CN108884375B - 红外线吸收材料、红外线吸收材料分散液、红外线吸收材料分散体、红外线吸收材料分散体夹层透明基材、红外线吸收透明基材 - Google Patents

红外线吸收材料、红外线吸收材料分散液、红外线吸收材料分散体、红外线吸收材料分散体夹层透明基材、红外线吸收透明基材 Download PDF

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Abstract

提供一种红外线吸收材料，其包含1种以上的过渡金属以及该过渡金属的配体，配体是从B、C、N、O等中选择的1种以上的元素，在导带下部形成导带下部带，导带下部带是过渡金属的d轨道所占有的带，或是过渡金属的d轨道与配位子的p轨道混成的带，在价带上部形成价带上部带，价带上部带是配位子的p轨道所占有的带，或是配位子的p轨道与过渡金属的d轨道混成的带，在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，导带下部带与价带上部带接近到小于3.0eV，且，在除了导带下部带与价带上部带接近到小于3.0eV的波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。

Description

红外线吸收材料、红外线吸收材料分散液、红外线吸收材料分 散体、红外线吸收材料分散体夹层透明基材、红外线吸收透明 基材
技术领域
本发明涉及一种红外线吸收材料、红外线吸收材料分散液、红外线吸收材料分散体、红外线吸收材料分散体夹层透明基材、及红外线吸收透明基材。
背景技术
近年，为了节省地球资源及减轻环境负担，要求汽车或建筑物的窗具备可遮蔽太阳光中的近红外线的功能。其理由在于，通过在汽车或建筑物的窗遮蔽近红外线，能够抑制汽车内或建筑物内的温度上升，从而能够减轻空调负担。
另一方面，为了维持窗本有的确保视野及确保安全性等的功能，还要求窗材具有可被眼睛感知的亮度，即，高的可见光透射率。
关于可保持高的可见光透射率的同时可遮蔽近红外线的窗材，一向在开展各种研究及实用化。
例如，专利文献1公开了一种作为着色剂含有氧化铁的红外线吸收玻璃。
另外，专利文献2公开了一种将含有分散状态的SnO2微粉末的透明乃至半透明合成树脂成型为各种形状而成的红外线吸收性合成树脂成型品。
<现有技术文献>
<专利文献>
专利文献1:(日本)特开2006-264994号公报
专利文献2:(日本)特开平02-136230号公报
发明内容
<本发明要解决的课题>
然而，根据本发明的发明者们的研究，专利文献1公开的红外线吸收玻璃中，Fe离子等的红外线吸收能较为有限。因此，若提高所述红外线吸收玻璃的可见光透射率，会造成红外线吸收性会降低的问题。
另外，专利文献2公开的含有SnO2微粒子的红外线吸收性合成树脂成型品，其在近红外区域及可见光区域的光吸收反差不足，因此，在保持高可见光透射率的情况下，无法充分遮蔽近红外线。其理由在于，SnO2微粒子的光吸收峰值波长位于比1500nm更长的中近红外区域，而无法充分吸收太阳光中能量较高的780nm～1500nm的光。因此，例如通过增加SnO2微粒子的添加量来降低近红外线透射率，同时还会导致可见光透射率降低。
因此，鉴于上述现有技术中问题，本发明的一形态其目的在于提供一种具有对可见光的透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料。
<解决上述课题的手段>
为了解决上述问题，本发明的一形态提供一种红外线吸收材料，其包含1种以上的过渡金属及所述过渡金属的配体，所述配体是从B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中选择的1种以上的元素，在导带(Conduction band)下部形成导带下部带，所述导带下部带是所述过渡金属的d轨道所占有的带，或是所述过渡金属的d轨道与所述配体的p轨道混成的带，在价带(Valence band)上部形成价带上部带，所述价带上部带是所述配体的p轨道所占有的带，或是所述配体的p轨道与所述过渡金属的d轨道混成的带，在作为布里渊区(Brillouinzone)的高对称点的二波数以下的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV，且，在除了所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV的波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。
另外，根据本发明的另一形态，提供一种红外线吸收材料，其包含1种以上的过渡金属及所述过渡金属的配体，所述配体是从B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中选择的1种以上的元素，在导带下部形成导带下部带，所述导带下部带是所述过渡金属的d轨道所占有的带，或是所述过渡金属的d轨道与所述配体的p轨道混成的带，在价带上部形成价带上部带，所述价带上部带是所述配体的p轨道所占有的带，或是所述配体的p轨道与所述过渡金属的d轨道混成的带，在作为布里渊区的高对称点的一波数的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带交叉，且，在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV，且，在除了所述导带下部带与所述价带上部带交叉及接近到小于3.0eV的波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。
<发明的效果>
根据本发明的一形态，能够提供一种具有对可见光的透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料。
附图说明
图1是实施例1中算出的LaS的能带结构。
图2是实施例1中算出的LaS的状态密度中各轨道所占的作用比率的说明图。
图3是实施例1中算出的LaS的理论介电函数的说明图。
图4是实施例2中算出的NdSe的能带结构。
图5是实施例2中算出的NdSe的状态密度中各轨道所占作用比率的说明图。
图6是实施例2中算出的NdSe的理论介电函数的说明图。
图7是实施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的能带结构。
图8是实施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的状态密度中各轨道所占作用比率的说明图。
图9是实施例3中算出的Y0.5Ca0.5B6的理论介电函数的说明图。
图10是比较例1中算出的AlN的能带结构。
图11是比较例1中算出的AlN的理论介电函数的说明图。
图12是比较例2中算出的TiSi2的能带结构。
图13是比较例2中算出的TiSi2的理论介电函数的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式，但本发明并不限定于以下实施方式，只要不脱离本发明的范围，可对以下实施方式进行各种变更及置换。
[红外线吸收材料]
以下，关于本实施方式的红外线吸收材料的一构成例进行说明。
本发明的发明者们致力于具有对可见光的透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料的开发研究。其结果发现，红外线吸收材料的能带结构及等离子体频率，对决定所述红外线吸收材料发挥的可见光透射性以及红外线吸收能的影响很大。还发现，具有与向来使用的ITO(掺锡氧化铟)或ATO(掺锑氧化锡)等红外线吸收材料不同特征的新能带结构且具备高等离子体频率的材料，作为红外线吸收材料的性能非常高。
具体而言，历来作为近红外线吸收材料的ITO或ATO等材料，以具有3.3eV以上的能带隙的半导体为基础。广为所知，具有能带隙的半导体材料，依靠能带边缘吸收机制，吸收具有能带隙以上的能量的光。可见光具有1.59eV～3.26eV的能量，因此，能带隙为3.3eV以上的半导体对可见光具有较高透射性(透明性)。
然而，半导体本身几乎或者完全不具备载体(自由电子或电洞)，因此无法发挥出局域表面等离子体共振所致的光吸收。对此，通过置换所述半导体中的一部分元素并掺杂载体，能够使之发挥局域表面等离子体共振所致的光吸收。此时，在能带结构中，能带隙中会出现横穿费米面(Fermi surface)的能级，一般称之为杂质能级。然而，在能带结构中的任何波数方向上，上述能带隙本身并不会发生明确的接近或交叉。
