特表 2022-540244 温室用途及びシート構造体の為のＥｕ２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含む分散物、並びにそのようなナノ粒子を含む、温室の為のコーティング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-14

(54)【発明の名称】温室用途及びシート構造体の為のＥｕ２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含む分散物、並びにそのようなナノ粒子を含む、温室の為のコーティング

(51)【国際特許分類】

   C09K 11/64 20060101AFI20220907BHJP

   C09K 11/02 20060101ALI20220907BHJP

   C09K 11/08 20060101ALI20220907BHJP

【ＦＩ】

C09K11/64 ZNM

C09K11/02 Z

C09K11/08 G

C09K11/08 H

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022502015

(86)(22)【出願日】2020-07-13

(85)【翻訳文提出日】2022-03-10

(86)【国際出願番号】 EP2020069807

(87)【国際公開番号】W WO2021009145

(87)【国際公開日】2021-01-21

(31)【優先権主張番号】2023498

(32)【優先日】2019-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NL

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520149445

【氏名又は名称】フィジー グループ ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100085545

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 光夫

(74)【代理人】

【識別番号】100118599

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 博司

(72)【発明者】

【氏名】ファン オフェルベーク，サディク

(72)【発明者】

【氏名】カオ，チャン－チェ

(72)【発明者】

【氏名】スー，チャオ－チュン

(72)【発明者】

【氏名】ペータース，シッコ ヘンリヒス ゴドフリーダス

(72)【発明者】

【氏名】ユング，アナ

【テーマコード（参考）】

4H001

【Ｆターム（参考）】

4H001CA02

4H001CC13

4H001CC15

4H001XA07

4H001XA08

4H001XA13

4H001XA14

4H001YA63

(57)【要約】

元素Ａｌ及び／又はＳｉ並びに元素Ｏ及び／又はＮを含むか又はそれらから本質的になる、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光物質を含む発光層が記載され、ドープされた無機発光材料は、太陽光スペクトルの２００ｎｍ～４００ｎｍのＵＶ領域の放射を、太陽光スペクトルの光合成有効放射（ＰＡＲ：photosynthetically active radiation）領域（４００ｎｍ～７００ｎｍ）に変換し、ここで、該無機発光材料のＳｉ濃度は０～４５原子％、Ａｌ濃度は０～５０原子％、Ｏ濃度は０～７０原子％、Ｎ濃度は０～６０原子％、及びＥｕ^２＋は０．０１～３０原子％から選択される。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

温室用グレージング構造体をコーティングする為の発光ナノ粒子の分散物であって、
有機又は水性媒体及び発光ナノ粒子を含み、
前記ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択される、前記分散物。

【請求項2】

Ｓｉ濃度が１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～５原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００１～３原子％から選択され、又は好ましくは、
Ｓｉ濃度が３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～１原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００５～１原子％から選択される、
請求項１に記載の分散物。

【請求項3】

前記ナノ粒子が、１～１０００ｎｍ、好ましくは１０～８００ｎｍ、より好ましくは２０～６００ｎｍ、の平均サイズを有する、請求項１又は２に記載の分散物。

【請求項4】

前記分散物が、１重量％～８０重量％のナノ粒子、好ましくは５重量％～５０重量％のナノ粒子、より好ましくは１５重量％～３５重量％のナノ粒子、を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項5】

前記有機媒体が、０．５重量％～１０重量％のポリマー添加物を含む有機溶媒（例えば、ヘキサン、エタノール、ヘプタン、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタン）を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項6】

前記水性媒体が、アルカリ水性溶液、例えばアンモニウム溶液又はナトリウム水酸化物溶液を含み、前記アルカリ水性溶液が、１重量％～１０重量％の水系ポリマー添加物を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項7】

前記ナノ粒子の表面が、１以上のタイプのリガンド、例えばステアリン酸、オレイン酸、オクタン酸、オレイルアミン、オクチルアミン、オクタンチオール、トリオクチルホスフィン、に基づいて修飾され、好ましくは前記修飾が、前記ナノ粒子の超音波処理を包含する、請求項１～６のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項8】

前記ナノ粒子の表面が、化学結合形成、例えばシラン化又はエステル化、によって修飾されて、ナノ粒子を、８～１８個の炭素の鎖長を有する１以上の長い有機側鎖に結合する、請求項１～６のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項9】

前記分散物が、無機多孔質ナノ粒子、好ましくは多孔質酸化ケイ素ナノ粒子、を更に含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の分散物。

【請求項10】

温室の為の透明プラスチックシートであって、
透明ポリマー物質、及び前記ポリマー物質中に分散された、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含み、
前記ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択され、又は好ましくは、
Ｓｉ濃度が１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～５原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００１～３原子％から選択され、又はより好ましくは、
Ｓｉ濃度が３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～１原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００５～１原子％から選択される、
前記透明プラスチックシート。

【請求項11】

該シートの厚さは、１～１０００マイクロメートル、好ましくは１０～５００ｍｍ、より好ましくは４０～１２０マイクロメートル、から選択される、請求項１０に記載の透明プラスチックシート。

【請求項12】

温室の為の発光グレージング構造体であって、
グレージング構造体、
前記グレージング構造体の表面の少なくとも一部に備えられたコーティング
を含み、
前記コーティングが、透明ポリマー物質、及び前記ポリマー物質中に分散された、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含み、
前記ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択され、又は好ましくは、
Ｓｉ濃度が１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～５原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００１～３原子％から選択され、又はより好ましくは、
Ｓｉ濃度が３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～１原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００５～１原子％から選択される、
前記発光グレージング構造体。

【請求項13】

前記コーティングの厚さが、１０～２００マイクロメートル、好ましくは２０～１８０マイクロメートル、より好ましくは５０～１５０マイクロメートル、から選択される、請求項１１に記載の発光グレージング構造体。

