらに溶液に挿入されないＳｅＯ４−２が発生したセレン元素も層状ギャラリーに吸い込まれ、それによってＳｅＯ４−２がＨＳｅ−に還元して液相に進入する。そのため、アルミニウムの価位の低下（ｄｅｐｒｅｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｌ）が避けられない。
【００７７】
そのため、二次元ハイドロタルサイト類層においてアルミニウム原子付近にはそれぞれ多くのＡｌ２Ｓｅ３／Ｎａ２Ｓｅを形成し、それが中間層における共配位する水分子及び大量の水と反応を行い、Ｈ２Ｓｅ（ｇ）／ＨＳｅ−を形成し、従ってＣＩＧＳ類材料を脱水させる（それが電荷変換に役立つ）。
【００７８】
また、ナトリウムイオンは合成原料として水熱合成過程（１％以上、ＣＩＧＳ分野の従来技術状態）に参加する好ましい効果は、さらにｐ−タイプ材料の導電性を向上させ、その組織構造を改善し、及びその平均粒径を向上させることを含む。また、ナトリウムの加入はＣＩＧＳ性能を比較的高い化学量論的ずれに維持されることが想定されている。インジウム位置におけるナトリウムは低いアクセプタ準位を発生し、かつナトリウムが銅欠乏（供与体）におけるインジウムを除去することが発見される。ナトリウムは酸素吸収を触媒することができ、酸素吸収過程において、酸素パッシベーションが供与体と再構築中心のセレン欠乏を補償することに用いられることが信じされる
【００７９】
ＳｅＯ４−２を挿入陰イオンとする１つの用法はよく使われる（受容体）フラーレン陰イオン誘導体（例えば、化学変性したフェニル−Ｃｎ−酪酸−メチルエステルフラーレン誘導体）、又は「ＣｎＰＣＢＭなど）に補助され、その目的が高温、高圧、長時間条件にて形成したｐ−タイプ挿入受容体材料とする（オーダーメードしたＣｕ／Ａｌ欠乏のナノ複合材料とともに使用して、それをｐ−タイプ特徴を有させる）。
【００８０】
そのため、同時にインジウムと有機分子を挿入した、水熱法に類似する合成方法によって、実験式：Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋（１−ｘ）Ｉｎ３＋ｙＡｌ３＋（３−ｙ−ｚ）Ｇａ３＋ｚ｛ＨＳｅ−４−８｝３＋（受容体３−）が得られ、一定量のインジウム塩をＳｅＯ４−２の極性溶媒に添加し、さらに図４に記述するように、高温、高圧、長時間反応条件にて規則欠陥化合物（ＯＤＣ：ｎ−タイプ）を合成する。生成したＯＤＣはＣｄＳウィンドウと相互作用することができ、それと同時に変性しない純粋なa相を有するｎ−ｐ−ｎ−ｐ…アレイを形成することができる（残す相がそのアルミニウム欠乏位置を取得することができない時に、さらにインジウムを加入する水熱法に類似する合成法の第２相によってアルミニウム欠乏を獲得することができ、かつアルミニウム欠乏位置に占拠し、従って規則欠陥構造を実現する）（ａｓ  ｌｅｆｔ  ｏｖｅｒ  ｐｈａｓｅ  ｗｈｉｃｈ  ｃｏｕｌｄｎ’ｔ  ｇｅｔ  ｉｔｓ  Ａｌ−ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｉｔｅｓ，  ｆｕｌｆｉｌｌｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｓｅｃｏｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ  ｌｉｋｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｗｉｔｈ  ｅｘｔｒａ  Ｉｎｄｉｕｍ  ａｄｄｅｄ  ｔｏ  ｏｃｃｕｐｙ  ｔｈｅ  Ａｌ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ  ｓｉｔｅｓ，  ｔｏ  ｆｏｒｍ  ａｎ  ｏｒｄｅｒｅｄ  ｄｅｆｅｃｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）。
【００８１】
そのため、前記合成方案に従って、本発明の実施形態は低コストＣＩＧＳ類材料の液相製造過程を提供し、例えば図４にまとめられる。図４は過剰のＨＳｅ−／Ｓｅ２−環境に標準の疑似水熱反応条件を採用してｐ−ｎタイプＣＩＧＳレプリカ材料を製造する原理を示す図であり、ＣＩＧＳ標準構造におけるグレイデノート（Ｉ）が銅を示し、薄いグレイデノート（ＩＩ）がセレンを示し、深濃いグレイデノート（ＩＩＩ）がインジウム／ガリウムを示し、図（ａ）に示すように、挿入陰イオン付きの典型的な層状複水酸化物は図（ｂ）に示す。
【００８２】
実施形態によれば、成分１と称される合成材料ＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセインは、ハイブリッド構造の材料によって製造することができ（すなわち、有機材料「ゲスト」と無機「ホスト」との混合物）、従って、ゲスト分子が紫外線から可視光までの太陽エネルギーのダウン変換特性を保持している。電荷のアンバランスによる層状構造は正味の陽電荷であり（ＩＩ価金属とＩＩＩ価金属前駆体の化学量論を選択することによる）（ｃｈｏｉｃｅ  ｏｆ  Ｍ（ＩＩ）  ａｎｄ  Ｍ（ＩＩＩ）  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙ））、溶液相においてこの二種の有機分子が（すなわち、クマリンとフルオレセイン）ホスト構造に挿入され（前記ホスト構造はＺｎ、Ａｌ及びＥｕ原子を含む）。無機ホストにおいて、温度が約３００乃至３５０°Ｃに達するまで、成分１の紫外線から可視光までのダウン変換特性は依然として保護され、（そのため、成分１に高温条件にて、例えば、集光太陽電池に応用される）、かつ、それが良好的な可視光透明性及び多くのその他の利点を保留する。
【００８３】
陰イオン有機分子は高温及び高圧条件での自己組織化過程によって材料に嵌め込まれることでデフォルトの金属塩陰イオン（例えば硝酸塩）を置換する。原理性技術、例えば、ＸＲＤ／ＮＭＲ／ＦＴＩＲ／ＴＧＡを採用して特徴付けられ、それが成功に嵌め込まれることが証明される。
【００８４】
成分１を高度揮発性溶剤に分散させて溶液を形成した後に、ドロップキャスティングを行う簡単な方法に従って、炭素シリコン太陽電池（ｃＳｉ  ｂａｓｅｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  ）における成分１をテストする。ＡＭ１．５の条件にて、励起面積がｃ．ａ．１ｃｍ２である参照電池によって、成分１を含む炭素シリコン太陽電池及び成分１を含まない炭素シリコン太陽電池の外部量子効率（ＥＱＥ）の増加量を測定する。
【００８５】
結果によれば、成分１を含まない炭素シリコン電池は、３５０乃至３７０ｎｍ（紫外線）範囲にＥＱＥの純増加が約１００％である。
【００８６】
本発明の実施形態は既存ＯＰＶ技術の欠点、例えば、効果的に光を吸収することができず、不十分の電荷分離、及び不十分の電荷輸送を克服することができる。
【００８７】
光吸収にとっては、炭素シリコン太陽電池（実験室レベルでそれの最大のＰＣＥが通常に約２２％であることを発見した）において成分１を含む効果を研究し、既存のＰＣＥ増加量が（２乃至５）％である成分１をエネルギーのダウン変換材料（１００％）とする。それの紫外線領域におけるＥＱＥの上昇は、ドロップキャスティング法によって成分１が活性炭素シリコン領域の不均一分布を引き起こすからであることが証明される。そのため、シリコンＰＶ材料、例えば、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）又はシリコーンの活性部分の標準封入材料の品質が降下し、それを紫外線／可視光吸収するナノ複合材料と合弁することで解決することができる。合弁した材料はシリコン活性部分に対して多くの使用できるプロトンをもたらし、他方、応用阻害によるＥＶＡ褐変効果に防止する（ｓａｖｉｎｇ  ｔｈｅ  ＥＶＡ  ｆｒｏｍ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｈｉｎｄｅｒｅｒｓ  ａｓ  ＥＶＡ  ｂｒｏｗｎｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔｓ）。
【００８８】
そして、有機太陽電池（ＯＰＶ）を検討する時に、その太陽放射の変換（実験室レベル）の效率が約６％であり、二次元ＯＰＶ標準太陽電池において、該效率の小さい上昇が特に重要である。しかしながら、さらに、本発明は初期成功のもとで、革新的方式で周知のエレクトロスピニング技術を利用して複合繊維を製造し、ＰＣＥが最小要求値を１０％超えた、効率的な疑似一次元太陽電池の技術を新しい位置に置き、商業化水準によって既存の炭素シリコン技術を置換する。
【００８９】
本発明の実施形態によれば、成分１およびそのもう証明されたエネルギーのダウン変換特性（そのため、部分的に光吸収の課題を解決する）、及び機能化ナノワイヤー／ナノチューブ、例えば、成分２（特許ＷＯ２００７０５１４８１Ａ２に記載のモリブデン、硫黄及びヨウ化物系（Ｓｕｌｐｈｕｒ  ａｎｄ  Ｉｏｄｉｄｅ  ｆａｍｉｌｙ）「ＭｏｘＳｙＩｚ」からなるナノワイヤー／チューブ）、それらのもう証明された効率的な電子移動材料とする特性を研究し、そのため、電荷輸送問題を解決する。
【００９０】
成分３はフラーレン誘導体であり、特注のエネルギーレベルを有することができ、［６、６］チェニル−Ｃ６１酪酸メチル  エステルを含むが、これに限定されず、実験式はＣ７０Ｈ１２Ｏ２Ｓであり、或いは［６、６］フェニル−Ｃ６１酪酸メチルエステルを含むが、これに限定されず、実験式はＣ７２Ｈ１４Ｏ２である。ＯＰＶに応用すると疑似一次元太陽電池太陽電池を獲得することができ、再び商業化の光吸収（励起性電子によって発生する）ポリマーと再び結合し、ポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，５−ジイル）：Ｐ３ＨＴとＣｄＳｅに基づくＱ−Ｄｏｔを含むが、それに限定されていなく、電荷分離の主な問題を解決することができる。
【００９１】
ある実施形態において、フラーレン誘導体はビス（１−［３−（メトキシカルボニル）プロピル］−１−フェニル）−［６．６］Ｃ６２（ビス［６０］フラーレン誘導体（ＰＣＢＭ）であってよく、それはフラーレンケージに導入する二つの置換基を持つフラーレン誘導体であり、そのためＬＵＭＯレベルが  ［６０］ＰＣＢＭより高く、更に芳香族溶媒における溶解度を向上できる。
【００９２】
炭素シリコン太陽電池に比べて、標準ＯＰＶは有機太陽電池であり、製造プロセスがシンプルで、安価であり、更に印刷でき、そのため柔軟性の優位性を有し、そのためその適用範囲を大幅に広げる。本発明の実施形態は本発明に開示されたハイブリッド複合ナノ材料、例えば成分１、成分２及び成分３を用いて、ハイブリッド有機−無機太陽電池を同軸層状複合繊維構造に統合する方法を提供する。
【００９３】
本発明の実施形態はエレクトロスピニング技術によって上記成分２を位置合わせてポリマーマトリックス（例えばポリスチレン）に挿入することが初めて開示され、該過程は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により証明される。前記の位置合わせて挿入することは複合材料の強度を向上させるとともに、該複合材料を同軸エレクトロスピニングした準１次元ＯＰＶの電子伝導候補材料（一般的にはナノスケール距離でのトンネル効果が期待される）にする。また、本発明は従来の炭素シリコン太陽電池に、例えば成分１の「物理的」作用を付与して電池の光吸収能力を向上させることができる。そのため、ホットエアガンを収集繊維に当てることにより繊維発電を実施して更にシリコンパネルを典型的な高収集電圧での繊維収集用の地面材料として用いる前に、紫外線から可視光まで及び赤外線（ＩＲ）から可視光までのナノ複合材料をポリマー溶液に沈着することは、溶液を予備処理して、水熱的に生成したワンポット法による層状複水酸化物類ナノ複合材料を製造するためのランタニド元素を成分とする条件下で、紫外線を可視光、赤外線を可視光に変換できるナノ複合材料の封入と組み込みを確保できる（Ｔｈｅｒｅｂｙ，  ｔｈｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＶ  ｔｏ  Ｖｉｓｉｂｌｅ  ａｎｄ  ＩＲ  ｔｏ  Ｖｉｓｉｂｌｅ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ，  ｂｅｆｏｒｅ  ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｏｕｔ  ｔｈｅ  ｆｉｂｅｒ  ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｐａｎｅｌｓ  ａｓ  ｇｒｏｕｎｄ  ｍａｔｅｒｉａｌ  ｆｏｒ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ａｔ  ｔｙｐｉｃａｌ  ｈｉｇｈ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  ｖｏｌｔａｇｅｓ，  ｗｈｅｒｅｂｙ  ｐａｓｓｉｎｇ  ａ  ｈｏｔ−ａｉｒ  ｇｕｎ  ｏｎｔｏ  ｔｈｅ  ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ  ｆｉｂｅｒｓ  ｃａｎ  ｅｎｓｕｒｅ，  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ａｌｓｏ  ｔｈｅ  ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｃａｎ  ｃｏｎｖｅｒｔ  ＵＶ  ｔｏ  Ｖｉｓｉｂｌｅ  ａｎｄ  ＩＲ  ｔｏ  Ｖｉｓｉｂｌｅ，  ｇｉｖｅｎ  ａ  ｃｈｏｉｃｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｌａｎｔｈａｎｉｄｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ  ｆｏｒ  ｃｒｅａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，  ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｇｅｎｅｒａｔｅｄ，  ｏｎｅ  ｐｏｔ，  ｌａｙｅｒｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ｌｉｋｅ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ．）。
【００９４】
本発明の前記実施形態の有益な効果は以下のとおりである。
炭素シリコン太陽電池から取得した結果により、成分１を添加することにより、従来のＯＰＶ高フィルファクター（ＦＦ）でのＰＣＥ値より６％高くなることを可能にする。
更に、無限に拡大された表面積（エレクトロスピニング繊維は準１次元構造で且つ長さに制限がないためＰＩ因子を持つ）は１次元ＯＰＶに２次元ＰＶより遥かに高い光捕集能力（それにより励起子生成を可能にする）を持たせる。成分２と成分３はＬＵＭＯ／ＨＯＭＯエネルギーレベルを提供し、それらを効率的な電荷輸送材料にする。
同軸エレクトロスピニングによる繊維において、電子輸送成分３（市販Ｑ−Ｄｏｔ／四角構造、例えばＣｄＳｅ）と電子伝導の存在下で、付近における成分２は電荷担体の最適な条件（有機−無機界面において励起電子を解離した後）を確保し、それにより複合損失を防止する。
成分２（既にエレクトロスピニングにより証明される）の均一分布およびその機能性金ナノ粒子による連結性は既に証明され、該金ナノ粒子はブリッジング原子（ポリマーマトリクスに均一に分布しているナノワイヤ／ナノチューブ以外）。それらの互いに接続された成分２及類似する網状物の電荷（電子）輸送能力を参照に、本発明の一部としてエレクトロスピニング技術を用いて複合電子伝導材料を合成する。本発明では、前記のように、複合電子伝導材料の合成は同軸エレクトロスピニングによる繊維を基礎にするハイブリッド太陽電池の核心部分となる。
炭素シリコン太陽電池の結果により、成分１は最外層における同軸透明層のドーピング剤（例えば、市販された二重ドーピングインジウム酸化チタン（ＩＴＯ）を正孔伝導に用いる）とすることができ、更に成分１のドーピングによりＰＣＥが向上することが予見され、そえは光エネルギーのダウンコンバージョン（紫外線から吸収波長のＰ３ＨＴへの変換を示例する）作用の直接影響である。