即，根据历来的常识，如果不是在所有的波数方向上具有3.3eV以上的宽能带隙的材料，因透明性会受损，不能用为红外线吸收材料。
本发明的发明人不受上述关于红外线吸收材料的历来的常识之约束，进行了锐意研究。其结果发现了一种全新的红外线吸收材料，其具有与上述历来的红外线吸收材料明显不同的能带结构，以所述能带结构可实现作为红外线吸收材料的高性能，从而完成了本发明。
即，本实施方式的红外线吸收材料包含1种以上的过渡金属及所述过渡金属的配体，所述配体是从B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中选择的1种以上的元素。且，能带结构中，在导带下部(底部)，即，在能带隙的正上方，形成以上述过渡金属的d轨道为主体占有的带，或形成上述过渡金属的d轨道与上述配体的p轨道混成的带。需要说明的是，上述任一个带也被称为导带下部带。
另外，在价带的上部，即，在能带隙的正下方，形成以上述配体的p轨道为主体占有的带，或形成上述配体的p轨道与上述过渡金属的d轨道混成的带。需要说明的是，上述任一个带也被称为价带上部带。
并且，本实施方式的红外线吸收材料所具有的能带结构中，在作为布里渊区中的高对称点的波数方向上，导带下部的上述过渡金属的d轨道所占有的带或由上述过渡金属的d轨道与上述配体的p轨道混成的带，以及上述价带上部的上述配体的p轨道所占有的带或由上述配体的p轨道与上述过渡金属的d轨道混成的带，这两个带接近到小于3.0eV或交叉。
更具体是，在一个形态中，作为上述导带下部的过渡金属的d轨道所占有的带或由上述过渡金属的d轨道与上述配体的p轨道混成的带的导带下部带，其在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，与作为价带上部的上述配体的p轨道所占有的带或由上述配体的p轨道与所述过渡金属的d轨道混成的带的价带上部带，接近到小于3.0eV。
另外，在另一个形态中，作为导带下部的上述过渡金属的d轨道所占有的带或由上述过渡金属的d轨道与所述配体的p轨道混成的带的导带下部带，在作为布里渊区的高对称点的一波数的方向上，与作为价带上部的上述配体的p轨道所占有的带或由上述配体的p轨道与上述过渡金属的d轨道混成的带的价带上部带交叉，且，作为导带下部的上述过渡金属的d轨道所占有的带或由上述过渡金属的d轨道与上述配体的p轨道混成的带的导带下部带，在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，与作为价带上部的上述配体的p轨道所占有的带或由上述配体的p轨道与上述过渡金属的d轨道混成的带的价带上部带，接近到小于3.0eV。
本实施方式的红外线吸收材料，如上所述，作为过渡金属及所述过渡金属的配体，可以包含规定的元素。需要说明的是，本实施方式的红外线吸收材料可由过渡金属及作为配体的元素构成，还可以包含上述过渡金属及作为配体的元素之外的元素。
如上所述，通过具有上述过渡金属及规定的配体，在导带的下部及价带的上部，能够形成源自过渡金属及配体的带。还能够形成能带结构可实现具有可见光透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料的化合物，因此优选上述结构。
并且，本实施方式的红外线吸收材料，如上所述，可具有规定的能带结构。其结果，由于能带沿着特定波数方向横穿能带隙内存在的费米能级(Fermi level)，可在导带下部形成局部满带，而发挥高导电性。
然而，本实施方式的红外线吸收材料，在除了上述能带接近及/或交叉的特定波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构。因此，虽然仅在所述特定的波数方向上具有小于3.0eV的能带隙，但对于可见光持有高透明性。
另外，本实施方式的红外线吸收材料还可以在除了上述能带接近及/或交叉的特定波数方向之外的其他波数方向上其能带隙为3.3eV以上，而仅在所述特定的波数方向上形成小于上述能带隙的能带隙。
本实施方式的红外线吸收材料对于可见光的透明性并不意味其对可见光具有完全的透明性，例如，以不致于构成实用问题的程度为准，也允许有仅吸收一部分可见光的情况。
在本实施方式的红外线吸收材料对可见光的一部分波长进行吸收的情况下，会示出某种程度的着色，然而可见光透明性被保持在不致于构成实用问题的程度，可充分发挥工业价值。在需要对可见光具有更完全的透明性的材料的情况下，按理说所有的波数方向上的能带隙优选为3.3eV以上。然而，本实施方式的红外线吸收材料中，具有能带接近至3.0eV以下或交叉的波数方向，以及，在除了能带接近或交叉的波数方向之外的其他波数方向上能带隙有时为3.0eV以上且小于3.3eV。即，鉴于可顾及可见光透明性及近红外吸收之反差的实用性，并不需要使所有波数方向上的能带隙均达到3.3eV以上，能带接近或交叉的方向有所限定，且其他波数方向上的能带隙若为3.0eV以上，可见光中的高能量波长的一部分虽被吸收，但仍然能够发挥充分的工业价值。实际的膜透明性显现更依赖于膜中材料的质量密度，而能带隙的少许减少并不构成问题。
本实施方式的红外线吸收材料，如上所述，其具有导带下部带及价带上部带在二波数以下的方向上，即，一波数或二波数的方向上接近到小于3.0eV的能带结构。导带下部带与价带上部带，例如，接近宽度相同时，从可见光透明性而言，与在二波数方向上接近的情况相比，更优选在一波数方向上接近。然而，能带隙的宽度通常会随着波数方向有各种变化，因此，与仅在一波数方向上接近的情况相比，导带下部带与价带上部带在二波数方向上接近到小于3.0eV的情况下其透明性或许更大。然而，导带下部带与价带上部带若在三波数方向以上接近到小于3.0eV，可见光的吸收会过大，材料的透明性会有较大折损。因此，本实施方式的红外线吸收材料，优选其导带下部带与价带上部带在二波数以下的方向上接近到小于3.0eV。
另外，本实施方式的红外线吸收材料的其他构成例中，包括导带下部带与价带上部带在一波数方向上交叉的情况。在此情况下，费米能量位于沿着所述波数方向横穿自导带下部下垂的能带的位置，费米能量以下的导带下部及价带上部的电子跃迁至上方的导带的空位能级，产生光吸收。在这种波数方向上的光吸收中，能带隙的宽度大于0eV且3.0eV以下，因此会成为可见光透射性的一大限制要因。然而，根据费米黄金定律，从构成价带上部的配体的p轨道向构成导带下部的配体的p轨道、及从构成价带上部的过渡金属的d轨道向构成导带下部的过渡金属的d轨道的跃迁受到阻禁，轨道解析表明实际上仅会产生极为局限性的电子跃迁。由此可知，即使在导带下部带与价带上部带交叉的情况下，若在所述能带交叉的波数方向及上述能带接近的波数方向之外的方向上具有3.0eV以上的宽能带隙结构，则交叉的波数周边的电子跃迁将极为有限，能够保持充分的可见光透射性。
如上所述，在作为布里渊区中的高对称点的二波数以下的方向上能带隙接近到小于3.0eV，且在其他波数方向上能带隙为3.0eV以上时，能够获得兼备对可见光的高透明性及高导电性的红外线吸收材料。
另外，导带下部带及价带上部带在一波数方向上交叉、并在二波数以下的方向上能带隙接近到小于3.0eV、而在其他波数方向上能带隙为3.0eV以上时，也能够获得兼备对可见光的高透明性及高导电性的红外线吸收材料。
另外，在具备上述能带结构的基础上，为了发挥基于局域表面等离子体共振的红外线吸收能，还需要具备适当的等离子体频率。其理由在于，引发基于局域表面等离子体共振的红外线吸收的频率(光能量)，较大程度上依赖于红外线吸收材料所具有的等离子体频率。
在此，可用下述式(A)表示等离子体频率Ωp。
Figure GDA0001947459790000071
其中，N是自由电子密度、e是基本电荷、ε0是真空介电常数、m＊是电子的有效质量。
根据本发明的发明者们锐意研究的结果，表明本实施方式的红外线吸收材料具有2.5eV以上且10.0eV以下的等离子体频率时，能够在红外区域，尤其在近红外区域发挥出高吸收能。
其理由在于，在等离子体频率小于2.5eV的情况下，由于自由电子密度低，基于局域表面等离子体共振的吸收会非常弱，而导致作为红外线吸收材料的性能降低。另外，在等离子体频率小于2.5eV的情况下，不仅是近红外区域，在具有更低能量的中近红外区域也会发生局部表面等离子体所致的吸收，这也会导致作为红外线吸收材料的性能降低。