【請求項14】

請求項１０～１３のいずれか１項に記載の発光グレージング構造体又は発光シートを含む温室。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温室用途の為のＥｕ^２＋発光性無機ナノ粒子、特に、排他的ではないが、温室コーティングの為のＥｕ^２＋発光性無機ナノ粒子、Ｅｕ^２＋発光性無機ナノ粒子を含む分散物、そのような粒子を含む透明シート構造体及びそのようなナノ粒子コーティングを含むグレージング構造体、並びに該Ｅｕ^２＋発光性無機ナノ粒子を合成する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

温室は、植物及び作物を効率的に生育させる為の制御された気候環境を提供する。温室に入る太陽光を制御し、最適化する為に、温室の一部であるグレージング構造体又はプラスチック透明シートをコーティングする為に使用されることができる、様々なタイプのコーティングが開発されてきた。様々な光学特性を有する様々な顔料コーティング、例えば光選択的（photo-selecting）反射コーティング又は拡散コーティングが、温室に入る光を制御する為に入手可能である。典型的に、これらのコーティングは、スプレーコーティングされ、季節及び／又は生育させられる植物のタイプに応じて様々なコーティングが使用されうるように、除去されることができる。そのようなコーティングの例は、国際公開第２０１８／１６９４０４号パンフレットに記載されており、該パンフレットは、顔料、例えばチョーク又は酸化チタンを含む、温室の為の除去可能なコーティングを記載する。そのような顔料分散物に基づいて、夏の間、温室のグレージングは、植物が高レベルのＩＲ放射（IR radiation）に対して敏感である場合には、赤外線反射コーティングでスプレーコーティングされうる。同様に、遮光効果を除去し、温室内の植物を太陽光に均一に曝露する為に、拡散コーティングが使用されうる。

【0003】

従来技術においては、発光物質（luminescent materials）に基づいて、温室への光の接続を更に改善することが示唆されてきた。典型的に、これらの材料は、発光粒子を含む透明プラスチックシートを包含する。そのような材料は、電磁スペクトルの放射の一部（又は複数部分）を、該放射のより有効な使用の為に異なる波長に変換する為に、最適化されうる。例えば、温室のグレージング構造体上に発光性コーティングとして適用された発光スペクトル下方変換層は、作物にとって有害になることが多いＵＶ光（１００ｎｍ～４００ｎｍ）を、植物の生育を刺激するＰＡＲ領域内の光に変換することによって、太陽スペクトルと作物の光合成有効放射（ＰＡＲ：photosynthetically active radiation）領域（４００ｎｍ～７００ｎｍ）との間のスペクトルミスマッチを低減することにより、作物の生育を増強することができる。温室内で実る様々な野菜について、ＰＡＲ領域の光の１％の増大は、植物生産を約１％増大しうる。従って、そのような発光物質は、多大な経済的潜在可能性を有しうる。

【0004】

温室の為の発光物質の例は、米国特許出願公開第２０１７０２８８０８０号明細書に記載されている。この従来技術の文書は、太陽スペクトルの複数部分を吸収し、吸収された光子のエネルギーを使用して波長６００～６９０ｎｍの光子を放出する為に、蛍光有機顔料、例えばＬｕｍｏｇｅｎ ３０５を有するポリマー層を含む、温室の為の発光性コーティングの例を記載する。該発光性コーティングはまた、植物の生育及び開花にとって必要な太陽スペクトルの大部分（４００～約６４０ｎｍ）に吸収する。温室の為の発光物質の他の例は、ＮＬ１０１７０７７及びＮＬ２００２５７７に記載されており、該文書は、ＵＶ又はＩＲの一部を可視光に変換することができる、無機リン光体、特にＹ_２Ｏ_３ベースのリン光体を含む、温室の為のプラスチック箔を記載する。

【0005】

しかしながら、現在、大規模温室用途の為のそのような発光物質は、市場で入手することができない。このことは主に、該発光物質が、ＰＡＲ領域において重複する吸収スペクトル及び発光スペクトルを有することが理由である。より一般的には、温室用途の為の既知の発光リン光体、特に色素が更に、励起（excitation）スペクトルと発光（emission）スペクトルとの重複に起因して光子を実質的に喪失し、それによってこれらの物質は、大規模な商業的用途に好適なものにならない。そのような用途について、該コーティングは、ＵＶスペクトルの複数部分を可視光に効率的に変換することができるだけでなく、低毒性、化学的に安定、環境に優しい、安価である、大規模生成に好適である等の、他の特性も満たすべきである。Ｌｕｍｏｇｅｎ ３０５又は該Ｙ_２Ｏ_３ベースのリン光体等の前述の発光粒子は、これらの要件を満たしていない。最後に、該物質はまた、ＰＡＲ領域において有利な光学特性、例えば低後方散乱／反射防止特性、を有するべきである。

【0006】

従って前述のことから、従来技術では、温室の為の改善された発光性無機粒子ベースのコーティングが必要である。特に、全ＰＡＲ領域に広帯域ＵＶ吸収及びルミネセンス発光を示し（ここで、該吸収スペクトル及び該発光スペクトルは重複しない）、ＰＡＲ領域において透明（非吸収性）であり、高い発光量子効率（すなわち、放出された光子（emitted photon）と吸収された光子（absorbed photon）との比）を示す、改善された発光性無機粒子ベースのコーティングが必要である。加えて、温室用途にとって好適な、耐久性、硬度、色の安定性及び光学的散乱特性を包含する光学的特性及び構造的特性を有する、温室の為の改善された無機粒子ベースのコーティングが必要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の目的は、従来技術で知られている欠点の少なくとも１つを低減又は排除することである。第１の観点において、本発明は、温室用グレージング構造体をコーティングする為の発光ナノ粒子の分散物であって、有機又は水性媒体及び発光ナノ粒子を含み、該ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択される、上記分散物に関する。

【0008】

一つの実施態様において、Ｓｉ濃度は１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度は０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度は５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度は０．１～５原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度は０．０００１～３原子％から選択されうる。

