Creation and construction of basic technologies of indium-free functional nanomaterials for smart windows

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VO2にアニオン・カチオン複合イオンドープを施し、サーモクロミック機能を維持しながら、単斜晶VO2 (M)相から正方晶VO2 (R)相への半導体-金属相転移温度の効率的制御を目指した。本年度では高い赤外線遮蔽能と、さらなる相転移温度の低減を両立させるため、超臨界水熱合成VO2に新たにモリブデン(Mo)ドープ、FとMoの共ドープを行った。Rietvelt解析と、XAFSデータを用いたシミュレーションにより、VO2(M)相は異なる2種類のV間距離からなる結晶格子を取り、Rutile相ではそれらは同一距離になる。そのため、Mo等のイオンドープはVO2(M)相でのV-V間距離差を低減させ,相転移温度を低下させるのに有用であることが明らかとなった。また、FとMoの共ドープにより、赤外線遮蔽能の大幅な向上に成功した。尚、W18O49ナノ粒子のシート化についても検討し、粒子をポリジメチルシロキサン（PDMS）に分散し、攪拌・真空条件における脱泡プロセスの導入に伴い、透明で、高品質なナノ粒子ーポリマーハイブリッド薄膜の合成条件を確立した。合成した薄膜はフレキシブルな自立膜のため、ガラスなど様々な基板に張り付けが可能であることを見出した。また、VO2はVO2(M)やVO2(R)のほかにもBrookite相(VO2(B))やAnatase相(VO2(A))など、結晶多型を取ることが知られている。優れたサーモクロミック機能を有する単斜晶VO2(M)相の合成は、前駆体の選別、反応温度やpHなどの反応条件が重要であるが、通常では影響が少ないはずの反応物充填量の変化により、VO2の組成変化が生じ、再現が困難になるなどの問題が生じた。そのメカニズムを解明し、容器内圧力または酸素分圧制御による影響を検証することが必要と思われ、引き続き、材料の安定的合成できる条件の確立が必要であることを明らかにした。