另一方面，在等离子体频率超过10.0eV的情况下，不是在近红外区域，而是在具有更高能量的可见光区域或紫外光区域甚至X线·γ线区域发生局部表面等离子体所致的吸收，由此也会导致作为红外线吸收材料的性能降低。
如上所述，本实施方式的红外线吸收材料通过具有特定的能带结构及等离子体频率，可具备对可见光的高透明性、红外线吸收能及高导电性。
关于红外线吸收材料是否具备上述能带结构及等离子体频率，可通过算出该红外线吸收材料的能带结构来判定。关于能带结构的算出方法并无特别限定，但为了对能带隙进行高精度的评价、再现，优选采用从screened exchange法、hybrid-functional法及GW法中选择的1种以上的平面波基底第一原理计算。其理由在于，通过采用从screenedexchange法、hybrid-functional法及GW法中选择的1种以上的平面波基底第一原理计算，能够获得可充分再现实测值程度的高精度能带结构。
并且，本实施方式的红外线吸收材料还优选在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2具有小值。其理由在于，即使在具有上述能带结构及等离子体频率的情况下，在相当于可见光的1.60eV以上3.30eV以下的范围内，相当于光的介电耗损的ε2较高的物质会较大程度地吸收可见光，其结果会造成可见光透明性降低。从上述观点而言，在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2优选为5.0以下。
更优选为，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数虚部ε2的值为1.5以下，且无极大值，即，优选不具有相当于带间迁移吸收的峰值。
在此，能够从根据第一原理计算算出的能带结构中获得上述理论介电函数的虚部ε2。
关于从根据第一原理计算算出的能带结构中获得理论介电函数的方法，可参考N.Singh,et al.,J.Phys.:Condens.Matter,Volume 19,346226(2007)中记载的方法。在此，自由电子在可见光及近红外区域中发挥的吸收作用不可忽视，因此优选算出包括洛伦兹(Lorentz)项及德鲁德(Drude)项的理论介电函数。具体而言，根据以下的式(B)，求出从获得的能带结构中的能量比费米能量更低的价带向能量比费米能量更高的导带的直接跃迁，从而能够算出理论介电函数的虚部ε2中的洛伦兹项的作用部分ε2 lorentz。
Figure GDA0001947459790000091
其中，ω是光的能量。
能够从能带结构求出等离子体频率Ωp及缓和常数γ。
并且，利用根据上述第一原理计算获得的等离子体频率Ωp及缓和常数γ，根据以下的式(C)，能够求出理论介电函数的虚部ε2中德鲁德项的作用部分ε2 drude。
Figure GDA0001947459790000092
然后，通过加算上述洛伦兹项的作用部分ε2 lorentz及德鲁德项的作用部分ε2 drude，能够求出理论介电函数的虚部ε2。
本实施方式的红外线吸收材料，作为结晶的完整性越高，可获得越大的热线遮蔽效果。另外，即使是结晶性低而经X线衍射时可生成宽的衍射峰值的材料，如果红外线结晶材料内部的基本结合由各过渡元素与配体的结合构成，即可显现热线遮蔽效果，因此可用为本实施方式的红外线吸收材料。
本实施方式的红外线吸收材料，如上所述，根据局域表面等离子体共振的原理，可发挥红外线吸收能。在红外线吸收材料的粒子尺寸达到纳米尺寸的情况下，具体而言，粒子的体积平均粒径达到大致500nm以下的情况下，能够发挥显著的局域表面等离子体共振。因此，本实施方式的红外线吸收材料优选由体积平均粒径500nm以下的粒子构成。尤其是，本实施方式的红外线吸收材料由体积平均粒径200nm以下的粒子构成的情况下，局域表面等离子体共振更强，因此更优选体积平均粒径200nm以下。
另外，在本实施方式的红外线吸收材料由体积平均粒径500nm以下的粒子构成的情况下，在包含所述红外线吸收材料的红外线吸收材料分散液或红外线吸收材料分散体中，能够抑制红外线吸收材料的粒子彼此接触。由此，本实施方式的红外线吸收材料虽然具有导电性，然而红外线吸收材料由体积平均粒径500nm以下的粒子构成的情况下，使用包含所述红外线吸收材料的红外线吸收材料分散液制作成的膜(层)或红外线吸收材料分散体可构成不具导电性的膜、分散体，而能够确保电磁波穿透性。从而，在本实施方式的红外线吸收材料由体积平均粒径500nm以下的粒子构成的情况下，使用包含所述红外线吸收材料的红外线吸收材料分散液制作成的膜或红外线吸收材料分散体，还可用于汽车窗等有电磁波穿透性要求的各种用途，因此从以上方面而论，也优选为500nm以下。
另外，作为下述红外线吸收材料分散液或红外线吸收材料分散体的情况下，考虑到降低所述红外线吸收材料所致的光散射，红外线吸收材料更优选由体积平均粒径为200nm以下的粒子构成。
本实施方式的红外线吸收材料作为下述红外线吸收材料分散液或红外线吸收材料分散体的情况下，红外线吸收材料由体积平均粒径较小的粒子构成时，能够降低因几何学散射或米氏散射而在波长380nm至780nm范围的可见光区域中产生的光散射。降低上述光散射的结果，能够避免发生红外线吸收材料分散体成为像磨砂玻璃的形态，而无法获得鲜明的透明性的问题。
并且，如上所述，红外线吸收材料由体积平均粒径200nm以下的粒子构成的情况下，尤其能够降低上述几何学散射或米氏散射，形成瑞利散射区域。在瑞利散射区域中，散射光与粒径的6次方成反比降低，因此，随着红外线吸收材料的平均粒径的减少，散射降低，从而可提高透明性。因此，红外线吸收材料如上所述，优选其体积平均粒径为200nm以下。
在本实施方式的红外线吸收材料由体积平均粒径50nm以下的粒子构成的情况下，散射光会变得非常少，因此更优选50nm以下。从避免光散射的观点而论，红外线吸收材料的平均粒径越小越好。
然而，体积平均粒径小于1nm的情况下，因量子效应，材料的能带结构会变化，而可能难以构成如上述本实施方式的红外线吸收材料所具有的能带结构及等离子体频率。因此，本实施方式的红外线吸收材料优选由体积平均粒径1nm以上的粒子构成，更优选由体积平均粒径2nm以上的粒子构成。
在此，体积平均粒径表示粒度分布中累计值50％的粒径，本说明书中的其他部分的体积平均粒径也为相同意思。作为所述粒度分布的测定方法，例如能够利用透射型电子显微镜对每个粒子的粒径进行直接测定。
关于本实施方式的红外线吸收材料的制造方法并无特别限定，只要是能够制造具有上述能带结构及等离子体频率的红外线吸收材料的方法，可采用任意的方法。
例如能够采用固相烧结法或湿式法来制造本实施方式的红外线吸收材料。另外，还能够采用等离子体炬(torch)法等制造。
另外，本实施方式的红外线吸收材料，可在其表面覆盖由包含从Si、Ti、Zr、Al中选择的1种以上的元素的氧化物。通过用上述氧化物进行覆盖，能够进一步提高红外线吸收材料的耐候性，因此优选这种方法。作为覆盖方法可以任意选择公知的方法。
[红外线吸收材料分散液]
其次，关于本实施方式的红外线吸收材料分散液的一实施方式进行说明。
本实施方式的红外线吸收材料分散液可以包含上述红外线吸收材料与液体状介质。并且，液体状介质可以包含从水、有机溶剂、油脂、液体状树脂、塑料(plastic)用液体状可塑剂中选择的1种以上。
通过将上述红外线吸收材料添加到液体状介质中，并进行分散处理，能够获得本实施方式的红外线吸收材料分散液。
在此，除了红外线吸收材料之外，还可以向液体状介质中添加任意的成分，例如可以任意添加分散剂、偶联剂、表面活性剂等。
如上所述，液体状介质可以包含从水、有机溶剂、油脂、液体状树脂、塑料用液体状可塑剂中选择的1种以上。即，作为液体状介质，可以使用从水、有机溶剂、油脂、液体状树脂、塑料用液体状可塑剂中选择的1种，或从上述水等中选择的2种以上介质的混合物。