【0009】

別の実施態様において、Ｓｉ濃度は３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度は０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度は５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度は０．１～１原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度は０．０００５～１原子％から選択されうる。

【0010】

一つの実施態様において、該ナノ粒子は、１～１０００ｎｍ、好ましくは１０～８００ｎｍ、より好ましくは２０～６００ｎｍ、の平均サイズを有しうる。

【0011】

一つの実施態様において、該分散物は、１重量％～８０重量％のナノ粒子、好ましくは５重量％～５０重量％のナノ粒子、より好ましくは１５重量％～３５重量％のナノ粒子、を含みうる。

【0012】

一つの実施態様において、該有機媒体は、０．５重量％～１０重量％のポリマー添加物を含む有機溶媒（例えば、ヘキサン、エタノール、ヘプタン、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタン）を含みうる。

【0013】

一つの実施態様において、該水性媒体は、アルカリ水性溶液、例えばアンモニウム溶液又はナトリウム水酸化物溶液を含み得、該アルカリ水性溶液は、１重量％～１０重量％の水系ポリマー添加物を含む。

【0014】

一つの実施態様において、該ナノ粒子の表面は、１以上のタイプのリガンド、例えばステアリン酸、オレイン酸、オクタン酸、オレイルアミン、オクチルアミン、オクタンチオール、トリオクチルホスフィン、に基づいて修飾され得、好ましくは該修飾が、該ナノ粒子の超音波処理を包含する。

【0015】

一つの実施態様において、該ナノ粒子の表面は、化学結合形成、例えばシラン化又はエステル化、によって修飾されて、ナノ粒子を、８～１８個の炭素の鎖長を有する１以上の長い有機側鎖に結合しうる。

【0016】

一つの実施態様において、該分散物は、無機多孔質ナノ粒子、好ましくは多孔質酸化ケイ素ナノ粒子、を更に含みうる。

【0017】

更なる観点において、本発明は、温室の為の透明プラスチックシートであって、透明ポリマー物質、及び該ポリマー物質中に分散された、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含み、該ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択される、上記透明プラスチックシートに関しうる。

【0018】

一つの実施態様において、Ｓｉ濃度は１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度は０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度は５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度は０．１～５原子％から選択され、Ｅｕ^２＋濃度は０．０００１～３原子％から選択されうる。

【0019】

一つの実施態様において、Ｓｉ濃度は３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度は０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度は５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度は０．１～１原子％から選択され、Ｅｕ^２＋濃度は０．０００５～１原子％から選択される。

【0020】

更なる観点において、該シートの厚さは、１～１０００マイクロメートル、好ましくは１０～５００ｍｍ、より好ましくは４０～１２０マイクロメートル、から選択されうる。

【0021】

更なる観点において、本発明は、温室の為の発光グレージング構造体であって、グレージング構造体、及び該グレージング構造体の表面の少なくとも一部に備えられたコーティングを含み、該コーティングが、透明ポリマー物質、及び該ポリマー物質中に分散された、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光ナノ粒子を含み、該ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択され、又は好ましくは、Ｓｉ濃度が１５～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．００１～１２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～５原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００１～３原子％から選択され、又はより好ましくは、Ｓｉ濃度が３０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０．０１～２原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０．１～１原子％から選択され、及びＥｕ^２＋濃度が０．０００５～１原子％から選択される、上記発光グレージング構造体に関する。

【0022】

一つの実施態様において、該コーティングの厚さは、１０～２００マイクロメートル、好ましくは２０～１８０マイクロメートル、より好ましくは５０～１５０マイクロメートル、から選択されうる。

【0023】

第１の観点において、本発明は、温室の為のＥｕ^２＋でドープされた無機発光物質、特にＥｕ^２＋発光ナノ粒子及びマイクロ粒子コーティング、並びにそのようなナノ粒子コーティングを含む、温室の為のグレージング構造体及び透明シート構造体に関しうる。該発光粒子は、元素Ａｌ及び／又はＳｉ並びに元素Ｏ及び／又はＮを含みうるか又はそれらから本質的に構成されうる。これらの発光粒子は、２００ｎｍ～４００ｎｍのスペクトルのＵＶ領域の太陽放射（solar radiation）を、４００ｎｍ～７００ｎｍの光合成有効放射（ＰＡＲ：photosynthetically active radiation）領域の放射に変換する為に最適化される。一つの実施態様において、該ナノ粒子は、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度は０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度は０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度は５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度は０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋は０．０００１～５原子％から選択される。

【0024】

簡潔にする為に、本開示において、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ（ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋）ナノ粒子及びマイクロ粒子物質への言及は、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ、並びにＥｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯ、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＮ、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＯＮ、Ｅｕ^２＋でドープされたＡｌＯＮ、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＯ_２等を包含する。従って、該ＳｉＡｌＯＮ物質は、中性単位ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ及びＳｉ_３Ｎ_４の線形結合、すなわち^＊ＳｉＯ_２＋ｂ^＊Ａｌ_２Ｏ_３＋ｃ^＊ＡｌＮ＋ｄ^＊Ｓｉ_３Ｎ_４（ここで、ａ、ｂ、ｃ及びｄは、互いに独立な全ての値（０及び非整数を含む）をとることができる）として説明されることができる、任意のＳｉＡｌＯＮ化学量論量を含みうる。

【0025】

該Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ粒子は、温室用グレージング構造体及びプラスチックシートの為の発光下方変換コーティングにおいて使用されうる。加えて、該Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ粒子は、プラスチック透明シート構造体に分散させられて、粒子が分散しているシート材料を形成しうる。更に、該Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ粒子は、広帯域ＵＶ吸収、ＰＡＲ領域内のルミネセンス発光、ＰＡＲ領域の光子について透明であること（非吸収性）、重複していない吸収スペクトルと発光スペクトル、及び高い発光量子効率（ＬＱＥ：luminescent quantum efficiency）、すなわち、放出された光子と吸収された光子との比を包含する、有利な発光特性を有する。加えて、該粒子は、温室用グレージング構造体と適合性がある、光学的、構造的、及び機械的特性を有する。例えば、一つの実施態様において、発光ナノ粒子コーティングは、散乱しないか、又は少なくとも低散乱特性を有しうる。別の実施態様において、ミクロンサイズの発光粒子コーティングは、光拡散特性を有する。