中間層は、厚度範囲が約５０〜２００ｎｍであり、又は一般的にはバルクへテロ接合型（ＢＨＪ）と呼ばれ、成分３と市販された電子供与体（例えばＰ３ＨＴ、Ｑ−Ｄｏｔ）との混合物を含み、繊維ハイブリッド太陽電池の製造に有利である同軸構造を付与する（Ｔｈｅ  ｍｉｄｄｌｅ  ｌａｙｅｒ，  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  ｒａｎｇｉｎｇ  〜５０−２００  ｎｍ，  ｏｒ  ｔｈｅ  ｃｏｍｍｏｎｌｙ  ｃａｌｌｅｄ  ｂｕｌｋ  ｈｅｔｅｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  （ＢＨＪ）  ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  ｔｈｅ  ｍｉｘｔｕｒｅ  ｏｆ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ３  ｗｉｔｈ  ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｄｏｎｏｒｓ  （ｅ．ｇ．  Ｐ３ＨＴ，  Ｑ−Ｄｏｔｓ）  ｃａｎ  ｒｅｎｄｅｒ  ｔｈｅ  ｃｏ−ａｘｉａｌ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ  ａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓ  ｆｏｒ  ｒｅａｌｉｚｉｎｇ  ａ  ｆｉｂｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｈｙｂｒｉｄ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ）。
【００９５】
本発明の実施形態によれば、ＺｎＡｌＥｕクマリンＨＴＬＣ成分１の変性構造を提供し、コードネームは成分１’とし、該成分は唯一な有機分子を中間層として、且つそのヒドロキシルラジカルの除去作用が証明されている。本発明で開示した成分１’、又はそれから誘導するハイブリッド複合ナノ材料又は同等物は、例えば化学センサ材料として使用できる。
【００９６】
本発明に記載の実施形態において、成分１を変性して得た成分１’は、強化された化学センサとすることができ、ヒドロキシルラジカルだけでなく、ほかの関心する重要な材料も含む。
【００９７】
本発明の前記実施形態は炭素シリコン太陽電池の光エネルギーのダウンコンバージョン材料（成分１）について証明された結果の一致性を提供する。
【００９８】
本発明に記載の実施形態は、市販される導電性ナノワイヤ、例えばＷＯ２００８０１３７１３Ａ２で開示された方法で製造できるものを利用して、更に機能化させることで、エレクトロスピニングノズル（テイラーコーン）での高強度の電界ベクトルの作用下でかかるポリマーマトリックスに更に均一且つ規則的に分散させることを提供し、そのため本発明に記載の実施形態は電子伝導性を向上させるための接続されて規則的なナノワイヤ網状物を提供する。
【００９９】
本発明に記載の実施形態は、革新的に同軸エレクトロスピニング技術によりバルクへテロ接合型（ＢＨＪ）を最外層における正孔輸送媒体と最内層における電子輸送核との間に嵌め込み、更に市販される供与体（Ｐ３ＨＴ、Ｑ−Ｄｏｔ／四角構造等）と受容体（ＰＣＢＭおよびその他フラーレン誘導体；炭素及び／又はＭｏＳＩナノワイヤ及び／又はナノチューブ等）の成分を入手することで実現できる。
【０１００】
公知のように、Ａｄｖ．ＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒ．２０１２、ＤＯＩ：１０．１００２／ａｅｎｍ．２０１１００６７４において「Ｎａｎｏｆｉｂｅｒ−Ｂａｓｅｄ  Ｂｕｌｋ−Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｏｌａｒ  Ｃｅｌｌｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏａｘｉａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ」をタイトルとする文章では既に本発明に近い同軸エレクトロスピニング方法を開示し、著者はエレクトロスピニング技術により、標準陰極／陽極間に生じる二次元構造を持つエレクトロスピニング繊維を用いてバルクへテロ接合型を製造することを開示している。本発明に記載の実施形態では、更に圧縮有機太陽電池の製造過程を提供し、製造過程では、成分１と位置合わせしたエレクトロスピニング機能性電子輸送無機材料（ＷＯ２００８０１３７１３Ａ２を参照に金属−カルコゲン−ハロゲン系又はカーボンのナノワイヤ／ナノチューブを基材として合成する）とを組み合わせ、ポリマーマトリクスに挿入する。
【０１０１】
本発明に記載の実施形態では、エレクトロスピニング技術を利用して無機ナノワイヤを挿入でき、その適用対象はＷＯ２００８０１３７１３Ａ２に記載の内容と異なり、等価挿入したナノワイヤ／ナノチューブのＯＰＶと電荷移動に有利な各種の「導電性」共役ポリマーマトリックス「位置合わせ方式」（外部に囲んでいる同軸バルクへテロ接合型とは高度連結性を有する）は、ＷＯ２００７０５１４８１Ａ２に開示されているナノワイヤの適用範囲を広げ、更に架橋した金（金）ナノ粒子（前駆体塩として使用され、例えばＡｕＣｌ４又はナノ金材料として使用され、例えば金−１−ドデカンチオール、［市販されたドデカンチオールで機能化された金ナノ粒子］  ；１−メルカプト−（トリエチレングリコール）メチルエーテルで機能化された金ナノ粒子が挙げられる）を介して、ナノワイヤ／ナノチューブは有効な電子キャリアとなり、前記金ナノ粒子は各種の極性溶媒や非極性溶媒、例えば、（Ｈ２Ｏ、アセトン、アセトニトリル、エタノール、クロロホルム、酢酸エチル、トルエン）に可溶であり、ＷＯ２００７０５１４８１Ａ２に記載のとおりに、大部分は機能性ナノワイヤを分散可能にするポリマーホストを形成する（Ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ  ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ  ｈｅｒｅｉｎ  ｍａｙ  ｐｒｏｖｉｄｅ  ｔｈｅ  ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｖｉａ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｖｅ  ａｉｍ  ｂｅｉｎｇ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｆｒｏｍ  ｔｈａｔ  ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ  ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ＷＯ２００８０１３７１３Ａ２，  ｔｈａｔ  ｔｏｏ  ｉｎ  ａｎ  “ａｌｉｇｎｅｄ  ｆａｓｈｉｏｎ”  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ｖａｒｉｏｕｓ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  “ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ”  ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｍａｔｒｉｃｅｓ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ  ｔｏ  ＯＰＶ  ａｎｄ  ｃｈａｒｇｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ａｔ  ｐａｒ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｉｎｓｅｒｔｅｄ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ／ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  （ｗｉｔｈ  ａ  ｈｉｇｈ  ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ  ｗｉｔｈ  ｔｈａｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ  ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ  ｃｏ−ａｘｉａｌ  ｂｕｌｋ  ｈｅｔｅｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）  ｅｘｔｅｎｄｓ  ｔｈｅ  ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ａｎｄ  ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ  ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ＷＯ２００７０５１４８１Ａ２，  ｔｈｅｒｅｂｙ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｔｈｅｍ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｆｏｒ  ｐｕｒｐｏｓｅ  ｏｆ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃａｒｒｉｅｒｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｇｏｌｄ  （Ａｕ）  ｎａｎｏ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  （ｕｓｅｄ  ａｓ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ  ｓａｌｔｓ，  ＡｕＣｌ４  ｏｒ  ａｓ  ｇｏｌｄ  ｃａｐｐｅｄ  ｔａｉｌｓ；  Ａｕ−１−ｄｏｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌ  ［Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  Ｄｏｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｇｏｌｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ］；  ａｎｄ  １−Ｍｅｒｃａｐｔｏ−���ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ）  ｍｅｔｈｙｌ  ｅｔｈｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｇｏｌｄ  ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｗｈｉｃｈ  ｂｅｉｎｇ  ｓｏｌｕｂｌｅ  ｉｎ  ａ  ｖａｒｉｅｔｙ  ｏｆ  ｐｏｌａｒ  ａｎｄ  ｎｏｎ  ｐｏｌａｒ  ｓｏｌｖｅｎｔｓ  ｅ．ｇ．：  （Ｈ２Ｏ，  ａｃｅｔｏｎｅ，  ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ，  ａｌｃｏｈｏｌ，  ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ，  ｅｔｈｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ，  ｔｏｌｕｅｎｅ）  ｒｅｎｄｅｒｓ  ａ  ｖａｓｔ  ｍａｊｏｒｉｔｙ  ｏｆ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｈｏｓｔｓ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｔｏ  ｄｉｓｐｅｒｓｅ  ｔｈｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ＷＯ２００７０５１４８１Ａ２．）。
【０１０２】
本発明に記載の実施形態では、電子輸送材料の高度分散性を利用することを提供し、該性質は、例えばＷＯ２００７０５１４８１Ａ２に証明され、しかしながら、ＭｏＳＩだけでなく、ＷＳ２ナノチューブの効率的な電子輸送材料としての作用についても初期測定を行った。本発明はエレクトロスピニング繊維技術を用いて同軸繊維ハイブリッド太陽電池を製造する実施形態を提供する。
【０１０３】
炭素シリコン太陽電池のフィードバック結果により、本発明に記載の実施形態は、高フィルファクター（ＦＦ）でＰＣＥ実際値を６％超える材料、例えば成分１を提供し、該材料は光エネルギーダウンコンバージョン能力を有する。
【０１０４】
本発明に記載の実施形態で提供す電荷輸送材料は、無限に拡大する表面積（エレクトロスピニング繊維は１次元構造であるため、無限に延伸できる）を持つため、１次元ＯＰＶの光捕獲能力（そのため励起子の発生が可能になる）を従来の二次元ＯＰＶより高くする。化学的方法で製造された機能化成分２と成分３は、それらに周囲におけるカウンターパートに近いエネルギーレベルを付与し、それにより効率的な電荷輸送材料が得られる。
【０１０５】
本発明に記載の実施形態では、同軸エレクトロスピニングによる繊維において、電子輸送成分３（市販されたＱ−Ｄｏｔ／例えばＣｄＳｅの四面体とともに）と付近における電子伝導部分−成分２（ｎｍ）の存在が電荷分離のために最適な条件（有機−無機界面において励起子を解離した後）を提供し、それにより複合損失を防止する。
【０１０６】
本発明に記載の実施形態では、エレクトロスピニング技術により成分２（例えばＷＯ２００８０１３７１３Ａ２を参照に合成する）を均一に分散させ且つ機能化された金ナノ粒子を用いて成分２の分子同士を連結し、ここでは該ナノ粒子はブリッジング原子（ポリマーマトリクスに均一に分散しているナノワイヤ／ナノチューブ以外）（図２２参照）として作用する。それら互いに接続された成分２およびその網状物の電荷（電子）輸送能力に基づき、エレクトロスピニング技術により複合電子伝導材料を合成する技術案を提供する。前記のように、該合成案は、本発明の一部としての同軸エレクトロスピニングによる繊維ハイブリッド太陽電池の核心部分を構成する。
【０１０７】
本発明の実施形態では、炭素シリコン太陽電池の結果により、成分１の最外層における同軸透明層のドーピング（例えば、市販されたＩＴＯを共ドーピングして正孔伝導に用いる又は替代物を使用する）としての用途を提供し、且つ、該ドーピングプロセスによりＥＱＥ向上が予見され、それは光エネルギーのダウンコンバージョンによる直接影響（紫外線から吸収波長：市販される光吸収供与体材料Ｐ３ＴＨへの変換）である。
【０１０８】
本発明に記載の実施形態は、成分３と市販される電子供与体（例えばＰ３ＨＴ、Ｑ−Ｄｏｔ）との混合物を含んで一般的にバルクへテロ接合型（ＢＨＪ）と呼ばれる中間層を提供し、それは繊維ハイブリッド太陽電池製造用として非常に有用である。
【０１０９】
本発明の実施形態では、ハイブリッド太陽電池（ｈＰＶ）電池とも称される有機−無機太陽電池を提供し、前記電池は、本発明に係る複合ナノ材料を含み、該複合ナノ材料は位置合わせしたエレクトロスピニング機能化電子輸送無機材料と結合して、同時にポリマーマトリクスに挿入されている。実施形態において、ｈＰＶ電池は三層同軸エレクトロスピニング有機−無機太陽電池として設置され、それにおける電子輸送無機材料は機能性金属−カルコゲン−ハロゲン又は機能性／有機変性カーボンワイヤ／カーボンチューブを含んでもよく、且つｈＰＶ電池は更にバルクへテロ接合における電荷分離材料を含み、該電荷分離材料は、少なくとも一種の励起子を効率的に生成する光吸収性ポリマーを混入したフラーレン誘導体を含むため、内部バルクへテロ接合の位相境界において効率が近い吸光／励起子解離の現象が発生し、バルクへテロ接合を含む中間層、正孔輸送外層及び三層同軸エレクトロスピニング有機−無機太陽電池に最内層の電子キャリア構造を提供する内層の間に、効率的な電荷輸送が発生する。本発明に記載の実施形態は、更にタンデム型太陽電池として構成できるｈＰＶ電池に関し、前記タンデム型太陽電池は、例えば複数の活性層、例えばキャリア再結合領域により区画されたＢＨＪを繰り返すことにより直列される。このような直列配置構造は開回路電圧を直接増加できるが、一般的な三層エレクトロスピニングｈＰＶに比べて、フィルファクター（ＦＦ）と短絡電流（Ｊｓｃ）を損失する懸念がある。可能な実施形態において、中間シェル（例として５０ｎｍ＜厚み＜５００ｎｍ）バルクへテロ接合（光吸収ポリマーと電子受容体分子界面における激子が分解する）を形成した後に、太陽電池の同軸構造を設置することができ、該構造は、電子を伝導する最内層核心柱体（厚みが約２−３マイクロン）と最外層の表面及び正孔（５０ｎｍ＜厚み＜２００ｎｍ）とを含む。前記手段は、複合損失を防止し、高フィルファクター（ＦＦ）、高い開路電圧及び短絡電流を発生させるために有利な条件を提供し、且つＯＰＶ分野において電力変換効率（ＰＣＥ）を向上させるのに欠かせない方法である。