作为有机溶剂，例如可以选择醇类(alcohols)溶剂、酮类(ketones)溶剂、酯类(esters)溶剂、酰胺类(amides)、烃类(hydrocarbons)、甘醇类(glycols)诱导体等各种溶剂。作为有机溶剂，具体可以举出甲醇(methanol)、乙醇(ethanol)、1-丙醇(1-propanol)、异丙醇(isopropyl alcohol)、1-甲氧基-2-丙醇(1-methoxy-2-propanol)、丁醇(butanol)、戊醇(pentanol)、苯甲醇(benzyl alcohol)、二丙酮醇(diacetone alcohol)等醇类溶剂；丙酮(acetone)、二甲基酮(dimethyl ketone)、甲基乙基酮(methyl ethylketone)、甲丙酮(methyl propyl ketone)、甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone)、环己酮(cyclohexanone)、异佛尔酮(isophorone)等酮类溶剂；醋酸n-丁酯(n-butyl-acetate)、3-甲基-甲氧基-丙酸酯(3-methyl-methoxy-propionate)等酯类溶剂；乙二醇单甲醚(ethylene glycol monomethyl ether)、乙二醇单***(ethylene glycol monoethylether)、乙二醇异丙醚(ethylene glycol isopropyl ether)、丙二醇单甲醚(propyleneglycol monomethyl ether)、丙二醇单***(propylene glycol monoethyl ether)、丙二醇单甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate)、丙二醇***醋酸酯(propylene glycol ethyl ether acetate)等乙二醇衍生物；甲酰胺(formamide)、N-甲基甲酰胺(N-methyl formamide)、二甲基甲酰胺(dimethyl formamide)、二甲基乙酰胺(dimethyl acetamide)、N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidone)等酰胺类；甲苯(toluene)、二甲苯(xylene)等芳香烃类；氯乙烯(ethylene chloride)、氯苯(chlorobenzene)等卤化烃类等。其中更优选极性低的溶剂，作为有机溶剂尤其可优选使用从异丙醇(isopropyl alcohol)、乙醇(ethanol)、1-甲氧基-2-丙醇(1-methoxy-2-propanol)、二甲基酮(dimethyl ketone)、甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、甲基异丁基酮(methyl isobutyl ketone)、甲苯(toluene)、丙二醇单甲醚醋酸酯(propyleneglycol monomethyl ether acetate)、醋酸n-丁酯(n-butyl-acetate)等中选择的1种以上。
作为油脂，例如可以优选使用大豆油、桐油、菜籽油、葵花油、玉米油、蓖麻油、棉籽油等。
作为液体状树脂可以优选使用甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)等。
另外，作为塑料用液体状可塑剂可以优选使用一元醇(monohydroxy alcohol)与有机酸酯的化合物可塑剂、多元醇有机酸酯化合物等酯类可塑剂、有机磷酸类可塑剂等磷酸类的可塑剂等。其中，双-2-乙基己酸三甘醇酯(triethylene glycol di-2-ethylhexanoate)、双-2-乙基丁酸三甘醇酯(triethylene glycol di-2-ethylbutyrate)、双-2-乙基己酸四甘醇酯(tetraethylene glycol di-2-ethylhexanoate)因其水解性低，更为优选。
另外，本实施方式的红外线吸收材料分散液还可以任意包含例如分散剂、偶联剂、表面活性剂等。
可以根据用途选择分散剂、偶联剂、表面活性剂，但优选作为官能基具有含胺基、羟基、羧基、磷酸基或环氧基。这些官能基吸附于红外线吸收材料的表面，防止红外线吸收材料的凝集，在下述红外线吸收材料分散体中也能发挥使红外线吸收材料均匀分散的效果。
作为可适宜选用的分散剂、偶联剂、表面活性剂，可以举出磷酸酯化合物、高分子类分散剂、硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝类偶联剂等，但并不限定于此。作为高分子类分散剂，例如可以举出丙烯酸类高分子分散剂、氨基甲酸乙酯(urethane)类高分子分散剂、丙烯酸·嵌段共聚物类高分子分散剂、聚醚类分散剂、聚酯类高分子分散剂等。
关于分散剂、偶联剂、表面活性剂的添加量并无特别限定，例如相对于红外线吸收材料100质量份，优选为10质量份以上1000质量份以下，更优选为20质量份以上200质量份以下。通过将分散剂等的添加量设定在上述范围中，能够更确实地防止红外线吸收材料在液体中发生凝集，从而能够保持分散的稳定性。
关于在液体状介质中分散红外线吸收材料等的分散处理的方法，只要是能够将红外线吸收材料均匀分散于液体状介质中的方法，可以任意选择公知的方法，例如能够使用珠磨、球磨、沙磨、涂料振动器、超音波分散等方法。
在此，为了获得均匀的红外线吸收材料分散液，如上所述，可以添加分散剂或其他各种添加剂或调整pH值等。
作为在液体状介质中分散红外线吸收材料等的分散处理的方法，在采用珠磨或球磨等具有强力的剪切应力的方法的情况下，使红外线吸收材料分散于介质中的同时，能够使外线吸收材料的粒径微粒子化。
并且，本实施方式的红外线吸收材料，如上所述，基于局域表面等离子体共振的原理发挥红外线吸收能。在粒子尺寸达到纳米尺寸的情况下，具体而言，粒子的体积平均粒径达到大致500nm以下的情况下，可发挥出显著的局域表面等离子体共振的现象。
因此，本实施方式的红外线吸收材料分散液包含的红外线吸收材料的体积平均粒径优选为500nm以下。平均粒径为200nm以下时局域表面等离子体共振会更强，因此更优选为200nm以下。
因此，在将红外线吸收材料分散于液体状介质的分散处理之前的阶段，若红外线吸收材料未被进行充分的微粒子化，作为分散处理的方法，优选采用珠磨或球磨等具有强力的剪切应力的方法。通过采用上述分散方法，使红外线吸收材料分散于液体状介质中的同时，还能够使红外线吸收材料微粒子化。
此外，本实施方式的红外线吸收材料分散液包含的红外线吸收材料的体积平均粒径优选为1nm以上，更优选为2nm以上。因此，优选设定成可使红外线吸收材料的体积平均粒径成为1nm以上的分散处理实施时间。
关于本实施方式的红外线吸收材料分散液中的红外线吸收材料的含量并无特别限定，优选为0.02质量％以上50质量％以下，更优选为0.5质量％以上50质量％以下。
其理由在于，红外线吸收材料的含量为0.02质量％以上的红外线吸收材料分散液能够发挥充分的红外线吸收效果，例如，能够适当应用于下述涂膜或塑料成型体等的制造。另外，红外线吸收材料的含量为50质量％以下时，容易使红外线吸收材料均匀分散于液体状介质中，从而易于进行工业生产。
本实施方式的红外线吸收材料分散液，优选对可见光具有充分的透射率。并且，例如根据红外线吸收材料分散液的红外线吸收材料的含量，能够调整本实施方式的红外线吸收材料分散液的可见光透射率。
关于本实施方式的红外线吸收材料分散液的可见光透射率，例如可将红外线吸收材料分散液装入适当的透明容器中，并利用分光光度计，作为波长函数，测定光的透射率。并且，例如为了使红外线吸收材料分散液的可见光透射率成为所希望的值，可以使用液体状介质或与液体状介质具有互溶性的适当溶剂进行稀释等。
[红外线吸收材料分散体]
接下来，关于本实施方式的红外线吸收材料分散体的一构成例进行说明。
本实施方式的红外线吸收材料分散体可包含上述红外线吸收材料及热塑性树脂。
作为热塑性树脂并无特别限定，可以使用从由聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate)树脂、聚碳酸酯(Polycarbonate)树脂、丙烯酸(Acrylic)树脂、苯乙烯(Styrene)树脂、聚酰胺(Polyamido)树脂、聚乙烯(Polyethylene)树脂、氯乙烯(Vinyl chloride)树脂、烯烃(Olefin)树脂、环氧(Epoxy)树脂、聚酰亚胺树脂、氟(Fluorine)树脂、乙烯·醋酸乙烯酯(Ethylene-vinyl acetate)共聚体及聚乙烯醇缩醛(Polyvinyl acetal)树脂组成的树脂群中选择的1种树脂，或从上述树脂群中选择的2种以上树脂的混合物，或从上述树脂群中选择的2种以上树脂的共聚体的任一个。
作为热塑性树脂还可以使用例如紫外线硬化性树脂(UV硬化性树脂)。关于紫外线硬化性树脂并无特别限定，例如可适宜使用丙烯酸类UV硬化性树脂。