【0026】

該発光変換物質は、特に、光学的構造体、例えば温室の為のグレージング構造体及びシート構造体、の為の、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮナノ粒子に好適である。

【0027】

Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮナノ粒子の光学特性は、温室の為の、グレージング構造体及びプラスチックシート構造体の為の発光性コーティングに理想的な一組の特徴を有する。該発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子は、ＵＶ領域における強力な吸収及びＰＡＲ領域における射出を有し、吸収領域の重複が全くないか又は少なくとも殆どなく、発光量子効率（ＬＱＥ）はほぼ１である。加えて、該ナノ粒子は、耐久性に関して、例えば、化学的安定性、熱安定性、硬度及び色の安定性を包含する優れた特性を有する。

【0028】

一つの実施態様において、該Ｅｕ^２＋発光ナノ粒子は、元素Ａｌ及び／又はＳｉ並びに元素Ｏ及び／又はＮから実質的に構成され、ここで、語 から実質的に構成される、とは、該物質が、０．１％以下の量のごく微量の他の元素を含みうることを意味する。更なる実施態様において、該Ｅｕ^２＋発光物質は、元素Ａｌ及び／又はＳｉ及び元素Ｏ及び／又はＮから構成され、又は元素Ａｌ、Ｓｉ、Ｏ、Ｎから構成される。

【0029】

該発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子は、ＳｉとＡｌとの比、及び／又はＯとＮとの比を変えることによって、可視スペクトルに広範な同調範囲の発光を提供する。更なる実施態様において、発光はまた、Ｅｕ^２＋の濃度に基づいて調整されうる。その結果として、発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質の広範囲な組成が存在し、該組成は、青色から赤色までの範囲（４００ｎｍ～７００ｎｍ）の放射に対応し、これらの発光物質を、温室農場主の必要に該射出波長を適合させるのに理想的なものにする。

【0030】

この範囲のＳｉに富んだ組成は、２００～４００ｎｍのＵＶ範囲の光子を吸収し、ＰＡＲ領域の光子を放射する、高ＩＱＥを有する発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子をもたらす。

【0031】

前述の発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質は、光学的構造体、例えば温室の為のグレージング構造体、例えばこれらの物質でコーティングされたガラス板状物を包含する上記の温室の為のグレージング構造体、において使用されうる。

【0032】

一つの実施態様において、該ガラス板状物は、高ヘイズ度（haze factor）を有する、透明度が高い拡散型ガラスシートでありうる。一つの実施態様において、拡散型ガラス板状物は、９０％よりも高い光透過率且つ７０％よりも高いヘイズ度を有しうる。例えば、ガラス材料は、該ガラス板状物を通過する光を散乱させる為に、光学的散乱中心及び／又はテクスチャを有する１以上の表面を含みうる。このように、該Ｅｕ^２＋ドーパントによって生成された発光放射及び該光学的構造体を通過する入射太陽放射（incoming solar radiation）は、複数の方向に散乱させられ、それによって光による作物の生育の為に拡散された光を生じる。

【0033】

光の散乱は、該ガラス板状物の片面又は両面にパターンを形成するか又はテクスチャをもたせることによって、達成されうる。従って、一つの実施態様において、該ガラス板状物の少なくとも１つの表面は、複数の方向に光を散乱させる為のパターン及び／又はテクスチャを含みうる。

【0034】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光層は、発光放射及び入射太陽放射を複数の方向に散乱させる為の拡散型コーティングとして構成されうる。その場合、該発光粒子ベースのコーティングにおいて、該粒子は、ミクロンサイズのＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子である。

【0035】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質は、拡散型コーティング内及び／又はその一部に統合されうる。

【0036】

一つの実施態様において、反射防止（ＡＲ）構造体は、発光物質へのＵＶ及び太陽光の最適な接続の為に、ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質に備えられうる。

【0037】

一つの実施態様において、該ＡＲ構造体は、２つ以上の誘電性の層を含み得、該誘電性の層の厚さ及び屈折率は、該発光層にＵＶ及びＰＡＲを接続させる為のＡＲ構造体を形成するように選択されうる。一つの実施態様において、該ＡＲ構造体は、透明基体上の発光性コーティングに備えられており、且つ該発光層にＵＶ及びＰＡＲを接続させる為に最適化されうる。

【0038】

一つの実施態様において、該発光層は、約１．５の屈折率を有するガラス板状物に備えられうる。別の実施態様において、ガラス板状物の代わりに、透明ポリマーベースの板状物が使用されうる。

【0039】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質は、粒子、例えばナノ粒子として合成されうる。これらの粒子は、バインダー材料（有機バインダー又は無機バインダー、例えば、ＳｉＯ_２等）に（単）分散させられ、透明基体上のコーティングとして適用されうる。一つの実施態様において、該ナノサイズの粒子は、１ｎｍ～７００ｎｍの平均粒径を有しうる。ナノサイズの粒子の使用は、ＬＣＬ効率を低減する場合がある光散乱を排除しうるか又は少なくとも最小限に抑えうる。

【0040】

更なる観点において、本発明は、第１の表面、第２の表面及び両面を有する透明基体、並びに該透明基体の該第１の表面及び／又は該第２の表面の少なくとも一方に備えられた少なくとも１つの発光層を含む光学的構造体であって、該発光層が、元素Ａｌ及び／又はＳｉ並びに該元素Ｏ及び／又はＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光物質を含み、該ドープされた無機発光物質が、太陽スペクトルの２００ｎｍ～４００ｎｍのＵＶ領域の放射を、太陽スペクトルの光合成有効放射（ＰＡＲ）領域（４００ｎｍ～７００ｎｍ）に変換し、該ナノ粒子が、Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮを含むか又はそれから本質的に構成され、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、及びＥｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択される、上記光学的構造体に関しうる。