【０１１０】
成分１の合成では、ユーロピウムに制限されるものではなく、高温高圧の条件下で公知の水熱合成法を用いて、自己組織化プロセスにより、ＳｍとＧｄは挿入できる。
そのため、層状複水酸化物に挿入されたＳｍとＧｄをことによる適応範囲の拡大も本発明に入られるべきである。例えば、本発明に記載の実施形態は、成分１’様ハイドロタルサイト（ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ  ）を、ＺｎＡｌＧｄクマリンＨＴＬＣからなる最終的な製品（ｔｈｅ  ｆｉｎａｌ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ）とともに提供し、従って、このようにユーロピウムとＧｄを挿入した化合物は、鉄含有物体に近づくと、鉄に対する強磁性により非常に高い磁気を示すことも見出される（Ｆｏｒ  ｉｎｓｔａｎｃｅ，  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔｓ  ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ  ｈｅｒｅｉｎ  ｍａｙ  ｐｒｏｖｉｄｅ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ１’  ｌｉｋｅ  ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｆｉｎａｌ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｃｏｍｐｏｓｅｄ  ｏｆ  ＺｎＡｌＧｄＣｏｕｍａｒｉｎ  ＨＴＬＣ，  ｔｈｅｒｅｂｙ  ｉｎｓｅｒｔｉｎｇ  Ｇｄ  ａｔｏｍｓ  ｉｎ  ｌｉｎｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｅｕｒｏｐｉｕｍ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ａｓ  ａｂｏｖｅ  ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ  ｉｎ  ｄｅｔａｉｌ；  ｔｈｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｗａｓ  ｆｏｕｎｄ  ｔｏ  ｂｅ  ｉｍｍｅｎｓｅｌｙ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗｉｔｈ  ｉｔｓ  ａｆｆｉｎｉｔｙ  ｔｏ  ｉｒｏｎ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｍｅｔａｌ  ｏｂｊｅｃｔｓ，  ｗｈｅｎ  ｂｏｕｇｈｔ  ｉｎ  ｉｔｓ  ｖｉｃｉｎｉｔｙ．）。
【０１１１】
Ｓｍが高温作動性として重視されたサマリウム−コバルト磁石において重要な作用を果たすために、ＺｎＡｌＳｍクマリン及びＺｎＳｍクマリンベース層状複水酸化物を成功的に合成することは産業発展のために重要である。それらはサイズと距離が制限因素となり且つ高温作動性が求められる軽量の電子機器に応用できる。サマリウムの水酸化物水和物は更に、電気時計、航空機器、マイクロ技術及びサーボモータにも適用できる。サマリウムは比較的弱いスペクトル吸収バンドを有するため、レーザーロッドを囲むようにＮｄ：ＹＡＧ固体レーザーにおけるフィルターガラスに用いられて、スプリアス発射を吸収することで効率を向上させる。
【０１１２】
本発明は、更にＩＩ価金属とＩＩＩ価金属イオンをブルーサイト様層状構造に挿入する実施形態を提供し、それにより銅インジウムアルミニウムセレナイド（ＣＩＡＳ、ＣＩＧＳ類材料）とヨウ素鉄セレナイド（ＣＩＦＳ：使用可能な常磁性材料）の合成が促進され、目的としては、従来の太陽電池材料（例えばＣＩＧＳ）の高価な製造技術の代わりとして、層間における誘導欠陥、多重太陽電池を形成し、即ちｐ−ｎ−ｐ−ｎ−ｎ−ｎ−ｐの接合方式でＣＩＧＳ複製化合物半導体を形成し、更に平行した電池配列（原位置でアルミニウムをドーピングしたＺｎＯ相を透明導電性酸化物として補助する）を形成し、また、本発明の手段は、更にタンデム型電池を実現可能にし、該タンデム型電池は、同軸太陽電池で構成され、向上したＶｏｃを持ち、実施形態２に示される。本発明の合成方法についての全ての詳細な内容は、上記表１と図２、３及び４に示される。
【０１１３】
本発明はＣｕ（ＩＩ）Ｉｎ（ＩＩＩ）Ａｌ（ＩＩＩ）／Ｆｅ（ＩＩＩ）を有する層状材料（塩化銅（ＩＩ）、塩化ヨウ素（ＩＩＩ）、塩化アルミニウム（ＩＩＩ）及び塩化鉄の前駆体に由来する）を提供し、前記層状材料は、セレン酸溶液（Ｈ２ＳｅＯ４）で陰々オンが補償され、水熱法に類似する合成方法の関連工程を行った後に、生じる相はルミネセンス寿命が数ミリ秒（実施形態３に関する図２８−２９を参照に）となり、それにより高いエネルギーギャップを有するエネルギーレベルを設定することを可能にする。そのため、本発明の前記実施形態の革新点は更に（Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ）層状水酸化物構造の合成、及びＣＩＧＳ様層状水酸化物構造即ちＣＩＡＳの合成を含む。
【０１１４】
また、ＺｎのＨＴＬＣ様ナノ複合材料に対して標準的な水熱合成プロセスを行う時に、ＺｎＯ相を形成することにより、該相で原位置形成（例えばｎ−型材料：アルミニウムをドーピングしたＺｎＯを、透明導電性電極とする）をする手段を開く。ＳｅＯ４２−の同時挿入、還元剤（ＳＯ２）の外部発泡につれて、ＳｅＯ４２−の一部はＨＳｅ−に還元されて、更に変性ＣＩＧＳ様複合物構造における電荷平衡物質として作用する。
【０１１５】
ＣＩＡＳ、ＣＩＧＳ様材料を成功的に製造することは、成分１の合成、ランタニドイオンの挿入、有機分子の嵌入が実現されることを証明し、更に水熱合成法をＣＩＧＳ（複製型）材料の製造に普及させ、即ちＨＳｅ−を主な陰イオンとし、該イオンはＡｌ３＋（８面体配位が約束されて更にＺｎ２＋ギャップ位置を占める）とＮａ＋イオン（溶液に存在）の存在下でＳＯ２とＮＨ３／ＨＣｌ（ｇ）を還元剤として原位置生成し、更に分層方式でＣＩＧＳ（複製型）材料を製造し、該材料はｐ−型特徴を有する。アルミニウム欠乏化合物がインジウムイオンに露出されると、ｎ−型特徴を有する。
【０１１６】
そのため、本発明に記載の実施形態は更に上記ＣＩＧＳ複製材料を含み、該材料は中間構造「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋ｙＡｌ３＋３−ｙ−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ）４−８］  ＋３「受容体−ｎ＋（ＳｅＯ４２−）ｍ］  ３／（ｎ＋２ｍ）を有する。
本発明に記載の実施形態は、ＣＩＧＳ複製材料の新型原位置還元プロセスを提供し、該プロセスでは、反応室にＳＯ２ガスを導入し、高温高圧でセレン（大量のセレン酸と中間間に由来するＳｅＯ４２−）、Ｓｅ及びＡｌ３＋と反応させる。特定条件下でＡｌ３＋は酸化アルミニウムに変換し、その時に更にＩｎ３＋を添加するかないかにより、該中間体をｎ−型又はｐ−型にすることができる。
【０１１７】
本発明に記載の実施形態は、セレンの形成を制御することでＣＩＧＳ様材料を製造し、製造中において陰イオンカウンターパート（ＨＳｅ−及び／又はＳｅ２−）は、大量で溶液（Ｎａ＋イオンとアンモニア／ＨＣＬを含む）又はアルミニウムイオン付近に入り、付近におけるＣｕ／Ｚｎ／Ｉｎ／Ｇａ８面体と配位して、図３と図４に示されるようにｐ−型相、又は規則的な欠陥化合物（ＯＤＣ）様ｎ−型相を形成することができる。
【０１１８】
大量の陰イオンセレンが形成されたことは、陽電荷のバランスを取る又は二次元層状構造を完全に置換し、−ＯＨを替代することができ、前記層状構造はＣｕ（ＳｅＨ）６、Ｉｎ（ＳｅＨ）６、Ｇａ（ＳｅＨ）６、Ａｌ（ＳｅＨ）６、Ｚｎ（ＳｅＨ）６様複合物の８面体ラメラで構成される。
【０１１９】
図３と図４に示されるように、最終的なＣＩＧＳ様複製材料の化学的収量は前駆体材料を高温高圧及びＳＯ２／アンモニア／ＨＣｌの条件下で反応させることで制御できる。また、水熱法段階において更に替代イオンを添加することでｐ型−（銅／アルミニウム欠乏）とｎ型−（インジウムを豊富に含む）特徴を調整できる。
本発明の前記ｈＰＶ電池構造には、吸光層としてのＣＩＧＳ様／複製品材料を含み、本発明はＣＩＧＳ様／複製品材料を用いて本発明に記載のほかの材料と組み合わせて前記ｈＰＶ電池を製造することを提供する。ＣＩＧＳ材料と本発明に記載のほかの材料を用いて同軸繊維を製造し、モリブデンを例に、モリブデン、例えば機能性モリブデンナノワイヤ／ナノチューブを、最内層における核心輸送層として、エレクトロスピニングにより分散させ、ＣＩＧＳを吸光層（典型的には４〜５マイクロン）、及び最外層における一層の透明シェル例えばＣｄＳ／ＺｎＯ−Ａｌ表面における反射防止コーティング、例えばＭｇＦ２とすることができる。ＭｇＦ２は反応ＭｇＯ＋（ＮＨ４）ＨＦ２→ＭｇＦ２＋ＮＨ３＋Ｈ２Ｏにより形成され、成分１を使用する場合は、出発前駆体はＺｎ２＋ではなくＭｇ２＋塩である。また、高温、高圧条件下で長期間反応させると少量の酸化物の発生が不回避的なことである。
【実施例】
【０１２０】
下記サポート実施形態と可能な応用を用いて本発明の実施形態を更に説明することができる。
実施例１
以下、クマリンを含むハイブリッド層状複水酸化物類材料の実施形態を提供し、それがヒドロキシルフリーラジカル消去剤とする。該ハイブリッド材料は化学センサ材料として、或いはデオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ）、D−９−テトラヒドロカンナビノール、カンナビジオール（ＣＢＤ）の各種分子のカプセルとして使用することができる。周知のように、クマリンは周囲の分子にキレートすることで部位特異的薬物の伝送媒体として、従って癌細胞の抑制作用を発揮する。我々はランタニド元素をドーピングした、蛋白、ＤＮＡ分子、又は期待できるＣａｎｎｉｂａｌおよびその誘導体など、又はＣＢＤ／D−９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオールを二次元薄層の二次元層状複水酸化物類ナノ複合材料に挿入し、癌細胞を抑制し、或いは治療する層間化合物とする。また、既存の静電紡糸多孔質繊維は酵素をその表面に固定することができ、これらの酵素を層状複水酸化物の層間に嵌めこみ、かつそれをポリマー溶液に分散させ、従って環境における有害化学物質を分解し、かつこれらの酵素が多孔質ホストに製造することができる。該方法はホスト表面に固定された酵素の一回励起によって、バルクにおける有害化学物質を飲み込む。例えば、ヒドロキシルフリーラジカル、癌細胞を検知し、抑制し、或いは有害化学物質破壊剤とするために、多孔質同軸繊維は本発明内容の第２段落に記載の活性分子の直接封入ホストとし、多孔質基体に進入し、或いはハイドロタルサイト様ナノ複合材料に嵌めこむことで多孔質同軸基体にさらに分散する。
ヒドロキシルフリーラジカルは長期の毒物として、それらの生成方式が相対的に温和であるので、ほとんど人類生命周期の避けられない部分であり、例えば、ビタミンＣ（多くのが野菜などから由来する）によって体内に形成して消耗され、ビタミンＣが多くの国家において取り付けられた銅製水管におけるＣｕ２＋と相互作用することができる。
【０１２１】
もう１つの重要な応用分野は化学廃棄物の処理であり、通常、ヒドロキシルフリーラジカル・ＯＨの助けで化学爆弾を中和し、それが活性ニトロ基を攻撃することで（例えば、ＴＮＴにおいて）爆発物を失効させる。
【０１２２】
そのため、有效残余ラジカル中和剤及び／又はセンサとして不可欠な化合物が想定されることができる。分子１（３ＣＣＡ）はヒドロキシルフリーラジカル消去剤とすることができることが証明され、その構造において第７位（７ｔｈ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）にヒドロキシル化反応を発生することで７−ヒドロキシル−クマリン−３−カルボン酸（７ＯＨ３ＣＣＡ）を形成し、図５を参照し、それが珍しい発光特性を有する。
【０１２３】
本発明の追加部分（ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｐａｒｔ）として、更なる目標は３ＣＣＡの除去能力（ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ  ａｂｉｌｉｔｙ）を発見し、それを多用途性の珍しい赤色発光を有するＬＤＨ材料を含むユウロピウムとともに利用する（ｅｘｐｌｏｉｔｉｎｇ  ３ＣＣＡ’ｓ  ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ  ａｂｉｌｉｔｙ  ａｎｄ  ｕｎｉｆｙｉｎｇ  ｉｔ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｉｕｍ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ＬＤＨ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｉｔｓ  ｐｅｃｕｌｉａｒ  ｒｅｄ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ．）。そのため、３ＣＣＡをランタニドイオンを含む層状無機ホストに安定させ、ＺｎＡｌＥｕクマリンに基づくハイドロタルサイト（３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）、すなわち、成分１’を獲得することができる。
【０１２４】
そのため、分子１のみは挿入有機物とし、成分１のように分子１及び分子２が共に挿入有機物とすることがしなく、このように、ゲストはユウロピウムの赤色発光に注目することで光エネルギーのダウン変換作用を発揮する。
【０１２５】
そのため、本発明に記載の唯一の挿入分子を採用し、成分１’のラジカル除去能力をテストし、７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ相の形成を検出し、その方法は以上の部分の通りである。
【０１２６】
フェントン反応に従って、塩化銅とアスコルビン酸とを混合することでラジカル溶液を製造する。３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬ粉末を該溶液に分散させ、磁力攪拌器を採用して室温（ＲＴ）にて持続的に１２時間攪拌し、濾過し、過剰の超純水で洗浄して残すイオンを除去し、最後に通気炉で６０℃にて２時間乾燥し、７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣを形成する。
【０１２７】
フェントン反応に従って、ヒドロキシルフリーラジカルの合成収率は低く（約１２％）、そのため、その後に採用した、溶液において７ＯＨ３ＣＣＡを形成することでラジカルを除去する方法はラジカルを利用することができる範囲を超えないと考えられる。
【０１２８】
そのため、・ＯＨの層状複水酸化物のギャラリー体における拡散程度は「７ＯＨ３ＣＣＡ」の成分１’層状構造における形成を影響し（３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣを採用してフリーラジカル消去剤とする）、そのため、収率がはるかに１２％より多く小さい（ｍｕｃｈ  ｓｍａｌｌｅｒ  ｔｈａｎ  １２％）と希望される。
【０１２９】
ラジカル溶液は短い（ＮＭＲ）及び長い（ＸＲＰＤ）範囲構造に対する作用を評価するために、初期成分１’（３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）及び最終製品（７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）を深刻に特徴付ける。