需要说明的是，如下述红外线吸收材料分散体夹层透明基材那样，将本实施方式的红外线吸收材料分散体作为中间层配置在其他构件之间的情况下，该红外线吸收材料分散体中采用的热塑性树脂等，其单独的柔软性或与透明基材等其他构件的密接性不足时，例如，热塑性树脂等是聚乙烯醇缩醛树脂时，红外线吸收材料分散体还优选包含可塑剂。
作为可塑剂，能够选用作为可塑剂对所使用的热塑性树脂等树脂有效的物质。例如，在作为热塑性树脂等树脂采用聚乙烯醇缩醛树脂的情况下，作为可塑剂，可以使用一元醇与有机酸酯的化合物可塑剂、多元醇有机酸酯化合物等酯类可塑剂、有机磷酸类可塑剂等磷酸类可塑剂等。无论哪种可塑剂，都优选在室温下呈液体状。其中，更优选使用由多元醇与脂肪酸合成的酯类化合物的可塑剂。
关于红外线吸收材料分散体中分散包含的红外线吸收材料的量并无特别限定，例如优选为0.001质量％以上80.0质量％以下，更优选为0.01质量％以上70质量％以下。
其理由在于，红外线吸收材料的含量为0.001质量％以上时，红外线吸收材料分散体可获得充分的红外线吸收效果。另外，红外线吸收材料为80质量％以下时，能够充分提高红外线吸收材料分散体的机械强度。
另外，从使红外线吸收材料分散体具有充分的红外线吸收效果并充分确保可见光透射率的观点而言，红外线吸收材料分散体中包含的每单位投影面积的红外线吸收材料的含量优选为0.01g/m2以上10.0g/m2以下。在此，“红外线吸收材料分散体中包含的每单位投影面积的红外线吸收材料的含量”是指，红外线吸收材料分散体中，按光透射的每单位面积(m2)，厚度方向上包含的红外线吸收材料的质量(g)。
关于红外线吸收材料分散体的形态并无特别限定，例如可具有薄片形状、板形状或薄膜形状，可适用于各种用途。
以下，说明红外线吸收材料分散体的制造方法的一构成例。
使用红外线吸收材料分散粉、可塑剂中分散有高浓度的红外线吸收材料的分散液、母料，能够制造本实施方式的红外线吸收材料分散体，因此，首先关于上述的母料等的制造方法进行说明。
通过对上述红外线吸收材料分散液与热塑性树脂或可塑剂进行混合后，并除去溶剂成分，能够获得热塑性树脂及/或分散剂中分散有高浓度的红外线吸收材料的分散体，即红外线吸收材料分散粉(以下也简称为分散粉)，或可塑剂中分散有高浓度的红外线吸收材料的分散液(以下也简称为可塑剂分散液)。在此，溶剂成分是指红外线吸收材料分散液中包含的溶剂，例如可以举出上述液体状介质。
关于从红外线吸收材料分散液与热塑性树脂或可塑剂的混合物中除去溶剂成分的方法并无特别限定，例如，可以优选使用对所述红外线吸收材料分散液与热塑性树脂或可塑剂的混合物进行减压干燥的方法。具体而言，对红外线吸收材料分散液与热塑性树脂或可塑剂的混合物进行搅拌的同时进行减压干燥，以使分散粉或可塑剂分散液与溶剂成分分离。作为用于所述减压干燥的装置，可以举出真空搅拌型的干燥机，但只要具有上述功能的装置即可，对此并无特别限定。另外，关于减压干燥时的压力值也无特别限定，可适宜选择。
从红外线吸收材料分散液与热塑性树脂或可塑剂的混合物中除去溶剂成分时，通过采用减压干燥法，能够提高从所述混合物中除去溶剂的效率。另外，分散粉或可塑剂分散液不会被长时间置于高温下，因此，分散粉中或可塑剂分散液中分散的红外线吸收材料不会发生凝集，优选所述方法。另外，还能够提高分散粉或可塑剂分散液的生产性，容易对蒸发的溶剂进行回收，利于环境保护。
在获得的分散粉或可塑剂分散液中，残留的溶剂优选为5质量％以下。其理由在于，残留的溶剂为5质量％以下时，将所述分散粉或可塑剂分散液加工成例如下述红外线吸收材料分散体夹层透明基材时，不会发生气泡，能够保持良好的外观及光学特性。
另外，通过将红外线吸收材料分散液或分散粉分散于树脂中，并将所述树脂颗粒化(pellet)，能够获得母料。
关于母料的制造方法进行简单说明。
首先，对红外线吸收材料分散液或红外线吸收材料分散粉、热塑性树脂的粉粒体或颗粒、应需添加的其他添加剂进行均匀混合。然后，使用通气式(vent type)单轴或双轴押出机进行混炼，并采用一般的用于对溶解押出的股线(strand)进行切断的方法，加工成颗粒状，由此能够获得母料。
关于母料的形状并无特别限定，例如可以是圆柱状或角柱状。制造母料时，也可以采用直接切断溶解押出物的所谓热切法。在此情况下，通常形成近似球状的形状。
然后，将以上说明的分散粉、可塑剂分散液或母料均匀混合(混炼)于作为透明树脂的热塑性树脂中，并进行成形、硬化，从而能够获得本实施方式的红外线吸收材料分散体。
对分散粉、可塑剂分散液或母料、热塑性树脂、应需添加的可塑剂及其他添加剂进行混合(混炼)之后，对所述混合物的成形方法并无特别限定，例如能够采用押出成形法、射出成形法、轧光辊法、充气法等进行成形。由此，能够制造成例如被成形为平面状或曲面状的薄片形状的红外线吸收材料分散体。
关于本实施方式的红外线吸收材料分散体的形状并无特别限定，如上所述，例如可以是薄片形状、板形状或薄膜形状。利用所述薄片形状、板形状或薄膜形状的红外线吸收材料分散体，能够制造下述红外线吸收材料分散体夹层透明基材。
[红外线吸收材料分散体夹层透明基材]
以下，关于本实施方式的红外线吸收材料分散体夹层透明基材的一构成例进行说明。
本实施方式的红外线吸收材料分散体夹层透明基材可包括多个透明基材及上述红外线吸收材料分散体，且具有红外线吸收材料分散体被配置在多个透明基材之间的结构。
红外线吸收材料分散体夹层透明基材可以是，在作为中间层的红外线吸收材料分散体的两侧，使用透明基材进行夹合的结构。在此，作为中间层的红外线吸收材料分散体优选具有薄片形状、板形状或薄膜形状。
作为透明基材，可以使用在可见光区域为透明的板玻璃、薄板形状的塑料、板形状的塑料或薄膜形状的塑料等。即，能够使用透明玻璃基材或透明塑料基材。
关于塑料的材质并无特别限定，可根据用途进行选择，例如可以使用聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、PET树脂、聚酰胺树脂、氯乙烯树脂、烯烃树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氟树脂等。
例如，采用公知的方法，对夹着上述红外线吸收材料分散体相对而置的多个透明基材进行贴合，使之一体化，从而能够获得本实施方式的红外线吸收材料分散体夹层透明基材。
[红外线吸收透明基材]
以下，关于本实施方式的红外线吸收透明基材的一构成例进行说明。
本实施方式的红外线吸收透明基材可以包括透明基材及上述红外线吸收材料分散体，红外线吸收材料分散体作为涂层被配置在透明基材的至少一个面上。
在此，作为透明基材，例如可以优选使用透明薄膜基材或透明玻璃基材。
透明薄膜基材的形状并不限定于薄膜形状，例如还可以是板形状或薄片形状。
作为透明薄膜基材的材料，例如可以使用从聚酯、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、聚碳酸酯、聚乙烯、乙烯·醋酸乙烯酯共聚体、氯乙烯、氟树脂等中选择的1种以上。作为透明薄膜基材，优选是聚酯薄膜，更优选是聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜。
另外，关于透明玻璃基材并无特别限定，能够使用硅石玻璃、钠玻璃等的透明玻璃基材。
另外，为了提高与涂层的密接性，优选对透明基材的表面进行表面处理。另外，为了提高透明基材与涂层的粘合性，可以在透明基材上形成中间层，并在中间层上形成涂层。关于中间层的结构并无特别限定，例如可由聚合物薄膜、金属层、无机层(例如，硅石、氧化钛、氧化锆等无机氧化物层)、有机/无机复合层等构成。
通过使用上述红外线吸收材料分散液，并在透明基材的至少一个面上形成包含红外线吸收材料的涂层，能够制造本实施方式的红外线吸收透明基材。以下就其具体工序的构成例进行说明。
首先，在上述红外线吸收材料分散液中添加粘合剂，获得涂液。
将获得的涂液涂敷于透明基材的至少一个表面，涂敷之后，使溶剂蒸发并以规定方法使粘合剂硬化，能够形成介质中分散有所述红外线吸收材料的涂层。