【0041】

一つの実施態様において、該少なくとも１つの透明基体は、無機の透明基体、例えばガラス基体、であり得、又は該透明基体は、ポリマーベースの透明基体である。

【0042】

一つの実施態様において、該少なくとも１つの透明基体は、高ヘイズ度を有し、好ましくは、該透明基体は、高ヘイズ度を有する拡散型の透明基体であり、該高ヘイズ度は、７０％よりも高く、好ましくは８０％よりも高く、より好ましくは９０％よりも高く、及び／又は該発光層は、低ヘイズ度を有し、該低ヘイズ度は、２０％よりも低く、好ましくは１０％よりも低く、より好ましくは２％よりも低い。

【0043】

一つの実施態様において、該少なくとも１つの発光層は、該Ｅｕ^２＋でドープされた無機発光物質のナノ粒子を含み得、好ましくは、該ナノ粒子は、１ｎｍ～７００ｎｍ、好ましくは２ｎｍ～５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ～４００ｎｍ、更により好ましくは１０ｎｍ～３００ｎｍ、の平均サイズを有する。

【0044】

一つの実施態様において、該少なくとも１つの発光層は、非晶質層又はナノ結晶層である。

【0045】

一つの実施態様において、該透明基体は、低ヘイズ度を有し得、該低ヘイズ度は、２０％よりも低く、好ましくは１０％よりも低く、より好ましくは２％よりも低く、及び／又は該少なくとも１つの発光層は、高ヘイズ度を有し得、該高ヘイズ度は、７０％よりも高く、好ましくは８０％よりも高く、又はより好ましくは９０％よりも高い。

【0046】

一つの実施態様において、該発光層は、ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋マイクロ粒子を含み得、好ましくは、該マイクロ粒子は、０．７～２００ミクロン、好ましくは０．８～１００ミクロン、より好ましくは１～３０ミクロン、の平均サイズを有する。

【0047】

一つの実施態様において、該光学的構造体は、光を該光学的構造体に接続させる為に、反射防止ＡＲコーティング、好ましくは多層ＡＲコーティング、を更に含み得、好ましくは、該ＡＲコーティングは、該発光層に備えられており、又は該発光層は、該ＡＲコーティングの一部であるか、若しくは該ＡＲコーティングに包埋されている。

【0048】

一つの実施態様において、該光学的構造体は、少なくとも１つの光電池に光学的に接続させられ、好ましくは該光学的構造体の両面の一方に光学的に接続させられうる。

【0049】

更なる観点において、本発明は、本願の実施態様のいずれかによる光学的構造体を備えている、温室の為の窓アセンブリに関しうる。

【0050】

一つの実施態様において、高屈折率のＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質、例えばＳｉＡｌＮ：Ｅｕ^２＋発光物質は、粒子、例えば１００～３００ｎｍの平均寸法を有するナノ粒子として合成されうる。これらの粒子は、低屈折率材料の透明基体、例えばガラス等、の表面に、低密度に分布させられうる。ここで低密度に分布させられる、とは、粒子間の平均距離が２００～７００ｎｍであることを意味する。そのような低密度に分布させられた発光ナノ粒子は、ＰＡＲ領域の光の為の広帯域反射防止コーティングを形成しうる。

【0051】

従って、該発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質は、様々なやり方で、反射防止構造体又はコーティングを形成しうるか又はその一部でありうる。例えば、相対的に多量のＳｉ（３２原子％＞）及びＯ_２（６４原子％＞）を含む（高いＬＱＥを有する発光物質に対応する）、発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質組成物は、１．５１（ガラス）よりも低い屈折率を有することができ、それは、該組成物を、反射防止コーティングとして好適なものにする。

【0052】

代替的には、該発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質は、交互に存在する高屈折率及び低屈折率ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋組成物を有する多層誘電性ＡＲの積み重ね（stack）に組み込まれうる。更に、該物質は、相対的に高屈折率の２００～７００ｎｍのナノ粒子を、ナノ粒子コーティングとして低屈折率基体（例えば、ガラス基体）上に配置することによって使用されることができ、それによって、該ナノ粒子コーティングは、広帯域反射防止特性を有するプラズモン共鳴構造体を形成する。

【0053】

一つの実施態様において、屈折率整合有機バインダー（例えば、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＶＢ、ＰＶＡ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＶＰ、エポキシ樹脂、シリコーン、ＰＳ、ＰＭＡ誘導体等）は、該ナノサイズの粒子の為の透明バインダー材料として使用されうる。該コーティングの（単）分散前駆体は、湿式コーティング技術、例えばスプレーコーティング、ロール・ツー・ロールコーティング、ディップコーティング、ドクターブレードコーティング、ブラシコーティング、スピンコーティング等、を使用して、透明な（クリアな拡散型）基体上に適用されうる。

【0054】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質は、ミクロンサイズの粒子として合成されうる。これらの粒子は、バインダー材料中に（単）分散させられ、透明基体上のコーティングとして適用されうる。該ミクロンサイズの粒子は、直径０．７～１６μｍの平均粒径を有しうる。該粒子は、植物の生長にとって有益な、太陽照射（solar irradiation）及びルミネセンス発光（luminescent emission）の拡散を促進しうる。該光の拡散は、入射光を均一に分布させることができ、このことは、複数の利点、例えば改善された作物収量、より多い葉数、より低い収穫温度及びより短い収穫時間、を有する。このように、該ミクロンサイズの発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、光変換層及び光拡散層（光散乱層）の両方として作用しうる。