【０１３０】
図７及び図１０の実験データを参照し、Ｘ線回折及びＮＭＲデータによれば、ラジカル溶液との弱い相互作用も３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの構造を影響することを示す。
【０１３１】
３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ結晶度の小い損失はヒドロキシルフリーラジカルの存在によらず、一部的なデインターカレーション／デラミネーション（ｐａｒｔｉａｌ  ｄｅ−ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ／ｄｅ−ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ．）を引き起こすフェントン反応の懸濁液によって引き起こす。
【０１３２】
３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ（図７ａを参照）のＸＲＰＤＰａｗｌｅｙ適合解析結果によれば、それが層状構造（及び微量の不純物）を有し、７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣＰａｗｌｅｙ適合解析結果（図７ｂを参照）によれば、その結晶度が損失し（ピーク強度が降下し）、かつ粒度が減少し（ピーク幅が増加し）、ｅｘｔｒａ−ｐｈａｓｅ  ７ＯＨ３ＣＣＡに存在する。また、該結果は３ＣＣＡが単独にラジカル溶液にさらす時に、両者が同じＸＲＤピークが存在することを示す（多くの詳細が図１２を参照し、ＩＩが緑色相を示す）。
【０１３３】
ラジカル溶液に接触する前後に（図７ａ及び図７ｂを参照）、面間隔が約２０Å（２q＝４．４°）である箇所に、３ＣＣＡ−ＨＴＬＣの典型的なピークが見える。Ｔｈｉｓ  ｉｎｄｉｃａｔｅ  ｔｈａｔ  ｔｈｅ  ｈｙｄｒｏｘｙｌａｔｉｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  （ｓｅｅ  ｅ．ｇ．  Ｆｉｇｕｒｅ  ５），  ｄｏｅｓ  ｎｏｔ  ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  ｍｏｄｉｆｙ，  ａｐａｒｔ  ｆｒｏｍ  ｉｔｓ  ｍａｊｏｒ  ａｄｄｉｔｉｏｎ  ｔｏ  ｔｈｅ  ７ｔｈ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ，  ｔｈｅ  ｓｉｚｅ，  ｓｈａｐｅ  ａｎｄ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｔｏ  ａｆｆｅｃｔ  ｔｈｅ  ＨＴＬＣ’ｓ  ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ．。
【０１３４】
図７ｂにおけるインデックス付かないピークはいずれのＥｕ密度相及びいずれの反応しない残部に対応しないので、それらが７ＯＨ３ＣＣＡｅｘｔｒａ−ｐｈａｓｅ  に対応すると推定することができる（３ＣＣＡをヒドロキシルフリーラジカル環境に置かれて合成した製品のピーク重なりによって見られる）。
【０１３５】
図１２は３ＣＣＡのみの及び３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ後に得られたｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｐｈａｓｅを、標準フェントン反応に従って新たに調製されました（ｆｒｅｓｈｌｙ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ）ヒドロキシルフリーラジカル溶液にに曝露された（ｔｈｅ  ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｐｈａｓｅ，  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ａｆｔｅｒ  ３ＣＣＡ  ａｌｏｎｅ，  ａｎｄ  ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ  ｗｅｒｅ  ｅｘｐｏｓｅｄ  ｔｏ  ｆｒｅｓｈｌｙ  ｐｒｅｐａｒｅｄ  ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｆｒｅｅ  ｒａｄｉｃａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｖｉａ  ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｆｅｎｔｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）。２θ角の同じ位置において適合ではない追加のピークが見え、それはフェントン反応を独立に曝露された時に（ｗｈｅｎ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ  ｅｘｐｏｓｅｄ  ｔｏ  Ｆｅｎｔｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣは３ＣＣＡの後のフリーラジカル消去剤とすることを示す。他方、図１３はＺｎＡｌＥｕ硝酸塩ＨＴＬＣ相の回折パターンを合弁する。
【０１３６】
特に、２つのメカニズムを想定して７ＯＨ３ＣＣＡ付加相を形成する仮定を支持する。ｉ）７ＯＨ３ＣＣＡはＥｕ−ＨＴＬＣ層間に形成し、その後にデインターカレーションを発生する。ｉｉ）３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣは「オン・デマンド」３ＣＣＡ源として働き、すなわち、使用できるラジカルが存在する時だけに３ＣＣＡを提供する。
【０１３７】
ヒドロキシルフリーラジカルの寿命が短く、それは非反応状態で３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ層に拡散する安定性を有せず、そのため、第２種のメカニズムの可能性が比較的高い。しかし、第３種は大量のヒドロキシルフリーラジカルは３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬの“多孔質”層間空孔に流れる可能性があり、次第に少ない「オン・デマンド」３ＣＣＡデインターカレーションを引き起こす。
【０１３８】
そのため、親和性の競争は少量の３ＣＣＡデインターカレーションを引き起こし、かつ７ＯＨ３ＣＣＡを形成するヒドロキシル化過程をよく解釈する可能性があるが、そのほかのグループはヒドロキシル化し、かつ継続に陰イオン／共有結合性的伏勢混合挿入（ｗｈｉｌｅ  ｏｔｈｅｒｓ  ｇｅｔ  ｈｙｄｒｏｘｙｌａｔｅｄ  ｂｕｔ  ｃｏｎｔｉｎｕｅ  ｒｅｍａｉｎｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ａ  ｄｏｍｉｎａｎｔ  ｍｉｘ．  ｏｆ  ｉｏｎｉｃ／ｃｏｖａｌｅｎｔ  ｃｈａｒａｃｔｅｒ）。
【０１３９】
０．２°乃至２°入射角であるＧＩＸＲＤを行うことで、ＩＴＯを塗布したＰＥＴ薄膜の紡糸塗布層状構造を研究し、スピンコーティングした後に、元の３ＣＣＡ−ＨＴＬＣ構造を保留するかどうかを評価する（図８を参照）。２θ＝４．４°時に成分１’を見えるが、微弱であり（図７ａにおいて相応値が毎秒上千、図８毎秒数十）、また、収集ピークを拡大（ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ）することは薄膜を形成する時にオーダーの損失が伴うことを示す。粉末状サンプルに対し用いられるｔｙｐｉｃａｌ  Ｂｒａｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏ  ｐａｒａ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｇｅｏｍｅｔｒｙに対して、上記作用がＧＩＸＲＤ測量の感度を低下させ、図８における高次反射の観察を妨げる。また、より大きな入射角（ｈｉｇｈｅｒ  ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ  ａｎｇｌｅｓ）（２θ＝２．２及び３．５°）のみおいて２つのピークを観察し、ＩＴＯを塗布したＰＥＴ基質のピークと考えられる。それに対し、２θ＝６．６°のピークが初期サンプルにおいて観察された同一な不純物である（例えば、図７ａを参照）。
【０１４０】
ＧＩＸＲＤ測定の肯定的な結果（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｕｌｔ  ）によれば、３ＣＣＡ−ＨＴＬＣ膜が層状構造が、懸濁成分１’の揮発性溶剤とともに、層状構造が離層を発生せずに生成することができ、成分１’が回転塗布及び／又はドロップキャスティング技術に用いられる。
【０１４１】
酸素流においてＴＧＡ／ＤＴＧ技術を採用して該合成材料を解析し、その耐高温性を評価し、３ＣＣＡ−、ＮＯ３−及び水含量が得られ、及び有機−無機分子の相互作用を研究する。図９は３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＴＧＡプロファイルを示し、１２０℃でのピークが層間した水分子の損失を示す。２９０及び３４０℃付近の重量低下はそれぞれ挿入した陰イオン硝酸塩分子及び３ＣＣＡ配位子分子の除去に対応する。４００℃を超えた領域の更なる重量損失が層状３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの脱ヒドロキシルに対応する。３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣＴＧＡデータの損失百分率に基づいて、ＨＴＬＣ層と作用を発生した水分子重量損失が１５０℃、９ｗｔ％であり、ＮＯ３−重量損失が２９０℃、１０ｗｔ％であり、及び有機分子重量損失が３５０℃、３２ｗｔ％である（図９ａを参照）、かつ３ＣＣＡのＴＧＡデータと比較する。
【０１４２】
３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣをラジカル溶液にさらして獲得した７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣサンプルのＴＧＡデータは、挿入ＮＯ３−および有機物の重量損失に対して、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣと類似する曲線を表現し、温度が相対的に降下する。すなわち、１５０°Ｃ付近に約４ｗｔ％の挿入水分子を損失し、２４０℃付近に約９ｗｔ％ＮＯ３−を損失し、３２０乃至４５０℃範囲に約２５ｗｔ％有機物及びヒドロキシル化損失がある。また、７ＯＨ３ＣＣＡが３ＣＣＡに類似する温度で挿入しないと、分解が有機損失の一部とすることが注意すべきである。
【０１４３】
しかしながら、３ＣＣＡが挿入を発生し（３ＣＣＡの熱安定性が向上する）、かつ３ＣＣＡが挿入された成分１’をラジカルにさらす時に、損失曲線が温度がより低い箇所に移動する。そのため、成分１’がラジカル環境にさらし、かつその安定なハイブリッド構造を保持する時に、ナノ複合材料構造が比較的小さく、完全ではなく、安定ではない問題を突出する。
【０１４４】
３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの硝酸塩及び有機分子の定量のＴＧＡ損失はラジカル環境にさらすと３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの不安定性を引き起こすことを証明する（図９ｂを参照）。ＸＲＰＤデータに示すように、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣから７ＯＨ−３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣまでの安定性の降下が結晶度損失に関する。３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがラジカル溶液にさらした後に増加したピーク幅が有機分子を挿入する環境分布と一致する。この広い環境分布はＸＲＰＤから観察した長距離無秩序が３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがラジカル環境にさらすことによる欠乏に依存することを示す。
【０１４５】
成分１’−ラジカル（７ＯＨ−３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）の三重増強された発光減衰寿命はこの前の傾向と一致し、成分１’（３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ）の６１４ｎｍ箇所から放出することが見える。また、ユウロピウム環境はいつも７ＯＨ３ＣＣＡ形成の影響を受け（ＳＳ−フォトルミネッセンス寿命測量）、そのため、３ＣＣＡ分子の第７位置のヒドロキシル化することで発生した、キレート効果を増強する相互作用を示し、図１１ｃを参照し、ＯＨラジカル検出過程において、ユウロピウムが３ＣＣＡと同じ積極作用を発揮することがさらに証明される。
【０１４６】
図５は３ＣＣＡ−（左）によりＯＨラジカルを清除して７ＯＨ３ＣＣＡ−（右）を生成する模示図である。
【０１４７】
図６ａ及びｂはそれぞれ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがスピンコートによってＩＴＯ導電基質を覆う電子顕微鏡写真及びＥＤＡＸ図であり、２つの図面によれば、ラメラ形態が３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのアグロメレートの１つに集中する。
【０１４８】
図７ａは３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＰａｗｌｅｙ  ｆｉｔ  ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ  を採用したＸ線回折図（ａ＝ｂ＝３．０４４＝（２）、ｃ＝１７．４１０（８）、空間群“Ｐ６”）であり、図ｂは７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＸ線回折図（同じ電池パラメータを採用してｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔを行うことができる）、ｂｒｏａｄｅｎｅｄ  ｐｅａｋｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｄｅｇｒａｄｅｄ  ｂｕｔ  ｓｔｉｌｌ  ｌａｙｅｒｅｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ  ｉｎ  ｒｅｄ  （ｂ）ことを示し、２θ＝１７．３、２６．２及び２８．１°箇所の追加ピークが７ＯＨ３ＣＣＡに対応する（具体的に、図１２、１３及び１４を参照する）
【０１４９】
図８は３ＣＣＡ−ＨＴＬＣ相がＩＴＯを塗布したＰＥＴに沈着するＧＩＸＲＤ図でり、２θ角範囲が２乃至１２°である。
【０１５０】
図９ａ及びｂは３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ及び７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣのＴＧＡ／ＤＴＧ図であり、温度範囲が５０°Ｃ〜１０００°Ｃであり、ランプ速度が１０°Ｃ／分である。
【０１５１】
図１０は３ＣＣＡ（ａ）、ＺｎＡｌクマリン１５（ｂ）、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ（ｃ）和７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ（ｄ）的交差分極マジック角スピニング（ＣＰＭＡＳ）炭素磁気共鳴（１３ＣＮＭＲ）（Ａ）図、ＺｎＡｌＨＴＬＣ（ａ）、ＺｎＡｌクマリン（ｂ）、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ（ｃ）および７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ（ｄ）の固体磁気共鳴（２７ＡｌＭＡＳＮＭＲ）（Ｂ）図、ｗｈｉｌｅ  ２Ｄ  ｓｈｅａｒｅｄ  ２７Ａｌ  ３ＱＭＡＳ  ＮＭＲ  ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｏｆ  ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ａｌｏｎｇ  Ｆ１  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  （Ｃ）を示す。