作为粘合剂，例如可以根据目的选择紫外线硬化性树脂(UV硬化性树脂)、热硬化性树脂、电子束硬化性树脂、常温硬化性树脂、热塑性树脂等。作为粘合剂，具体而言，例如可以举出聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride)树脂、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯树脂、乙烯·醋酸乙烯酯共聚体、聚酯树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂、氟树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯缩丁醛(Polyvinyl butyral)树脂。
这些树脂可以单独使用也可以混合使用。上述涂层用粘合剂中，从生产性及装置成本等观点而言，作为粘合剂尤其优选使用紫外线硬化性树脂。
另外，作为粘合剂也可以使用金属烷氧化物(Alkoxide)。作为所述金属烷氧化物，可以举出Si、Ti、Al、Zr等的烷氧化物。使用这些金属烷氧化物的粘合剂，经加热等使之水解·缩聚合，可形成由氧化物膜构成的涂层。
除了上述方法之外，还可以将红外线吸收材料分散液涂敷于作为透明基材的透明薄膜基材或透明玻璃基材上，然后涂敷上述树脂或金属烷氧化物等的粘合剂来形成涂层。
在透明基材上设置涂层时，关于在透明基材表面上涂敷涂液的方法并无特别限定，是能够对包含红外线吸收材料分散液的涂液进行均匀涂敷的方法即可。例如可以举出棒式涂敷法(bar coating)、凹版涂敷法(gravure coating)、喷射涂敷法(spraycoating)、浸渍涂敷法(dip coating)等。
例如，作为粘合剂使用紫外线硬化性树脂，并以棒式涂敷法来涂敷涂液的情况下，为了获得适度的均涂性，选用棒编号适当的线棒(wire bar)，即，使用可获得目标的涂层厚度及红外线吸收材料含量的线棒，将液体浓度及添加剂经适当调整后的涂液涂敷在透明基材上，以形成涂膜。然后，通过干燥除去涂液中包含的溶剂，并照射紫外线使之硬化，由此能够在透明基材上形成涂层。
在此，涂膜的干燥条件根据涂液中的各成分、溶剂种类及使用比率而异，通常可以设定为60℃以上140℃以下的温度、20秒以上10分钟以下的时间。关于紫外线的照射并无特别限定，例如可以适当使用超高压水银灯等的UV曝光机。
此外，可以在形成涂层的前后工序，对透明基材与涂层的密接性、涂敷时的涂膜的平滑性、有机溶剂的干燥性等进行操作。作为所述前后工序，例如可以举出透明基材的表面处理工序、预热(基板的前加热)工序、后热(基板的后加热)工序等，可适宜选择。
关于预热工序及/或后热工序的条件并无特别限定，例如优选加热温度为80℃以上200℃以下、加热时间为30秒以上240秒以下。
关于透明基材上配置的涂层的厚度并无特别限定，优选10μm以下，更优选6μm以下。其理由在于，涂层的厚度为10μm以下时，能够获得充分的铅笔硬度，即具有耐磨擦性，此外，在涂层的溶剂挥散及粘合剂硬化时，还能够抑制透明基材反翘等工程异常的发生。
作为涂层厚度的下限值，从获得充分的红外线吸收效果的观点而言，例如优选为0.5μm以上，更优选为1μm以上。
关于获得的红外线吸收透明基材的光学特性，根据JIS R 3106测定的可见光透射率为70％时，根据JIS R 3106测定的太阳能透射率优选为55％以下。在此，通过调整红外线吸收材料分散液中包含的红外线吸收材料的浓度或涂层膜厚等，能够容易地将红外线吸收透明基材的可见光透射率调整为70％。
涂层中包含的每单位投影面积的红外线吸收材料的含量根据物质而异，对此并无特别限定，从使红外线吸收透明基材具备充分的红外线吸收效果并确保充分的可见光透射率的观点而言，例如优选为0.01g/m2以上10.0g/m2以下。在此，“涂层中包含的每单位投影面积的红外线吸收材料的含量”是指，在红外线吸收透明基材的涂层中，按光透射的每单位面积(m2)，沿其厚度方向上含有的红外线吸收材料的质量(g)。
[实施例]
以下，参照实施例进一步具体说明本发明。然而，本发明并不限定于以下实施例。
在此，首先关于以下实施例、比较例中的评价方法进行说明。
(吸光度)
使用分光光度计(株式会社日立制作所制造型号：U-4100)、光路长1mm的石英玻璃元件(GL sciences株式会社制造)，测定了吸光度。在300nm～2000nm的波长范围内进行了测定。
(体积平均粒径)
根据使用穿透式电子显微镜(FEI Company制造TECNAI G2F20)测定出的粒度分布，求出了体积平均粒径。
以下，关于各实施例、比较例的计算结果、制作条件及评价结果进行说明。
[实施例1]
如以下说明，对硫化镧的能带结构进行了计算、合成及评价。
(能带结构的算出)
对具有NaCl型结构，并包含作为过渡金属的La(镧)及作为所述过渡金属的配体的S(硫)的硫化镧LaS(以下简称为LaS)，基于hybrid-functional法实施了第一原理能带计算。计算出的能带结构如图1所示。
其结果，确认到LaS的费米能量位于可局部满足在X点持最小值的导带最下部的能带的位置，因此是一种导电体，并在W点、L点、Γ点、K点的波数方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的宽能带隙。然而，还确认到导带的底部与价带的上部在X点的波数方向上接近，而具有小于上述能带隙的能带隙，具体而言大致2.0eV的能带隙。另外，算出的等离子体频率为5.3eV。
根据算出的能带结构求出状态密度，分解过渡金属与配体所持各电子轨道的作用，求出了各轨道在状态密度中所占的作用比率。结果如图2所示。在所述能带结构中，导带的底部主要由作为过渡金属的La的d电子构成，价带的上部主要由作为配体的S的P电子构成。即，在导带下部形成过渡金属La的d轨道所占有的能带，在价带上部形成配体S的p轨道所占有的能带。
接下来，根据上述式(B)，求出所获得的能带结构中从能量低于费米能量的价带向能量高于费米能量的导带的直接迁移，从而算出了理论介电函数的虚部ε2中的洛伦兹项的作用部分ε2 lorentz。并且，利用根据上述第一原理计算获得的等离子体频率Ωp及缓和常数γ，根据上述式(C)，求出了理论介电函数的虚部ε2中的德鲁德项的作用部分ε2 drude。然后，对洛伦兹项的作用部分ε2 lorentz及德鲁德项的作用部分ε2 drude进行加算，求出了理论介电函数的虚部ε2。理论介电函数如图3所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为2.6。另外确认到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为1.3，且无极大值。
(LaS的合成、评价)
在保持氮气(N2)氛围的手套箱(glove box)中，按1：1的摩尔比秤取了三硫化二镧(La2S3)粉末与单体镧(La)粉末，并进行了充分混合。接下来，将混合试料封入保持氩(Ar)氛围的电弧熔炼(arc melting)气室内，进行电弧熔炼处理，经过下式表示的反应，获得了LaS的试料。
La2S3+La→3LaS
通过粉末XRD测定，确认到所获得的试料实质上是LaS单相。
将包含LaS粉末10质量份、作为分散剂的Disperbyk-110(BYK Chemie制造，磷酸聚酯化合物)10质量份、作为液体状介质的有机溶剂甲苯80质量份的混合物，与
Figure GDA0001947459790000231
的ZrO2珠粒一同封入玻璃制的样品瓶中。然后，将所述样品瓶设置在涂料振动器中，进行处理直至体积平均粒径成为27nm，由此获得了甲苯中分散包含有LaS微粒子的红外线吸收材料分散液。
使用甲苯稀释所述红外线吸收材料分散液并进行超音波处理之后，使用分光光度计测定了吸光度。其结果确认到，实施例1的LaS微粒子的红外线吸收材料分散液，对相当于近红外光区域的820nm具有强吸收作用，在可见光区域不具吸收峰值。因此可知，LaS是一种具有可见光透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料，其作为红外线吸收材料具有高性能。
使用粒度分布计测定所述红外线吸收材料分散液的平均粒径的结果，体积平均粒径为27nm。
[实施例2]
如以下说明，对硒化钕的能带结构进行了计算、合成及评价。
(能带结构的算出)
对具有NaCl型结构，并包含作为过渡金属的Nd(钕)及作为所述过渡金属的配体的Se(硒)的一硒化钕NdSe(以下简称为NdSe)，与实施例1同样，实施了基于hybrid-functional法的第一原理能带计算。获得的能带结构如图4所示。