【0055】

一つの実施態様において、該ナノサイズ及びミクロンサイズのＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、溶媒（ナノ粒子分散物）、例えば水、ヘキサン、トルエン、エタノール、イソプロパノール等、中のコロイド溶液として分散させられ、既に反射防止、光拡散、及び／又は光選択的な目的を有している既存の農産業コーティング前駆体と比例的に混合されることができる。光変換及び／又は光拡散の複合効果は、そのようにして達成されることができる。

【0056】

一つの実施態様において、該ナノサイズ及びミクロンサイズのＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、透明プラスチック膜又はシート（例えば、ＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＣ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等）に分散させられることができる。

【0057】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光ナノ粒子は、ゾルゲル合成プロセスに基づいて合成されうる。該ナノ粒子は、元素Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ及び／又はＮの前駆体、並びにＥｕ^２＋及びポリマー添加物を含む溶媒に、分散させられうる。そのようなゾルゲルプロセスに基づいて合成されたナノ粒子分散物は、従来の湿式コーティング技術によって基体上に直接的に適用されうる。所望の光学的、化学的、及び機械的性能の為に、様々な堆積後処理（温度、傾斜速度、反応ガス圧力、反応ガス組成、反応ガス流等を変える）が、該コーティングに適用されることができる。また、様々な目的、例えば、溶液粘度の制御、コーティング接着の増大、コーティング多孔性の最小化、コーティング表面形態の変更等、の為に、微量のバインダー材料前駆体が、液体前駆体に含まれることができる。

【0058】

本発明は、本発明に従う実施態様を模式的に示す添付の図を参照することにより更に例示される。本発明は、これらの具体的な実施態様に決して限定されないことを理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0059】

【図1A】図１Ａは、本発明の一つの実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングの写真を示す。

【図1B】図１Ｂは、本発明の一つの実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングのＩＱＥグラフを示す。

【図2】図２は、本発明の一つの実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングの、励起スペクトル及び発光スペクトルを示す。

【図3】図３は、太陽放射によって照射された、本発明の一つの実施態様に従う発光性コーティング試料の透過を示す。

【図4】図４は、本発明の一つの実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングを示す。

【図5】図５は、本発明の様々な実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングを含む、透明シート構造体を示す。

【図6】図６は、本発明の様々な実施態様に従う発光ナノ粒子コーティングを含む、透明シート構造体を示す。

【図7A】図７Ａは、本発明の一つの実施態様に従う発光粒子ベースの反射防止コーティングを含む、透明シート構造体を示す。

【図7B】図７Ｂは、本発明の一つの実施態様に従う発光粒子ベースの反射防止コーティングを含む、透明シート構造体を示す。

【発明を実施するための形態】

【0060】

発明の詳細な説明
本開示において、温室及び作物生育用途の為の優れた且つ改善された特性を有する、二価ユウロピウム（Ｅｕ^２＋）でドープされたＳｉＡｌＯＮ発光ナノ粒子物質が記載されている。該改善された特性は、従来技術から知られている温室用途の為の発光物質と比較して、改善された発光的、光学的及び／又は物質的特性を包含する。

【0061】

驚くべきことに、或る特定のＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋組成物は、ＵＶを吸収しＰＡＲを放射するＥｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ物質を示し、該吸収スペクトル及び該発光スペクトルは、重複を全く示さないか、又は殆ど示さないことが見出された。特に、発光Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ物質は、太陽スペクトルのＵＶバンドの実質的な部分を吸収し、このバンドの放射を、より長い波長の放射、特に光合成有効放射（ＰＡＲ）領域の放射に変換することが見出された。ＳｉＡｌＯＮホスト材料は、機械的強度、化学的不活性及び耐熱性に関して優れた特性を示し、それが理由で、ガラス産業において保護コーティング及び反射防止コーティングに使用される。該Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮ物質は、温室の為のグレージング構造体と適合性がある光学特性を有する、非常に安定な変換物質を形成する。

【0062】

該ナノ粒子物質、それらの利点、並びに温室の為の発光性コーティング及び温室の為の発光シート構造体におけるそれらの使用は、添付の図面を参照することにより以下により詳細に記載されている。

【0063】

図１Ａは、ＵＶ光によって照射されるナノ粒子ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋コーティングでコーティングされた、構造化ガラス板状物の写真を示す。該写真は、該ナノ粒子ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋コーティングに、ＰＡＲ領域、すなわち４００～７００ｎｍ、の放射を射出させる広帯域ＵＶ光による照射下で撮影された。Ｅｕ^２＋でドープされたＳｉＡｌＯＮナノ粒子の分散物は、３．５重量％のナノ粒子を、ｐＨ１１の未硬化アクリルポリマーマトリックスに分散させることによって作成された。コーティング工程の前に、該ガラス板状物は、３６重量％の塩酸、エタノール、脱イオン水を用いて、超音波処理で洗われた。該コーティングは、１５０℃で３０分間、熱的に処理された。図１Ｂは、非常に高い量子効率を示すナノ粒子コーティングの内部量子効率（ＩＱＥ：internal quantum efficiently）グラフを示す。ＢａＳＯ４は、ＵＶ－ＶＩＳ光を均一に反射すると想定されることにより、参照として使用された。次に、この参照は、どれほどの光が吸収されたかを示す為に使用される（試料ホルダーを含む）。次に、吸収率及びＩＱＥが決定されることができ、ここで、該ＩＱＥは、いわゆる「ＤｅＭｅｌｌｏ法」に基づいて測定される。

【0064】

図２は、図１Ａに示されている粒子ベースのコーティングの励起スペクトル及び発光スペクトルを示す。該図に示されている通り、該スペクトルは、重複を全く示さないか、又は殆ど示さず、３２０ｎｍを中心とする優れたＵＶ吸収及び４５０ｎｍを中心とするＰＡＲ発光を示す。該ナノ粒子は、下記の通り、ゾルゲル技術の例示的合成工程を使用して合成された。該粒子の組成は、１モル％のドーピング濃度のＥｕ^２＋を含む、Ｓｉ_１．９２Ａｌ_０．０８Ｏ_１．０８Ｎ_１．９２であった。この実施態様において、該ナノ粒子は、１００～３００ｎｍの平均粒径（平均直径）を有しうる。該ナノ粒子のサイズ分布は、当技術分野で周知である走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：scanning electron microscopy）画像又は動的光散乱（ＤＬＳ：dynamic light scatting）測定に基づいて決定されうる。