【０１５２】
図１１に提供された固体発光データによれば、図ａに示すように、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣが３９４ｎｍ（ａ）で励起した発光ピーク位置を示し、図ｂに示すように、７ＯＨ３ＣＣＡの形成による信号増強範囲が６００乃至７００ｎｍであり、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣおよびそのヒドロキシル７ＯＨ３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣが３９４ｎｍで励起し、および６１４ｎｍで放出（Ｅｕ赤色発光）する減衰寿命変化（ｃ）であり、３ＣＣＡ−Ｅｕ−ＨＴＬＣがヒドロキシル化した前後にエネルギーレベルが増加し、発光が減衰する寿命増加模示図である。
【０１５３】
図１２はＺｎＡｌＥｕクマリンＨＴＬＣ（Ｉが青色相を示す）とフェントン反応によって合成した７ＯＨクマリン−３カルボン酸（ＩＩが緑色相を示す）とのＸＲＰＤ比較を示す。
【０１５４】
図１３はＺｎＡｌＥｕクマリンＨＴＬＣ（Ｉが青色相を示す）、及びフェントン反応によって合成した７ＯＨクマリン−３カルボン酸（ＩＩで表示される緑色相）とＺｎＡｌＥｕ硝酸塩相（ＩＩＩが黒色相を示す）とが重なるＸＲＰＤ比較を示す。
【０１５５】
図１４はクマリン−３−カルボン酸（３ＣＣＡ）がラジカル溶液にさらしてフェントン反応によって産生した７ＯＨクマリン−３カルボン酸相がＰａｗｌｅｙフｆｉｔ  ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ  ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔを採用するＸＲＰＤ図であり、表記しない不純物ピークが良好なフィッティングを有する。
実施例２
【０１５６】
以下、静電紡糸技術を採用して有機太陽電池性能を向上する新型ハイブリッド材料の設計及び開発例を提供する。
導入した成分１は既存の炭素シリコン太陽電池に対するエネルギーのダウン変換作用をテストする。
【０１５７】
新型ワンポット合成法を利用して陰イオンクマリン３−カルボン酸（３ＣＣＡ）、フルオレセイン及びユウロピウムをＺｎＡｌ層状複水酸化物（ＬＤＨＨＴＬＣ）に挿入し、新世代の有機太陽電池材料とする。以下の通りである。
−ランタニドイオン（つまり、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋）を採用してＬＤＨのアルミニウムイオンを置換する。
−ＸＲＰＤ、ＴＧＡ、ＦＴＩＲ、ＳＥＭ、ＮＭＲ及びＳＳ−フォトルミネ（ッ）センスによって材料特徴を確定する。
−成功したダウン変換作用を証明する（ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ  ｄｏｗｎ  ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）。すなわち、ドロップキャスティング技術によって（クロロベンゼンに懸濁する）濃縮炭素シリコン太陽電池（ｃ−Ｓｉ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  ｂｙ  ｄｒｏｐ  ｃａｓｔｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  （Ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ  ｉｎ  ｃｈｌｏｒｏ  Ｂｅｎｚｅｎｅ）．）に応用される。
【０１５８】
成分１は水熱条件にて自己組織化方法によってランタニド元素をハイドロタルサイト類八面体ラメラに挿入することで得られる晶体であり、その二次元〔Ｍ１−ｘ２＋Ｍｘ３＋（ＯＨ）２〕層は合成の最初段階に形成し、続いてランタニド元素イオンによってＩＩＩ価イオン（例えばＡｌ３＋）を置換し、ランタニド元素イオンはそのキレートする有機対応部分と共に層状構造に進入する。
【０１５９】
ハイブリッド構造を有する利点は以下の通りである。無機ホストは有機ゲストを耐高温安定性を獲得させることができる。層状複水酸化物類材料は良好な光透過性を有し、そのため、スペクトルダブレット（ｓｐｅｃｔｒｕｍ  ｄｏｕｂｌｅｔｓ）の機能（特に約６１４ｎｍ箇所の赤色発光）を働くことが研究価値がある。以上のように、Ｍ（ＩＩ）およびＭ（ＩＩＩ）イオンの異なる選択は直接的に中間層電荷強度に影響する。ワンポット合成法はもう有機挿入物構造を有する成分１を合成することに用いられ、前記有機挿入物が例えば、クマリン３−カルボン酸陰イオン３ＣＣＡ−であり、（紫外線の３５０−３７０ｎｍにてのＳＳ−吸収及び４５０ｎｍにての発光を有する）、フルオレセインナトリウム塩が４５０ｎｍにてのＳＳ−吸収及び５５０ｎｍにての発光を有する）（Ｅａｓｅ  ｏｆ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  （Ｏｎｅ−Ｐｏｔ）  ｈａｓ  ｂｅｅｎ  ｕｔｉｌｉｚｅｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ１  ｗｈｉｃｈ  ｈａｓ  ａｓ  ｉｔｓ  ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｉｅｓ：  ｃｏｕｍａｒｉｎ  ３  ｃａｒｂｏｘｙｌａｔｅ  ａｎｉｏｎ  ３ＣＣＡ−，  （ｗｉｔｈ  ｉｔｓ  ＳＳ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ：  ｉｎ  ＵＶ；  ３５０−３７０  ｎｍ；  ａｎｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ａｔ  ４５０  ｎｍ）  ｗｈｉｌｅ，  （Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ  ｓｏｄｉｕｍ  ｓａｌｔ  ｈａｖｉｎｇ  ｉｔｓ  ＳＳ−ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ  ａｔ  ４５０  ｎｍ  ａｎｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ａｔ  ５５０  ｎｍ））。そのため、成分１は最適な紫外線（３１０乃至３７０ｎｍ）吸収性能を有し、該光吸収が太陽エネルギー励起の総パワーの８％を占める。ユウロピウム原子の５Ｄ０→７Ｆ２変換なので６１４ｎｍ箇所に高発光性を有し、新型低バンドギャップ（＜２ｅＶ）活性層バルクへテロ接合型材料（＞１０％の外部量子效率に完全に達することができる）の光吸収の増強を保証し、理論的には、このＯＰＶが最も多い光を吸収する（従来技術において最も多い光を吸収することができる光吸収ポリマー）。
【０１６０】
本実施形態は既存の炭素シリコン太陽電池技術に基づくエネルギーのダウン変換材料の成分１の全部特徴、及び成分１の肯定的なテスト結果（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｒｅｓｕｌｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｓｔ  ）を紹介する。
【０１６１】
最後、成分１はドーピング材料として同軸静電紡糸技術の新たな考えに含まれ、成分１が正孔輸送透明層（ＩＴＯ／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに基づく）、及び標準のバルクへテロ接合（ＢＨＪ）に分散させる。前記バルクへテロ接合は（Ｐ３ＨＴ：ＰＣＢＭ／そのほかのフラーレン誘導体）、又は供与体／受容体混合物を有する変性ポリマー構造（バンドギャップ＝１．５乃至２ｅＶ）を含むが、これに限定されていない。成分１はさらに赤い光を発出し、ＢＨＪ活性層の吸収を増強させる。
【０１６２】
図１５はＰａｗｌｅｙ  ｆｉｔ  ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔを採用する３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−ＨＴＬＣの図（ａ＝ｂ＝３．０４４（２）、ｃ＝１７．４１０（８）、空間群「Ｐ６」）、及び３ＣＣＡ−Ｆｌｕｏ−Ｅｕ−ＨＴＬＣの図を示し（比較的小さい電池パラメートを採用して  ｆｉｔ  ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔを行う）、図においてランタニド元素がＨＴＬＣ相に挿入した後にピークが広くなる（Ｉが青色を示す）。ほとんどの材料がいずれもＰａｗｌｅｙフィッティングを採用することが適合し、従って本発明の実施形態材料における不純物の相応値を増加する（ユウロピウム存在によらず）。
【０１６３】
ＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセインの合成技術及び特徴を記述する。
【０１６４】
クマリンの放出ピークはフルオレセインの吸収ピークであるので、クマリン：フルオレセインがＬＤＨに用いられ、６１４ｎｍ程度の赤色可視光領域を純発光最大値を有させる。
【０１６５】
有機対応部分とユウロピウムイオンのｖａｃａｎｔ  ｄ−ｓｈｅｌｌｓとの良好なキレートなので、ユウロピウムイオンが成分１を製造することができ、キレート作用によるエネルギーレベル悪化による遷移寿命が６１４ｎｍ箇所で５Ｄ０→７Ｆ２ＳＳ赤色発光が約十倍向上し、及び４μｓｅｃの減衰寿命を獲得する（成分１’の減衰寿命が０．３８μｓｅｃである）。該増強した減衰寿命は広いエネルギーギャップ又はマルチエネルギーレベル（悪化エネルギーレベル）のシンボルである。
【０１６６】
そのため、前記成分１が初期結果において詳しく説明したそのほかの対応部分と共に静電紡糸技術に用いられることは革新的考えである。
【０１６７】
図１６はＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセインが酸素含有環境において行う熱重量分析（ＴＧＡ）を示す。
【０１６８】
図１７はＩＴＯガラス基板においてＺｎＡｌＥｕクマリン：フルオレセイン相の走査型電子顕微鏡写真を示す。
【０１６９】
図１８は成分１’の５Ｄ０→７Ｆ０変換のエネルギー変化を示し、通常に、Ｅｕイオンに最も近接するイオン（特に、３ＣＣＡ）が誘発した電子雲膨張効果に関し、成分１’において、ユウロピウムイオンが低い局所的対称性を有する格子間位置を占拠する可能性が提出される。
【０１７０】
図１９は成分１のＳＳ−ＰＬエネルギー変化を示し、ただし、クマリンとフルオレセイン分子対の間の分子間エネルギー輸送がユウロピウムの赤光発出の明らかな増加に伴って鮮明になる。
【０１７１】
図２０は成分１与成分１’及びそのフリーラジカルに暴露された産物である成分１’−７ＯＨの発光寿命を比較することを示す。
【０１７２】
図２１はＡＭ１．５条件にて炭素シリコン電池に対して行うテストを示す。光エネルギーのダウン変換材料として、その外部量子效率（ＥＱＥ）の増加値は図２１に示す２つの三角領域の１００＊（ΔＡｒｅａ／Ａｉ）を採用して計算することができる。図２１（ａ）において、成分１およびその６１４ｎｍにての赤色発光によって紫外線吸収を増加することでＥＱＥを向上させることが見える。また、図２１（ａ）には反射率の増加によって、可視領域のＥＱＥが降下する。図２１（ｂ）には、光のダウン変換によって、４００ｎｍ以下のＥＱＥが上昇する。図２１（ｃ）には、クロロホルム溶液におけるＣｄＳｅＱ−Ｄｏｔの励起及び放出ＳＳＰＬスペクトラを示し、５５５ｎｍにて最大吸収があり、バンドギャップが２．２４ｅＶであることを示す。図２１（ｄ）には、クロロホルム溶液において、購入したＰ３ＨＴの三次元励起及び放出ＳＳＰＬスペクトラを示し、５２１ｎｍにて最大吸収があり、バンドギャップが２．３９ｅＶであることを示す。
【０１７３】
図２２は走査型電子顕微鏡写真を示し、これらの写真が静電紡糸繊維マトリクス要求に該当するＢＨＪナノ複合材料構造を形成することを示し、前記ＢＨＪナノ複合材料がＰ３ＨＴ／ＣｄＳｅ又はＰＣＢＭ／（ＭｏＳＩ）をベースとするＯＰＶに用いられ、図ａが静電紡糸繊維マトリクスの走査型電子顕微鏡写真であり、図ｂが走査型電子顕微鏡（５０  ｍｉｃｒｏｎ  ｓｃａｌｅ）の写真であり、図ｃ乃至ｄが金に覆われている１−ドデカンチオール溶液で静電紡糸を行う（ｅｌｅｃｔｒｏ  ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｕ  ｃａｐｐｅｄ  １−ｄｏｄｅｃａｎｅｔｈｉｏｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）走査型電子顕微鏡写真であり、完璧に配列することが見え（励起子解離した後に、界面に電荷担体が増加する）、かつナノワイヤーがより均一になり（例えば成分２、ＷＯ２００８０１３７１３Ａ２を参照）、金ナノ粒子に互相接続する。電子は短いナノスケール距離でＭｏＳＩナノワイヤー網状物からそのほかの部分に達することが仮定され、そのため、独特の伝導路を形成する。図ｅ−ｆはポリスチレン静電紡糸の走査型電子顕微鏡写真であり、その内部にナノ構造がない。ただし、ＮＷに挿入したＮＷ前駆体６２８及び６５２断面の濃度依存性は、金を含まない１−ドデカンチオール５ｍｇ／６２８を増加することから金を含む１−ドデカンチオール２０ｍｇ／６５２を増加することを示し、かつそのポリスチレン（ＰＳ）基質がそれぞれ３０％及び３３％であり、ＮＷ密度の実際増加を実現する。サブミクロン規模の光吸収が極大に表面積を増加するため、ミクロン規模の光子吸収が外部量子効率を増加すると考えられる。
【０１７４】
以下、同軸静電紡糸の実施形態を説明し、それが各断面に挿入することが可能な成分を含む。
【０１７５】
図２３は同軸複合繊維に基づく疑似１Ｄ（一次元）太陽電池１１０構造を示し、該構造における成分のすべての本発明の実施形態に結合する可能な例は以下の通りである。