其结果，确认到NdSe是一种导电体，在W点、L点、Γ点、K点的波数方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的宽能带隙。还确认到，导带的底部与价带的上部在X点的波数方向上接近，而具有小于上述能带隙的能带隙，具体而言大致1.9eV的能带隙。另外，算出的等离子体频率为5.4eV。
与实施例1同样，根据所述能带结构求出状态密度，并分解了过渡金属与配体所持各电子轨道的作用，求出了各轨道在状态密度中所占的作用比率。结果如图5所示。在所述能带结构中，导带的底部主要由作为过渡金属的Nd的d电子构成，价带的上部主要由作为配体的Se的p电子构成。即，在导带下部形成过渡金属Nd的d轨道所占有的能带，在价带上部形成配体Se的p轨道所占有的能带。
接下来，与实施例1同样，求出了理论介电函数的虚部ε2。理论介电函数如图6所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为2.4。另外确认到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为1.4，且无极大值。
(NdSe的合成、评价)
在保持氮气氛围的手套箱中，按1：1的摩尔比秤取单体的钕(Nd)粉末与单体的硒(Se)粉末，并充分进行了混合。然后，将混合试料封入保持氩气氛围的电弧熔炼气室内，进行了电弧熔炼处理，经过下式所表示的反应，获得了NdSe试料。
Nd+Se→NdSe
经粉末XRD测定，确认到所获得的试料实质上是NdSe单相。
将包含NdSe粉末10质量份、作为分散剂的AJISPER PB-822(Ajinomoto Fine-Techno制造，具有胺基的高分子分散剂)5质量份、作为液体状介质的有机溶剂甲苯85质量份的混合物，与
Figure GDA0001947459790000241
的ZrO2珠粒一同封入玻璃制的样品瓶中。然后，将所述样品瓶设置在涂料振动器中进行处理，直至体积平均粒径成为35nm，获得了甲苯中分散含有NdSe微粒子的红外线吸收材料分散液。
用甲苯稀释所述红外线吸收材料分散液并进行超音波处理之后，与实施例1同样，使用分光光度计测定了吸光度。其结果，确认到实施例2的NdSe微粒子的红外线吸收材料分散液对作为近红外光区域的800nm具有强吸收作用，在可见光区域不具吸收峰值。因此可知，NdSe是一种具有可见光透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料，其作为红外线吸收材料具有较高性能。
使用粒度分布计测定所述红外线吸收材料分散液的平均粒径的结果，体积平均粒径为35nm。
[实施例3]
如以下说明，对六硼化钇钙的能带结构进行了计算、合成及评价。
(能带结构的算出)
对具有CaB6型结构，并包含作为过渡金属的Y(钇)、作为所述过渡金属的配体的Se(硒)及并非过渡金属的金属元素Ca(钙)的六硼化钇钙Y0.5Ca0.5B6(以下简称为Y0.5Ca0.5B6)，与实施例1同样，进行了基于hybrid-functional法的第一原理能带计算。获得的能带结构如图7所示。
其结果，确认到Y0.5Ca0.5B6是一种导电体，在L点、Γ点的波数方向上具有3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的宽能带隙。还确认到，导带的底部与价带的上部在W点的波数方向上接近，具有小于上述能带隙的能带隙，具体而言大致为0.7eV的能带隙。在K点的波数方向上也具有小于上述能带隙的能带隙，具体而言1.9eV的能带隙。此外，还确认到导带的底部与价带的上部在X点的波数方向上交叉。另外，算出的等离子体频率为4.0eV。
与实施例1同样，根据所述能带结构求出状态密度，并分解了过渡金属与配体所持各电子轨道的作用，求出了状态密度中各轨道所占的作用比率。结果如图8所示。在图8中，省略了状态密度中轨道所占作用比率低的轨道。在所述能带结构中，导带的底部主要由作为过渡金属的Y的d电子构成，价带的上部主要由作为配体的B的p电子及作为过渡元素的Y的d电子混成。即，在导带下部形成过渡金属Y的d轨道所占有的能带，在价带上部形成配体B的p轨道及过渡元素Y的d轨道混成占有的能带。
接下来，与实施例1同样，求出了理论介电函数的虚部ε2。理论介电函数如图9所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为3.4。另外确认到，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为1.3，且不具极大值。
(Y0.5Ca0.5B6的合成、评价)
按1：2：12：41摩尔比秤取了三氧化钇(Y2O3)粉末、氧化钙(CaO)粉末、氧化硼(B2O3)粉末及炭素(C)粉末(炭黑粉末)，并进行了充分混合。接下来，将混合试料放入坩埚中，设置成保持真空氛围的烧结炉，并使炉内升温至2000℃进行了1小时热处理，经过下式所表示的反应，获得了Y0.5Ca0.5B6试料。
Y2O3+2CaO+12B2O3+41C→4Y0.5Ca0.5B6+41CO
经粉末XRD测定，确认到所获得的试料实质上是Y0.5Ca0.5B6单相。
将包含Y0.5Ca0.5B6粉末10质量份、作为分散剂的Disperbyk-2155(BYK Chemie制造，作为与颜料持亲和性的官能基具有胺基的高分子分散剂)5质量份、作为液体状介质的有机溶剂甲苯85质量份的混合物，与
Figure GDA0001947459790000261
的ZrO2珠粒一同封入玻璃制的样品瓶中。然后，将所述样品瓶设置在涂料振动器中进行处理，直至体积平均粒径成为39nm，获得了甲苯中分散含有Y0.5Ca0.5B6微粒子红外线吸收材料分散液。
用甲苯稀释所述红外线吸收材料分散液并进行超音波处理之后，与实施例1同样，使用分光光度计测定了吸光度。其结果确认到，实施例3的Y0.5Ca0.5B6微粒子的红外线吸收材料分散液对作为近红外光区域900nm具有强吸收作用，在可见光区域不具吸收峰值。因此可知，Y0.5Ca0.5B6是一种具有可见光透明性及近红外线吸收性的红外线吸收材料，其作为红外线吸收材料具有较高性能。
使用粒度分布计测定所述红外线吸收材料分散液的平均粒径的结果，体积平均粒径为39nm。
[比较例1]
如以下说明，对氮化铝的能带结构进行了计算、评价。
(能带结构的算出)
对具有金红石(Rutile)型结构的氮化铝AlN(以下简称为AlN)，与实施例1同样，进行了基于hybrid-functional法的第一原理能带计算。获得的能带结构如图10所示。
从其结果可知，AlN是一种绝缘体，在全波数方向上具有能带隙为3.0eV以上，尤其是3.3eV以上的能带结构。即，在任何波数方向上，没有能带隙均接近到小于3.3eV的情况，更没有接近到小于3.0eV的情况。另外，算出的等离子体频率为0.0eV。
然后，与实施例1同样，根据能带结构算出了理论介电函数。理论介电函数如图11所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为0.02。另外，在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为0.02。
(AlN的评价)
将包含AlN微粒子10质量份、作为分散剂的Disperbyk-110 10质量份、作为液体状介质的有机溶剂甲苯80质量份的混合物，与
Figure GDA0001947459790000271
的ZrO2珠粒一同封入玻璃制的样品瓶中。然后，将所述样品瓶设置在涂料振动器中，进行处理直至体积平均粒径成为20nm，获得甲苯中分散含有AlN微粒子的分散液。
用甲苯稀释所述分散液并进行超音波处理之后，与实施例1同样，使用分光光度计测定了吸光度。其结果表明，比较例1的AlN微粒子的分散液对近紫外光区域具有吸收作用，但对近红外光区域完全不具吸收作用。
[比较例2]
如以下说明，对二硅化钛的能带结构进行了计算、评价。
(能带结构的算出)
对具有TiSi2型结构的二硅化钛TiSi2(以下简称为TiSi2)，与实施例1同样，进行了基于hybrid-functional法的第一原理能带计算。然后，与实施例1同样，根据能带结构算出了介电函数。获得的能带结构如图12所示。
其结果，TiSi2是一种导电体，但在特定的波数方向未见价带的上部与导带的下部交叉或接近。即，在费米能级的上下，价带与导带的能带连接，其具有无法明确指出“价带的上部”与“导带的下部”的金属性能带结构。另外，算出的等离子体频率为5.1eV。