【0065】

本願の実施態様を参照して記載されているＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子コーティングは、優れた変換特徴を示す。図３は、この例では（約）４４０～５２０ｎｍの範囲のＰＡＲ領域において、＞１００％の透過を示し、４００ｎｍよりも小さい波長については透過の強力な低減を示す、コーティングされたＳｉＡｌＯ：Ｅｕ^２＋試料の透過グラフを表す。

【0066】

該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光粒子は、湿式化学プロセス、例えば元素Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、及びＥｕについて異なる前駆体を使用するゾルゲル合成法に基づいて合成されうる。所望の光学的、化学的、及び機械的性能の為に、様々な堆積後処理、例えば熱アニーリングが、物質に適用されることができる。

【0067】

該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、式Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、Ａｌ（ＮＯ_３）_３を有するオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）及びユウロピウム塩等の化合物を含むゾルゲル法を使用して合成されうる。任意的に、エタノール及び／又はクエン酸が、ナノ粒子の形成を助ける為に添加されうる。窒化物形成は、窒素充填焼結環境によって促進されることができる。ポリマーコーティング及び／又は積層は、該ナノ粒子をマトリックス材料に分散させることによって作成されることができる。そのようなマトリックスポリマーの選択及び最適化は、それらの用途及び条件に基づいて行われることができる。エポキシ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及びポリシロキサンは、これらのナノ粒子を組み込むことができる、一部の一般的な物質である。

【0068】

一つの実施態様において、ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粉末物質を生成する為に使用されうるゾルゲル合成法は、以下の工程を含みうる：
ＴＥＯＳ並びにＡｌ、Ｎ、Ｏ及びＥｕ前駆体：７．７４４７ｇのＳｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４、０．３２９９ｇのＡｌ（ＮＯ_３）_３、０．０６８１ｇのＥｕ_２Ｏ_３を、化学量論的に秤量すること、
酸化ユウロピウムＥｕ_２Ｏ_３を、最小量の希硝酸に溶解させること、
硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ_３）_３）を、エタノールに溶解させ、それを加熱プレート上に置くこと、
ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を、エタノールに溶解させ、それを加熱プレート上に置くこと、
該ＴＥＯＳ溶液を、Ａｌ（ＮＯ_３）_３溶液及びＥｕ_２Ｏ_３溶液と混合して、コロイド溶液（ゾル）の混合物を形成すること、
該混合物を、該加熱プレート上で蒸発させて、約２０ｍｌのゾルを形成すること、
該ゾルを、乾燥機内で、６０℃で７２時間熟成させて、ゲル構造体を形成すること、
該ゲルを、空気中、５００℃でか焼して、何らかの残留有機含有物を除去すること、
還元雰囲気下で、１１００℃で焼結すること、
該生成物を、メノウ乳鉢内で粉砕して、粒子、例えばナノサイズの粒子又はミクロンサイズの粒子、を形成すること。

【0069】

別の実施態様において、ＳｉＡｌＯ（Ｎ）：Ｅｕ^２＋粒子を生成する為のゾルゲル合成法は、以下の工程を含みうる：
ＴＥＯＳ並びにＡｌ、Ｎ、Ｏ及びＥｕ前駆体：７．７４４７ｇのＳｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４；（ＴＥＯＳ）、０．３２９９ｇのＡｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏ、及び０．１２７４ｇのＥｕ（Ｃ_２Ｈ_３Ｏ_２）_３（Ｅｕ（Ａｃｅ））を、化学量論的に秤量すること、
Ｅｕ（Ａｃｅ）を脱イオン水に溶解させて、第１のコロイド溶液（ゾル１）を形成すること、
Ａｌ（ＮＯ_３）_３・９Ｈ_２Ｏをエタノール６ｇに溶解させて、第２のコロイド溶液（ゾル２）を形成し、該溶液を６０℃で１５分間予熱すること、
ＴＥＯＳを、エタノール３．４２５３ｇに溶解させて、第３のコロイド溶液（ゾル３）（ＥｔＯＨ：ＴＥＯＳ≒２：１モル比）を形成し、該混合物を６０℃で１５分間予熱すること、
ゾル１及びゾル２を混合して、第４のコロイド溶液（ゾル４）を形成すること、
ゾル３をゾル４に滴下で添加すること、
該混合物を、加熱プレート上で蒸発させて、約２０ｍｌのゾルを形成すること、
該ゾルを、オーブン内で、６０℃で２４時間熟成させて、ゲル構造体を形成すること、
該生成物を、乳鉢及び乳棒を使用して粉砕して、白色ＳｉＡｌＯ（Ｎ）：Ｅｕ^２＋粉末を形成すること、
空気中、３℃／分の加熱速度により５００℃で５時間か焼して、何らかの残留有機含有物を除去し、該生成物を自然冷却すること、
か焼後に該生成物を粉砕すること、
還元雰囲気（７％Ｈ_２／９３％Ｎ_２）下で、３℃／分の加熱速度により１１００℃で３時間焼結し、該生成物を自然冷却すること、
該生成物を粉砕して、ナノリン光体を形成すること。

【0070】

前述のプロセスにより、２グラムのナノ粒子が得られ、該ナノ粒子の組成はＳｉ_１．９２Ａｌ_０．０８Ｏ_３．９６：１モル％Ｅｕであり、Ｓｉ／Ａｌ比は２４であり、Ｅｕドーピング濃度は１％であり、その結果、組成はＳｉ：３２．０原子％、Ａｌ：１原子％、Ｏ２ ６６原子％及びＥｕ：１原子％になる。先の合成法に基づいて、様々なＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２ナノ粒子物質が生成されうる。該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子物質は、Ｓｉ濃度が０～３３原子％から選択され、Ａｌ濃度が０～４０原子％から選択され、Ｏ濃度が５０～６６原子％から選択され、Ｎ濃度が０～１０原子％から選択され、Ｅｕ^２＋が０．０００１～５原子％から選択されることにより実現されうる。