−内核１１１であって、機能性ナノワイヤー／ナノチューブ成分、例えば、成分２：ＭｏＳＩナノワイヤー／ＷＳ２ナノチューブ又は炭素系を含み、電子伝導に用いられ、市販のその他の伝導金属顔料を採用することができる。内部に合成したカルシウムシェルを有する封入アルミニウムラメラ、例えば、購入できるＡｇ＠Ｃｕ、例えば、普通、塗料とする、織物を導電性を有させる「ＥＣＫＡＲＴ」のＳｉｌｖｅｒ＠Ｃｏｐｐｅｒ顔料が市場に購入することができる。そのほかのＣａ＠アルミニウム、充分の粘着性を有し、最初の核芯材料の流速と競争することができ、該核芯材料が置換可能であり、少なくとも同軸繊維有機−無機太陽電池（ｈＰＶ）の最内層核芯の陰極沈着／挿入層に微加工を行うことを避けることができる（ａｎ  ｉｎｎｅｒ  ｃｏｒｅ  １１１  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ａ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ／ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，  ｓｕｃｈ  ａｓ  ｅ．ｇ．  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ２：  ＭｏＳＩ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ／ＷＳ２  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｏｒ  Ｃａｒｂｏｎ  ｂａｓｅｄ，  ｐｒｏｖｉｄｅｄ  ｆｏｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｒ  ｏｔｈｅｒ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ，  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ｉｎ−ｈｏｕｓｅ  ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ  ｗａｆｅｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｃａｌｃｉｕｍ  ｓｈｅｌｌｓ，  ｉｎ  ｌｉｎｅ  ｅ．ｇ．  ｗｉｔｈ  Ａｇ＠Ｃｕ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ａｔ  ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  ｌｅｖｅｌ；  ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ，  ｃ，  ｅ．ｇ．  Ｓｉｌｖｅｒ＠Ｃｏｐｐｅｒ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓ  ａｌｒｅａｄｙ  ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｌｙ  ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｉｎ  ｍａｒｋｅｔ  ｂｙ  “ＥＣＫＡＲＴ”  ａｎｄ  ｃｏｍｍｏｎｌｙ  ｕｓｅｄ  ａｓ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｆｏｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ  ｔｅｘｔｉｌｅｓ  ａｓ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ．  Ｏｔｈｅｒ  ｃｌｏｓｅ  ｃｏｎｔｅｘｔ  ｔｏ  ＯＰＶ  ｅｘａｍｐｌｅｓ  ｃａｎ  ｂｅ  Ｃａ＠Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ，  ｒｅｎｄｅｒｅｄ  ｖｉｓｃｏｕｓ  ｅｎｏｕｇｈ  ｔｏ  ｃｏｍｐｅｔｅ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｉｔｉａｌ  ｃｏｒｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ，  ｗｈｉｃｈ  ｉｓ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ，  ｔｈｅｒｅｂｙ  ａｖｏｉｄｉｎｇ  ｔｈｅ  ｐｅｒｃｅｉｖｅｄ  ｍｉｃｒｏ  ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｓ，  ａｔ  ｌｅａｓｔ  ａｔ  ｔｈｅ  ｌｅｖｅｌ  ｏｆ  ｃａｔｈｏｄｅ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ／ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  ｉｎｎｅｒ  ｍｏｓｔ  ｃｏｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｏ−ａｘｉａｌ  ｆｉｂｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｒｇａｎｉｃ−ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｓｏｌａｒ  ｃｅｌｌ  （ｈＰＶ））。
−外核１１２であって、空孔伝導層（例えば、一般的には、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ又はナノワイヤーであり、銀以外のもの（ｔｈａｔ  ｏｕｔ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ  ｉｎ  ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ））を含み、酸化インジウムスズ溶液（ＩＴＯ）及びＨＴＬＣ類複合ナノ材料、例えば、成分１をドーピングし、効率的な競争性の正孔輸送層を提供し、従って励起性電子の生成を増加させる。
−中間環１１３、バルクへテロ接合（ＢＨＪ）を含み、電子供与体（例えばＰ３ＨＴ／ＰＦＴ／ＣｄＳｅ）と受容体分子（フラーレン誘導体、例えば、成分３：ＰＣＢＭ／フラーレン誘導体）とがからなる。
【０１７６】
実施形態２は以下のようにまとめることができる。すなわち、成分１及び購入した対応部分は小型同軸太陽電池を製造することに用いられる。該電池は成分１のダウン変換性能を有し、成分１およびその対応部分を成功に位置合わせしてポリマー基質（例えばポリスチレン又はポリエチレンオキサイド）に挿入し、ＷＯ２００８０１３７１３Ａ２に開示された材料を形成することができる。それと同時に、成分１はＰ３ＴＨ又はいかなるそのほかの低バンドギャップ供与体ポリマー材料と合弁し、かつドープ剤材料として正孔輸送層に進入し、該材料の最大吸収範囲の一端が成分１の赤色発光点に近接し、機能化ナノワイヤーによって、（効率的な電子移動材料）大部分の紫外線から赤色発光までの変換部分を捕獲し、しかし、それに限定されていない（ａｐｔｕｒｅ  ｍｏｓｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＶＲｅｄ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ  ｐａｒｔ  ａｌｏｎｇ  ｗｉｔｈ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ  ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｉｎｇ  ｔｏ  （ａｓ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ））。３層同軸静電紡糸繊維の核心に分かれる。本ケースにおいて、中間シェルは標準のＢＨＪであっでもよく、エネルギーレベル調整可能な部分であり、例えば、ＰＣＢＭおよびその誘導体及び／又は機能化した、均一で分散したＱ−Ｄｏｔであり、例えばＣｄＳｅである。
実施形態３
【０１７７】
図面２４−２８には分子１を含む層状構造の成功合成を示し、高温高圧条件で自己組織化方法によって挿入し、それと同時に、ランタニド元素、例えば、Ｓｍ及びＧｄを挿入する。ランタニドイオンは唯一の三価金属とし、Ａｌ３＋を含まず、層状構造を合成する前駆体材料として、ランタニドイオンが再びＭ（ＩＩＩ）イオンを置換することで成功にハイドロタルサイト類材料の層内部に挿入することができ、新型ワンポット合成式水熱合成法によって高温、高圧、長時間の反応条件に結合して自己組織化プロセスによって実現する。
【０１７８】
図２４はＺｎＳｍクマリン及びＺｎＳｍ硝酸塩ＨＴＬＣ類ナノ複合材料（アルミニウムを含まず）のＸＲＤ比較図である。
【０１７９】
図２５はＺｎＥｕクマリン及びＺｎＥｕ硝酸塩ＨＴＬＣ類ナノ複合材料（アルミニウムを含まず）のＸＲＤ比較図である。
【０１８０】
図２６はＺｎＧｄクマリンＨＴＬＣ類ナノ複合材料（アルミニウムを含まず）のＸＲＤデータである。
【０１８１】
図２７はＺｎＡｌ硝酸塩（図ａ−ｂ）、ＺｎＡｌクマリン（図ｃ−ｄ）、ＺｎＡｌＥｕ硝酸塩（図ｅ）及びＺｎＡｌＥｕクマリン（図ｆ）ＨＴＬＣ類ナノ複合材料の走査型電子顕微鏡写真である。
【０１８２】
図２８はＺｎＡｌＳｍ硝酸塩（図ａ）、ＺｎＡｌＳｍクマリン（図ｂ）及びＺｎＧｄクマリン（図ｃ）の層状／ラメラ形態の走査型電子顕微鏡写真である。
【０１８３】
また、本発明の実施形態によれば、水熱合成法の類似方法に従って前駆体材料を変性させ、ＣＩＧＳ類構造の追加合成を行い、前記追加合成過程が陰イオン種類、例えば、四酸化セレンを含み（ｐＨ＞７の環境にてセレン酸から取得する）、かつ層状材料に挿入すべきである。図２９及び図３０において高バンドギャップ層状水酸化類材料のＳＳＰＬを参照する。
【０１８４】
特に、図２９はＩ−ＩＩＩ−ＶＩ２組からの「ＣｕｘＩｎｙＡｌ（１−ｙ）（ＯＨ）４］＋１［（ＳｅＯ４−２）］１／２（ＣＩＡＳ）の三次元励起及び放出スペクトラを提供し、かつ紫外線（３５０ｎｍ箇所）励起箇所付近に放出強度が降下することを示し、そのため、それが高バンドギャップ透明材料であることが証明される。
【０１８５】
図３０はＣｕＩｎＦｅＳｅＯ４−２（ＣＩＦＳ：磁性材料）３００ｎｍにての励起スペクトラと３２０ｎｍ以後にて（Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ａｔ  ３００  ｎｍ  ａｎｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｒｏｍ  ３２０  ｎｍ  ｏｎｗａｒｄｓ）の放出スペクトラを示し、高バンドギャップ透明材料を示す。
【０１８６】
図３１はナノ光電気化学電池（ＰＥＣ）の技術方案を提供し、光を採集することが容易である物質（供与体／受容体対）が存在する条件で、該電池を獲得することができ、その水源が層状複水酸化物に貯蔵し、又は空気における湿気及びナノ複合材料周囲の含水電解質が内部に拡散することで得られ、前記供与体／受容体対が以下の官能基を有する有機化合物の一種又は複数種のいかなる組合せであり、すなわち、ヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又はタンパク質漿（ｐｅｒｔａｉｎ  ｎｏｎ  ｅｘｃｌｕｓｉｖｅｌｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ  Ｅｎｚｙｍｅｓ  ｏｒ  Ｐｒｏｔｅｉｎｓ）、ポルフィリン又は大麻、ポルフィリン又は大麻である。例えば、少なくとも一種の有機物又は無機物部分、又はこれらの“誘導体”は、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂＥＢ、D−９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又はそのほかの顔料）又は塩類から選択し、これらの化合物は類似する光収集能力を有し、直接に層状複水酸化物二次元薄板に布置される。無機物（量子ドット又はロッド又はテトラポッド）、又は金属酸化物、例えば、Ｍ（Ｉ−ＩＶ）元素は、二次元薄板に挿入され、水熱溶媒における溶存酸素によって酸化し、Ｍ（ＩＩ）＝亜鉛時に酸化亜鉛を形成する。また、挿入した部分（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ｍｏｉｅｔｉｅｓ  ）（有機顔料又は無機成分）が増感剤として例えば、クマリン及びフルオレセインによってＥｕ３＋を増感する。
【０１８７】
図３２（ａ）は有機−無機太陽電池の断面構成及び動作原理を示す図であり、大量に酸素を放出可能な化合物に結合することで前記電池の機能を実現し、例えば、コバルト基材料を大量に共静電紡糸（又は類似する紡糸技術製造、例えば、マイクロ又はマクロレベルでの湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸）（１１１２）層に合弁し、ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅでマイクロスケール同軸ＰＥＣの組合せ（ｓｉｄｅ−ｂｙ−ｓｉｄｅ  ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ  ｃｏａｘｉａｌ  ＰＥＣ  ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）の水分解によって酸素を発生する（回転又は平行方式で有機無機太陽電池に運転する）。
【０１８８】
類似する思想を工業化過程を導入することができ、分散材料によって層（１１１２）における吸着水を分解させ、前記陽極及び陰極の分散材料がハイブリッドナノ複合材料の合成方法に従って行い、関連ＰＥＣ層に十分の電位差を提供し、従って有機−無機太陽電池を生成し、回路全体が完成し、従って電子を陰イオン酸素放出器に伝送する。水分解する電位差＞１．２３Ｖであり、該電位差は電子外部回路を介してさらに水素製造及び／又は水素部分吸収（前駆体ハイドロタルサイト材料の多孔質酸化物に金属水素化物を形成する）ためのニッケル系陽極（例えばＮｉＭｏＺｎ又はＮｉＭｇ合金）構造に輸送することができる。前記陽極構は二次元層にＬｎイオンをドーピングした前駆体ハイドロタルサイト様材料によって焼成して得られ、その成分における金属イオンがＮｉ、Ｃｏ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ及びいかなるランタニド元素の組み合わせであっでもよく、共相として陰極ハイドロタルサイト様ナノ複合材料と共に挿入される。前記陽極材料は本発明の詳しく記述した合成方法に従って製造することができ、すなわち、Ｌｎイオンが存在するもとでハイドロタルサイト様ナノ複合材料の水熱合成法方法、例えば、前記Ｎｉ、Ｍｏ及びＺｎ金属イオンケースの合成方法に従って、かつ該材料が大量に（１１１３）そのほかの半分の共静電紡糸ＰＥＣ電池に合弁することができ（又は類似する紡糸技術製造、マイクロ又はマクロレベルでの湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸によって）。
【０１８９】
また、複数の径向多級同軸室を、マイクロレベル又は単独にマクロレベルで新型燃料電池と結合することが想定、該新型燃料電池は直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）又はプロトン交換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）又はアルカリ形燃料電池（ＡＦＣ）又はりん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）又は溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）又は固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であっでもよい。従って、界面（１１１３／１１１１）において、水素分解触媒とする白金ナノ粒子／又は類似する電極に接触する時に、生成した水素を発生位置付近に消耗させる。燃料電池の水素及び／又は燃料のそのほかの供給源は、注入したエタノール又はＲ−ＯＨによって発生する燃料（Ｒが有機物を示し、Ｃ原子数が２より大きい）であり、注入したエタノール又はＲ−ＯＨ及び分散したハイドロタルサイト様ナノ複合材料はともにＰＥＣ電池の１１１３室に進入し、新たに水素の置換燃料を形成し、或いは直接にメタノールから水素を抽出する陽極触媒とし、その原位置を電離する。そのためメタノールを直接に１１１３／１１１１界面に注入するように設計する。
この場合、ＰＥＣ電池は酸素を１１１２室から大気に釈放する同時に、大気が燃料電池の内部構造に流れ、マイクロ／マクロレベルで燃料電池装置の冷却を保証し、それと同時に大気における酸素の分解を行い、例えば、ニッケル基／（１１１１）空気界面に行う。適当の電解膜材料、例えば、ペルフルオロスルホン酸又は水酸化カリウム浸されるポリマー基体又はリン酸浸されるポリマー基体を採用し、燃料電池電解室の（１１１１）部分を形成する。該部分は静電紡糸又は高鮮明度のマイクロ押出技術（或いは類似する紡糸技術、例えば、マイクロ又はマクロレベルの湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸によって製造する）によって、共重合体とする水溶性ポリマーによって上方の穴箇所に製造する。前記過程によって発生する更なるエネルギー及び普通の再生可能エネルギー資源によって発生する過剰のパワーは、本発明に記載の有機−無機ＰＶｓを含み、水素経済の実現を可能にする。マイクロ又はマクロスケールでナノ複合物を新型同軸ジオメトリに分散させて材料を製造して触媒することで、材料の活性面積を向上させ（ＰＩ数学係数（表面積の半分＝ＰＩ／２）によって得られる）、平面二次元幾何構造での同じ材料の沈着に比べて、材料のエネルギー変換效率を向上させるだけでなく、必要に応じて、適切な吸着剤（焼成された、ランタニド元素をドーピングする前駆体層状複水酸化物が、その金属イオン成分が少なくともＮｉおよび／又はＭｇの１つである）によって水素を原位置に貯蔵し、かつ起動すると、自動的に維持することができる。また、有機−無機基太陽電池（１１０）又はいかなるその他の電源から由来し、ＰＥＣに提供して水分解を行うための電圧は同軸導体のＰＥＣに応用されることができる。
【０１９０】
