優れたスマートウインドウ機能を有するニュートラルカラーを示す調光材料の開発

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スマートウインドウにエネルギー貯蔵機能（キャパシタとしての機能）を付与し、LEDやセンサーなどの電力用デバイスとして利用することが期待されており、様々な酸化物半導体電極が報告されている。しかし、いずれも色調は、濃青色と透明間で変化する。青色に着色した窓ガラスの場合には、物体の色認識に影響を及ぼすので、本研究では、グレーや薄黒色などのニュートラルカラーを発色できる材料を開発し、エネルギー貯蔵型スマートウインドウへの応用について検討する。既に、申請者は、モリブデンイオンドープ酸化チタンナノ粒子のフォトクロミズムにおいて、青色を発色せず、グレーを経由して黒くなる新奇な現象を見出している。そこで、本年度は、ゾルの状態でモリブデンイオンドープ酸化チタンナノ粒子の発色機構について速度論的研究を実施した。実験では、様々な条件下において、紫外線照射時間に対する吸収スペクトル変化や、電子スピン共鳴を用いた着色過程におけるモリブデンやチタンの原子価の変化を追跡した。着色時の吸収スペクトルには、535 nmにピークを有し赤外線領域まで延びたブロードな吸収が観察できた。535 nmでの吸光度は、紫外線照射時間とともに増加し、一定値に達する挙動を示した。この時得られる吸光度の最大値は、モリブデンイオンのドープ量に比例した。一方で、光照射直後の吸光度の増加から見積もった発色速度は、ドープ量の増加とともに減少した。速度論的解析結果から、モリブデンイオンのドープにより生じる不純物レベルよりもより深い位置に、発色に寄与するエネルギーレベル（色中心）が形成され、色中心の数はモリブデンのドープ量に依存し、ドープ量が少ない、つまり、孤立して色中心が存在する場合には、速やかに電子をトラップして黒く発色することを明らかにした。以上のような速度論的研究を実施しながら、次年度の研究のための電極作成にも取り組んだ。