然后，与实施例1同样，根据能带结构算出了理论介电函数。理论介电函数如图13所示。在光子能1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为19.2。在光子能1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2的最大值为18.6。
(TiSi2的评价)
将包含TiSi2微粒子10质量份、作为分散剂的Disperbyk-2155(BYK Chemie制造，作为与颜料持亲和性的官能基具有胺基的高分子分散剂)5质量份、作为液体状介质的有机溶剂甲苯85质量份的混合物，与
Figure GDA0001947459790000281
的ZrO2珠粒一同封入玻璃制的样品瓶中。然后，将所述样品瓶设置在涂料振动器中进行处理，直至体积平均粒径成为23nm，获得了甲苯中分散含有TiSi2微粒子的分散液。
用甲苯稀释所述分散液并进行超音波处理之后，与实施例1同样，使用分光光度计测定了吸光度。其结果表明，比较例2的TiSi2微粒子的分散液在近红外光区域具有极弱的吸收性，而在可见光区域具有大的吸收性，对可见光并无充分的透明性。
(实施例与比较例的结果总结)
根据以上的实施例、比较例的结果，确认到实施例1、2及3的红外线吸收材料不同于比较例1、2的材料，作为红外线吸收材料具有较高性能。
关于其理由认为，实施例1、2及3中使用的材料包含过渡金属及具有规定元素的过渡金属的配体，且具有如下能带结构、等离子体频率。
首先，在导带下部形成导带下部带，所述导带下部带是过渡金属的d轨道所占有的带或过渡金属的d轨道与配体的p轨道混成的带，在价带上部形成价带上部带，所述价带上部带是配体的p轨道所占有的带，或配体的p轨道与过渡金属的d轨道混成的带。
并且，在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，导带下部带与价带上部带接近到小于3.0eV，或，在二波数以下的方向上，导带下部带与价带上部带接近到小于3.0eV且在一波数方向上交叉。另外，在其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。
尤其是在实施例3中，在一个波数方向(X点)上，导带下部带与价带上部带交叉，且，在两个波数方向上，导带下部带与价带上部带接近到小于3.0eV。这种接近的波数方向的光吸收，由于能带隙宽度为大于0eV且3.0eV以下，凭直观预测认为这将构成可见光透射性的较大限制要因，但实际上显示出了高透明性。
其理由如图8所示，导带的底部主要由作为过渡金属的Y的d电子构成，价带的上部主要由作为配体的B的p电子及作为过渡元素的Y的d电子混成。即，构成价带上部的混合轨道中，从构成价带上部的Y的d轨道向构成导带下部的Y的d轨道的迁移因费米黄金定律而受到阻禁，因此，实际上仅会产生极为限定的电子跃迁。从而可认为，交叉的波数周边的电子跃迁非常有限，因此可充分保持材料的可见光透射性。
相对于此，比较例1中使用了能带隙在任一个波数方向上均不接近到小于3.0eV，且等离子体频率为0.0eV的物质。其结果，无法发挥局域表面等离子体共振所致的红外线吸收能。
另外，比较例2中使用的物质，尽管其等离子体频率在2.5eV以上10.0eV以下的范围内，但在特定的波数方向上价带的上部与导带的下部并不交叉或接近，具有价带与导带的能带在费米能级的上下呈一贯连接的金属性能带结构。其结果，在可见光区域具有带间迁移所致的较大吸收，可见光的透明性大为折损。另外，在近红外区域也具有大的介电耗损，因此无法充分发挥局域表面等离子体共振，作为红外线吸收材料依然缺乏充分的性能。
以上，关于红外线吸收材料、红外线吸收材料分散液、红外线吸收材料分散体、红外线吸收材料分散体夹层透明基材、红外线吸收透明基材，根据实施方式及实施例等进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式及实施例等。在权利要求范围所记载的本发明要旨范围内，可进行各种变形、变更。
本申请基于2016年4月1日向日本专利厅提交的专利申请2016-074170号请求优先权，并引用专利申请2016-074170号的全部内容。

Claims (11)

1.一种红外线吸收材料，
其包含1种以上的过渡金属以及所述过渡金属的配体，所述配体是从B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中选择的1种以上的元素，
在导带下部形成导带下部带，所述导带下部带是所述过渡金属的d轨道所占有的带，或是所述过渡金属的d轨道与所述配体的p轨道混成的带，
在价带上部形成价带上部带，所述价带上部带是所述配体的p轨道所占有的带，或是所述配体的p轨道与所述过渡金属的d轨道混成的带，
在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV，
并且，在除了所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV的波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，
等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。
2.一种红外线吸收材料，
其包含1种以上的过渡金属以及所述过渡金属的配体，所述配体是从B、C、N、O、F、Al、Si、P、S、Cl、Se、Te中选择的1种以上的元素，
在导带下部形成导带下部带，所述导带下部带是所述过渡金属的d轨道所占有的带，或是所述过渡金属的d轨道与所述配体的p轨道混成的带，
在价带上部形成价带上部带，所述价带上部带是所述配体的p轨道所占有的带，或是所述配体的p轨道与所述过渡金属的d轨道混成的带，
在作为布里渊区的高对称点的一波数的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带交叉，
并且，在作为布里渊区的高对称点的二波数以下的方向上，所述导带下部带与所述价带上部带接近到小于3.0eV，
并且，在除了所述导带下部带与所述价带上部带交叉及接近到小于3.0eV的波数方向之外的其他波数方向上，具有能带隙为3.0eV以上的宽带隙能带结构，
等离子体频率为2.5eV以上10.0eV以下。
3.根据权利要求1或2所述的红外线吸收材料，其中，
在光子能为1.60eV以上3.30eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2为5.0以下。
4.根据权利要求1或2所述的红外线吸收材料，其中，
在光子能为1.90eV以上2.45eV以下的范围内，理论介电函数的虚部ε2为1.5以下，且无极大值。
5.根据权利要求1或2所述的红外线吸收材料，
其由体积平均粒径为1nm以上500nm以下的粒子构成。
6.一种红外线吸收材料分散液，
其包含根据权利要求1至5中的任一项所述的红外线吸收材料以及液体状介质，
所述液体状介质包含从水、油脂、液体状树脂、塑料用液体状可塑剂中选择的1种以上。
7.一种红外线吸收材料分散体，
其包含根据权利要求1至5中的任一项所述的红外线吸收材料以及热可塑性树脂。
8.根据权利要求7所述的红外线吸收材料分散体，其中，
所述热可塑性树脂是从由聚对苯二甲酸乙二酯树脂、聚碳酸酯树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、聚乙烯树脂、氯乙烯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氟树脂、乙烯·醋酸乙烯酯共聚体及聚乙烯醇缩醛树脂构成的树脂群中选择的1种树脂，
或从所述树脂群中选择的2种以上的树脂的混合物，
或从所述树脂群中选择的2种以上的树脂的共聚体的任一种。
9.根据权利要求7或8所述的红外线吸收材料分散体，其中，
所述红外线吸收材料分散体具有薄片形状、板形状或薄膜形状。
10.一种红外线吸收材料分散体夹层透明基材，其包括：
多个透明基材，以及
根据权利要求7至9中的任一项所述的红外线吸收材料分散体，
所述红外线吸收材料分散体被配置在所述多个透明基材之间。
11.一种红外线吸收透明基材，其包括：
透明基材，以及
根据权利要求7至9中的任一项所述的红外线吸收材料分散体，该红外线吸收材料分散体作为涂层被配置在所述透明基材的至少一个面上。
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