図３２ｂは、さらにＰＥＣ和／又は顔料電池と結合し、繊維共静電紡糸（又は類似する紡糸技術、例えばマイクロ又はマクロレベルにての湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸製造によって）太陽電池までの可能性を示し、該図は前記電池の断面構造及動作原理図である。同軸繊維有機−無機太陽電池の多くの可能な類似組合せの１つを提供し、完全に網羅されていない方式で可能な装置構造を構築し、ナノ／マイクロスケールとマクロ／工業規模の構造を含む。応用方面において、本発明に記載のＣＩＧＳ類ナノ複合材料を採用する−−−−−ｎ−ｐ−ｎ−ｐ−ｎ−ｐ−−−複製品を同軸室に応用する時に、その応用が同軸有機−無機太陽電池であり、或いはＰＥＣを補充する一部、又は燃料電池の幾何構造又は電極とする。
【０１９１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、本発明のそのほかの実施形態及び更なる実施形態を設計することができ、かつ請求の範囲によって決められる。
【図１】
2016520987.tif 000006
【図２】
2016520987.tif 000007
【図３】
2016520987.tif 000008
【図４】
2016520987.tif 000009
【図５】
2016520987.tif 000010
【図６（ａ）】
2016520987.tif 000011
【図６（ｂ）】
2016520987.tif 000012
【図７】
2016520987.tif 000013
【図９】
2016520987.tif 000014
【図１６】
2016520987.tif 000015
【図１７】
2016520987.tif 000016
【図１８】
2016520987.tif 000017
【図１９】
2016520987.tif 000018
【図２０】
2016520987.tif 000019
【図２１（ａ）】
2016520987.tif 000020
【図２１（ｂ）】
2016520987.tif 000021
【図２２】
2016520987.tif 000022
【図２３】
2016520987.tif 000023
【図２６】
2016520987.tif 000024
【図２７（ａ）】
2016520987.tif 000025
【図２７（ｂ）】
2016520987.tif 000026
【図２７（ｃ）】
2016520987.tif 000027
【図２７（ｄ）】
2016520987.tif 000028
【図２７（ｅ）】
2016520987.tif 000029
【図２７（ｆ）】
2016520987.tif 000030
【図２８−２９】
2016520987.tif 000031
【図３０】
2016520987.tif 000032
【図３１】
2016520987.tif 000033
【図３２（ａ）】
2016520987.tif 000034
【図３２（ｂ）】
2016520987.tif 000035
【図８】
2016520987.tif 000036
【図１０】
2016520987.tif 000037
【図１１】
2016520987.tif 000038
【図１２】
2016520987.tif 000039
【図１３】
2016520987.tif 000040
【図１４】
2016520987.tif 000041
【図１５】
2016520987.tif 000042
【図２１（ｃ）】
2016520987.tif 000043
【図２１（ｄ）】
2016520987.tif 000044
【図２４】
2016520987.tif 000045
【図２５】
2016520987.tif 000046
【手続補正書】
【提出日】平成26年7月2日(2014.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド複合ナノ材料であって、ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物は１つ又は複数の二次元層に挿入されたランタニド元素及び１つ又は複数の有機化合物を有し、前記有機化合物が少なくとも１つの官能基を有し、その酸化物、還元型又は塩類形式で存在し、前記官能基は、層間に挿入されたヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻を含むことを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項２】
ハイブリッド複合ナノ材料であって、ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物が１つ又は複数の二次元層に挿入するランタニド元素及び１つ又は複数の有機化合物を含み、前記有機化合物は少なくともある部分又はその“誘導体”を有する化合物であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥＢ）、D−９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩、及び非排他的（ｐｅｒｔａｉｎ  ｎｏｎ  ｅｘｃｌｕｓｉｖｅｌｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ）酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻又はその誘導体を含むことを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項３】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋からなる群から選択することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項４】
前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物の実験式（ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａ）は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋とＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａが請求項１又は請求項２に記載の官能基のｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項１と３または請求項２と３に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項５】
挿入され（  ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ  ）、或いは封入された（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）集光物（（供与体／受容体対）を含む前記ナノ複合材料によって典型的なナノスケール光電気化学電池（ＰＥＣ）を製造することができ、ナノ複合材料を陽極基板に沈着させ、原位置に“サム”電位を発生して材料周囲の水分子を分解することで水素を発生し、それと同時に酸化物相を含む二次元薄層に部分の水素を吸収することを特徴とする請求項１、２、３、又は４のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項６】
前記挿入され、或いは封入された供与体／受容体対は請求項１または請求項２に記載の有機化合物のいかなる組合せであっでもよく、これらの化合物が類似する集光能力を有し、直接的に層状複水酸化物二次元薄板に配置され、無機物（量子ドットや、ロッド、テトラポッド）又はＭ（Ｉ−ＩＶ）元素の金属酸化物が、二次元薄板に挿入され、かつ水熱溶媒における溶存酸素に酸化され、挿入された化合物が増感剤として用いられることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項７】
前記方法はシングルステップワンポット合成法であり、すなわち、水熱条件にて密封容器において、キレートする有機物化合物が存在する時に、自己組織化によってハイドロタルサイト様層状複水酸化物化合物の二次元層に１つ又は複数のランタニド元素を挿入することを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項８】
前記水熱条件温度は８０℃乃至１５０℃であることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項９】
前記水熱条件反応時間は８乃至１２時間であることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１０】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋から選択することを特徴とする請求項８又は９に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１１】
前記有機化合物はヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻という少なくとも一種の官能基を有し、例えば、少なくとも一種の部分化合物又はその「誘導体」であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ）Ｂ、D９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩を含むことを特徴とする請求項８、９又は１０のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１２】
前記ハイドロタルサイト様化合物の実験式は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋及びＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａがｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１３】
有機−無機太陽電池であって、前記太陽電池は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合ナノ材料を含み、静電紡糸が位置合わせした機能性電子輸送無機材料に結合し、導電性ポリマーマトリックスに挿入されることを特徴とする有機−無機太陽電池。
【請求項１４】
前記電池は三層（１１１、１１２、１１３）同軸静電紡糸有機−無機太陽電池（１１０）であり、前記電子輸送無機材料が機能性金属−カルコゲン−ハロゲン又は機能性／有機変性炭素ナノ線／管を含み、前記電池がさらにバルクへテロ接合に中間層（１１３）とする電荷分離材料を含み、それが、具体的に、少なくとも光吸収及び効率的な励起子が生成するポリマーを混合したフラーレン誘導体を含み、従って内部バルクへテロ接合位相境界箇所に類似する効率的な吸光／励起子解離の現象を発生し、及びバルクへテロ接合（ｂｕｌｋ  ｈｅｔｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ  ）を含む中間層（１１３）、正孔輸送する外層（１１２）及び三層同軸静電紡糸有機−無機太陽電池に最内層電子輸送構造（ｉｎｎｅｒｍｏｓｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を提供する内層（１１１）の間に、効率的な電荷輸送を発生することを特徴とする請求項１３に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１５】
いくつかの活性層を繰り返して設置することで、前記有機−無機太陽電池を直列の複数の太陽電池に配置することができることを特徴とする請求項１４に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１６】
その製造方法は、マイクロ又はマクロレベルにおいて静電紡糸又は類似する紡糸技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸）に結合し、酸素放出化合物を（１１２）又は（１１１２）陽極層に加入し、十分の電位にて水／水溶性電解質分解によって酸素発生し、かつ陰極（例えば、ニッケル基合金）箇所に発生した部分の水素を局所に（１１１３）同軸室に分散する吸着剤に貯蔵し、従って前記電池（ＰＥＣ）を製造することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１７】
同じ思想（（ｉｄｅｏｌｏｇｙ）を保持し、マクロレベルに別々に前記電池を構成し、（１１１２）陽極層にて水電解液から吸着水を分解し、相応するＰＥＣ同軸層にて十分の電位差を獲得することでき、従って有機−無機太陽電池を生じ、回路全体が完了され、（１１１３）陰極室によって放出する水素が局所に分散される吸着剤によって原位置に貯蔵されることを特徴とする請求項１６に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１８】
いかなるその他の電源を採用することができ、水分解に対して１．２３Ｖより大きい正味の（（１１１２）陽極室の酸素エミッタ）電位差を提供することができ、（１１１２）陽極室に酸素を放出させ、（１１１３）陰極室に水素を放出させ、かつ一部の水素が原位置に局所に分散されるナノ複合吸着剤に貯蔵されることを特徴とする請求項１６乃至１７のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１９】
前記複数の径方向多段同軸室を採用し、マイクロレベル又は単独にマクロレベルから新型燃料電池を、層状ハイドロタルサイト様ナノ複合材料によって製造した電極と原位置に合併し、水素又はメタノール／エタノール燃料の触媒、及び原位置水素吸着剤とし、請求項５及１６乃至１８のいずれか一項に記載の生成した多くの吸着されない水素が、界面陽極（１１１３／１１１１）と接触すると、その発生位置近傍に現場で消耗され、例えば、白金ナノ粒子／又は類似する陽極材料、水素分解触媒とすることができ、それと同時に、大気と共に同軸空構造のコアに流入し、大気酸素が陰極、例えば、ニッケル基／（１１１１）空気界面に分解することを保証し、適当な電解膜材料、例えば、ペルフルオロスルホン酸又は水酸化カリウムに浸されるポリマー基体又はリン酸に浸されるポリマー基体を採用し、これらの材料はそれぞれの電解質が水溶性共重合体に浸透することで得られ、同軸（１１１１）部分を発生することに用いられることを特徴とする請求項１５乃至１８にいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２０】
請求項１乃至４又は請求項７乃至１２に記載のように、陽極、陰極及び水素吸着剤をハイドロタルサイト様材料に製造し、かつ空孔伝導ナノ材料と共に（１１２）又は（１１１２）室に分散し、電子伝導無機材料又は炭素ナノ材料が（１１１３）同軸室に分散し、（１１２）、（１１１２）又は（１１１３）同軸室にそれぞれこれらの脱水酸化物又は触媒ＲＴ水素吸着剤を形成することを特徴とする請求項５及び１６乃至１９のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２１】
ＰＥＣ及び／又は燃料電池は同軸の複数層の残り半分に組み立てられることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２２】
層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法であって、その中間構造は
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋ｙＡｌ３＋３−ｙ−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ）４−８］＋３［受容体−ｎ＋（ＳｅＯ４２−）ｍ］３／（ｎ＋２ｍ）であり、
水熱合成法によって、ＨＳｅを主な陰イオン物質とし、Ａｌ３＋とＮａ＋イオンとが存在する時にＳＯ２及びＮＨ３／ＨＣｌ（ｇ）ガスを通入して原位置に発生させ、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のように、反応室にＳＯ２ガスを注入してハイブリッド複合ナノ材料二次元置換のＡｌ３＋を消耗し、酸化アルミニウムに変換し、かつ原位置にセレンを発生し、層状構造又はＣＩＧＳ複製材料をｐ型特徴を示させ、その後にさらにＩｎ３＋を添加してかつＳＯ２ガスを注入して、混合液を高温、高圧及び長時間（Ｔ、Ｐ、ｔ）反応条件にて放置され、アルミニウム欠乏化合物をインジウム／ナトリウムイオンに触れ、従って層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料をｎ型特徴を有させることを特徴とする層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法。
【請求項２３】
付着層とするＣＩＧＳ類／レプリカ材料を含み、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の材料によって有機−無機太陽電池を製造し、かつ該材料が請求項２２に記載の方法によって製造されることを特徴とする請求項１４乃至１９又は２１のいずれか一項に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項２４】
マイクロ又はマクロレベルにて請求項１３に記載の静電紡糸又は類似する技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸およびゲル紡糸）と結合し、多孔質同軸ホスト基体を製造し、請求項１または請求項２及請求項６に記載のいかなる部分の能力に亘ることができ、医療分野のセンサ又は抑制剤又は治療材料に応用することができる請求項１、２、３、又は４のいずれか一項に記載の材料又は請求項１２に指定した方法によって獲得する材料。
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月31日(2015.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨ１０下におけるワンポット共沈法（ｏｎｅ−ｐｏｔ  ｃｏ−ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ）、及び得られるスラリーはその後に沈殿物に対し３７３  Ｋ下で５時間の真空乾燥（ｄｒｙｉｎｇ  ｉｎ  ｖａｃｕｏ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅ）を行うことで老化されることを除外（ｅｘｃｌｕｄｅ）し、
ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物は１つ又は複数の二次元層に挿入されたランタニド元素及び１つ又は複数の有機化合物を有し、前記有機化合物が少なくとも１つの官能基を有し、その酸化物、還元型又は塩類形式で存在し、前記官能基は、層間に挿入されたヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻を含むことを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項２】
ハイブリッド複合ナノ材料であって、ハイドロタルサイト様層状複水酸化物を含み、前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物が１つ又は複数の二次元層に挿入するランタニド元素及び１つ又は複数の有機化合物を含み、前記有機化合物は少なくともある部分又はその“誘導体”を有する化合物であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥＢ）、D−９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩、及び非排他的（ｐｅｒｔａｉｎ  ｎｏｎ  ｅｘｃｌｕｓｉｖｅｌｙ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｃｌａｓｓ  ｏｆ）酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻又はその誘導体を含むことを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項３】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋からなる群から選択することを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項４】
前記ハイドロタルサイト様層状複水酸化物の実験式（ｅｍｐｉｒｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａ）は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋とＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａが請求項１又は請求項２に記載の官能基のｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項１と３または請求項２と３に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項５】
挿入され（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄ）、或いは封入された（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ）集光物（（供与体／受容体対）を含む前記ナノ複合材料によって典型的なナノスケール光電気化学電池（ＰＥＣ）を製造することができ、ナノ複合材料を陽極基板に沈着させ、原位置に“サム”電位を発生して材料周囲の水分子を分解することで水素を発生し、それと同時に酸化物相を含む二次元薄層に部分の水素を吸収することを特徴とする請求項１、２、３、又は４のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項６】
前記挿入され、或いは封入された供与体／受容体対は請求項１または請求項２に記載の有機化合物のいかなる組合せであっでもよく、これらの化合物が類似する集光能力を有し、直接的に層状複水酸化物二次元薄板に配置され、無機物（量子ドットや、ロッド、テトラポッド）又はＭ（Ｉ−ＩＶ）元素の金属酸化物が、二次元薄板に挿入され、かつ水熱溶媒における溶存酸素に酸化され、挿入された化合物が増感剤として用いられることを特徴とする請求項５に記載のハイブリッド複合ナノ材料。
【請求項７】
前記方法はシングルステップワンポット合成法であり、すなわち、水熱条件にて密封容器において、キレートする有機物化合物が存在する時に、自己組織化によってハイドロタルサイト様層状複水酸化物化合物の二次元層に１つ又は複数のランタニド元素を挿入することを特徴とするハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項８】
前記水熱条件温度は８０℃乃至１５０℃であることを特徴とする請求項７に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項９】
前記水熱条件反応時間は８乃至１２時間であることを特徴とする請求項８に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１０】
前記ランタニド元素はＮｄ３＋、Ｓｍ３＋、Ｅｕ３＋、Ｇｄ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｍ３＋及びＹｂ３＋から選択することを特徴とする請求項８又は９に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１１】
前記有機化合物はヒドロキシル（Ｒ−ＯＨ）、カルボニル（Ｒ１−Ｃ＝Ｏ−Ｒ２）、カルボキシル（ＲＣＯＯＨ）、アミノ（ＲＮＨ２）、リン酸塩（ＲＯＰ（ＯＨ）２＝Ｏ）、スルフヒドリル（Ｒ−ＳＨ）及び非排他的酵素又は蛋白類、ポルフィリン又は大麻という少なくとも一種の官能基を有し、例えば、少なくとも一種の部分化合物又はその「誘導体」であり、アゾール、ポリベンゾイミダゾール、ポリチオフェン、フラーレン、又は酸（ペルフルオロスルホン酸、デオキシリボ核酸、ヘムｂ（ＨＥＭＥ）Ｂ、D９−テトラヒドロカンナビノール又はカンナビジオール（ＣＢＤ）又はクマリン−３−カルボン酸（クマリン）又はフルオレセイン又は類似する顔料）又はその塩を含むことを特徴とする請求項８、９又は１０のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１２】
前記ハイドロタルサイト様化合物の実験式は
［（Ｍ２＋）ｎ（Ｍ３＋）ｍ（ＯＨ）２（ｎ＋ｍ）］ｍ＋［（Ａｘ−）ｍ／ｘ・ｙＨ２Ｏ］であり、
ただし、Ｍ２＋及びＭ３＋が金属陽イオンを示し、その酸化物又は還元型であっでもよく、Ａがｘ価陰イオンを示し、ｘが陰イオンの電荷数を示し、ｙが層間水分子数を示すことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のハイブリッド複合ナノ材料の製造方法。
【請求項１３】
有機−無機太陽電池であって、前記太陽電池は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の複合ナノ材料を含み、静電紡糸が位置合わせした機能性電子輸送無機材料に結合し、導電性ポリマーマトリックスに挿入されることを特徴とする有機−無機太陽電池。
【請求項１４】
前記電池は三層（１１１、１１２、１１３）同軸静電紡糸有機−無機太陽電池（１１０）であり、前記電子輸送無機材料が機能性金属−カルコゲン−ハロゲン又は機能性／有機変性炭素ナノ線／管を含み、前記電池がさらにバルクへテロ接合に中間層（１１３）とする電荷分離材料を含み、それが、具体的に、少なくとも光吸収及び効率的な励起子が生成するポリマーを混合したフラーレン誘導体を含み、従って内部バルクへテロ接合位相境界箇所に類似する効率的な吸光／励起子解離の現象を発生し、及びバルクへテロ接合（ｂｕｌｋ  ｈｅｔｒｏ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を含む中間層（１１３）、正孔輸送する外層（１１２）及び三層同軸静電紡糸有機−無機太陽電池に最内層電子輸送構造（ｉｎｎｅｒｍｏｓｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）を提供する内層（１１１）の間に、効率的な電荷輸送を発生することを特徴とする請求項１３に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１５】
いくつかの活性層を繰り返して設置することで、前記有機−無機太陽電池を直列の複数の太陽電池に配置することができることを特徴とする請求項１４に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項１６】
その製造方法は、マイクロ又はマクロレベルにおいて静電紡糸又は類似する紡糸技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸及びゲル紡糸）に結合し、酸素放出化合物を（１１２）又は（１１１２）陽極層に加入し、十分の電位にて水／水溶性電解質分解によって酸素発生し、かつ陰極（例えば、ニッケル基合金）箇所に発生した部分の水素を局所に（１１１３）同軸室に分散する吸着剤に貯蔵し、従って前記電池（ＰＥＣ）を製造することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１７】
同じ思想（（ｉｄｅｏｌｏｇｙ）を保持し、マクロレベルに別々に前記電池を構成し、（１１１２）陽極層にて水電解液から吸着水を分解し、相応するＰＥＣ同軸層にて十分の電位差を獲得することでき、従って有機−無機太陽電池を生じ、回路全体が完了され、（１１１３）陰極室によって放出する水素が局所に分散される吸着剤によって原位置に貯蔵されることを特徴とする請求項１６に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１８】
いかなるその他の電源を採用することができ、水分解に対して１．２３Ｖより大きい正味の（（１１１２）陽極室の酸素エミッタ）電位差を提供することができ、（１１１２）陽極室に酸素を放出させ、（１１１３）陰極室に水素を放出させ、かつ一部の水素が原位置に局所に分散されるナノ複合吸着剤に貯蔵されることを特徴とする請求項１６乃至１７のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項１９】
前記複数の径方向多段同軸室を採用し、マイクロレベル又は単独にマクロレベルから新型燃料電池を、層状ハイドロタルサイト様ナノ複合材料によって製造した電極と原位置に合併し、水素又はメタノール／エタノール燃料の触媒、及び原位置水素吸着剤とし、請求項５及１６乃至１８のいずれか一項に記載の生成した多くの吸着されない水素が、界面陽極（１１１３／１１１１）と接触すると、その発生位置近傍に現場で消耗され、例えば、白金ナノ粒子／又は類似する陽極材料、水素分解触媒とすることができ、それと同時に、大気と共に同軸空構造のコアに流入し、大気酸素が陰極、例えば、ニッケル基／（１１１１）空気界面に分解することを保証し、適当な電解膜材料、例えば、ペルフルオロスルホン酸又は水酸化カリウムに浸されるポリマー基体又はリン酸に浸されるポリマー基体を採用し、これらの材料はそれぞれの電解質が水溶性共重合体に浸透することで得られ、同軸（１１１１）部分を発生することに用いられることを特徴とする請求項１５乃至１８にいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２０】
請求項１乃至４又は請求項７乃至１２に記載のように、陽極、陰極及び水素吸着剤をハイドロタルサイト様材料に製造し、かつ空孔伝導ナノ材料と共に（１１２）又は（１１１２）室に分散し、電子伝導無機材料又は炭素ナノ材料が（１１１３）同軸室に分散し、（１１２）、（１１１２）又は（１１１３）同軸室にそれぞれこれらの脱水酸化物又は触媒ＲＴ水素吸着剤を形成することを特徴とする請求項５及び１６乃至１９のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２１】
ＰＥＣ及び／又は燃料電池は同軸の複数層の残り半分に組み立てられることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の有機−無機ハイブリッド電池。
【請求項２２】
層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法であって、その中間構造は
「Ｃｕ２＋ｘＺｎ２＋１−ｘＩｎ３＋ｙＡｌ３＋３−ｙ−ｚＧａ３＋ｚ（ＨＳｅ）４−８］＋３［受容体−ｎ＋（ＳｅＯ４２−）ｍ］３／（ｎ＋２ｍ）であり、
水熱合成法によって、ＨＳｅを主な陰イオン物質とし、Ａｌ３＋とＮａ＋イオンとが存在する時にＳＯ２及びＮＨ３／ＨＣｌ（ｇ）ガスを通入して原位置に発生させ、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のように、反応室にＳＯ２ガスを注入してハイブリッド複合ナノ材料二次元置換のＡｌ３＋を消耗し、酸化アルミニウムに変換し、かつ原位置にセレンを発生し、層状構造又はＣＩＧＳ複製材料をｐ型特徴を示させ、その後にさらにＩｎ３＋を添加してかつＳＯ２ガスを注入して、混合液を高温、高圧及び長時間（Ｔ、Ｐ、ｔ）反応条件にて放置され、アルミニウム欠乏化合物をインジウム／ナトリウムイオンに触れ、従って層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料をｎ型特徴を有させることを特徴とする層状構造ＣＩＧＳレプリカ材料の製造方法。
【請求項２３】
付着層とするＣＩＧＳ類／レプリカ材料を含み、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の材料によって有機−無機太陽電池を製造し、かつ該材料が請求項２２に記載の方法によって製造されることを特徴とする請求項１４乃至１９又は２１のいずれか一項に記載の有機−無機太陽電池。
【請求項２４】
マイクロ又はマクロレベルにて請求項１３に記載の静電紡糸又は類似する技術（例えば、湿紡、乾式紡糸、溶融紡糸、押出紡糸、直接紡糸およびゲル紡糸）と結合し、多孔質同軸ホスト基体を製造し、請求項１または請求項２及請求項６に記載のいかなる部分の能力に亘ることができ、医療分野のセンサ又は抑制剤又は治療材料に応用することができる請求項１、２、３、又は４のいずれか一項に記載の材料又は請求項１２に指定した方法によって獲得する材料。
【国際調査報告】
2016520987.tif 000047
2016520987.tif 000048