【0071】

一つの実施態様において、平均粒径が直径１～５００ｎｍから選択されうる、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋物質のナノ粒子が合成されうる。別の実施態様において、該平均粒径は、直径２～４００ｎｍから選択されうる。更なる実施態様において、該平均粒径は、直径５～１００ｎｍから選択されうる。該ナノサイズの粒子は、ナノ粒子コーティングに有利な光学特性を提供し、例えば、そのような発光性コーティングの効率を低減する恐れがある光散乱を排除しうるか又は少なくとも最小限に抑えうる。

【0072】

該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子は、ナノ粒子分散物を形成する為に、透明ポリマーバインダー媒体に（単）分散させられうる。ナノ粒子分散物は、ナノ粒子を担持媒体（短くバインダー又は媒体と云われうる）に分散させ、該ナノ粒子分散物をコーティングとして、透明基体、例えばグレージング構造体又はポリマーシート上に適用し、該ナノ粒子コーティングを乾燥させて、該基体上にポリマーナノ粒子コーティングを形成することによって実現されうる。該コーティングは、既知のコーティング技術、例えばスプレーコーティング、を使用して形成されうる。ナノ粒子分散物を形成する為に、該ナノ粒子の表面は、表面修飾プロセスを使用して修飾されうる。

【0073】

一つの実施態様において、ナノ粒子の表面は、様々なタイプのリガンドにおいて超音波処理（すなわち、＞２０ＫＨｚの周波数を有する超音波エネルギーを、該粒子に適用する）によって修飾されうる。そのようなリガンドの例は、ステアリン酸、オレイン酸、オクタン酸、オレイルアミン、オクチルアミン、オクタンチオール及びトリオクチルホスフィンを包含しうる。代替的には、一つの実施態様において、ナノ粒子の表面は、化学結合形成、例えばシラン化、エステル化、又は類似のプロセス、によって修飾されうる。そのような化学結合形成プロセスは、８～１８個の炭素の鎖長を有する１以上の長い有機側鎖を、該ナノ粒子の表面に接続する為に使用されうる。リガンド及び／又は化学結合形成に基づく該ナノ粒子の表面修飾は、ナノ粒子を、該担持媒体に容易に分散させることを可能にし、それによって、該粒子の核形成が防止されることができる。

【0074】

前述の粒子処理に基づいて、ナノ粒子分散物が形成されうる。該ナノ粒子分散物における該ナノ粒子の重量百分率（重量％）は、１％～８０重量％、好ましくは５～５０重量％、より好ましくは１５重量％～３５重量％、から選択されうる。

【0075】

一つの実施態様において、該（修飾）ナノ粒子は、有機溶媒に、１％～８０％、より好ましくは５％～５０％、より好ましくは１５％～３５％、で分散させられうる。一部の実施態様において、該（修飾）ナノ粒子は、有機溶媒に、２５±１０％で分散させられうる。有機溶媒は、ヘキサン、エタノール、ヘプタン、トルエン、クロロホルム、ジクロロメタンを包含しうる。該溶媒は、０．５％～１０％のポリマー分散剤を更に含みうる。そのようなポリマー分散剤の例は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＰ、ＰＭＡ誘導体、ＰＳ、ＰＵ等を包含しうる。

【0076】

別の実施態様において、該（修飾）ナノ粒子は、水性溶媒、例えばアンモニウム溶液及び水酸化物ナトリウム溶液を包含するアルカリ水性溶液に分散させられうる。該水性溶媒は、ポリアクリレート、ポリウレタン、コポリマー等（ＰＰ、ＰＥ、ＰＶＰ、ＰＭＡ誘導体、ＰＳ、ＰＵ等）を包含する、１％～１０％の水系ポリマー分散剤を更に含みうる。

【0077】

一つの実施態様において、該ポリマー分散剤及びバインダーは、それぞれ、アクリル酸、ウレタン、アシレート、エポキシに基づく、ポリマー分散剤又はバインダーである。

【0078】

更なる実施態様において、分散物は、参照により本願に組み込まれる国際公開第２０１８／１６９４０４号パンフレットに記載されている通り、ポリマーバインダーに基づいて形成されうる。

【0079】

該ポリマー分散剤は、該ナノ粒子を分散させる為の分散剤として作用し得、乾燥中に架橋して、ポリマーナノ粒子コーティングを形成する。ポリマー分散剤は、可溶化する側鎖の立体障害及び固定基上の電荷の静電斥力を合わせることによって、媒体中の該ナノ粒子の長期間安定化を増強した。加えて、該ポリマー分散剤は、制御された重合プロセスを可能にして、高品質のナノ粒子コーティング層を提供する。

【0080】

一つの実施態様において、屈折率整合有機バインダー（例えば、ＰＥＴ、ＰＥ、ＰＶＢ、ＰＶＡ、ＰＣ、ＰＰ、ＰＶＰ、エポキシ樹脂、シリコーン、ＰＳ、ＰＭＡ誘導体等）は、ナノ粒子分散物を形成する為に使用されうる。

【0081】

（単）分散させられたナノ粒子コーティングは、ナノ粒子分散物を、透明な（クリアな拡散型）基体、例えばガラス板状物又は透明ポリマーシート上に、湿式コーティング技術、例えばスプレーコーティング、ロール・ツー・ロールコーティング、ディップコーティング、ドクターブレードコーティング、ブラシコーティング等、を使用して適用することによって形成されうる。このように、高品質の実質的に散乱しないか又は散乱が少ないＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光ナノ粒子コーティングは、効率的且つ安価なやり方で実現されうる。前述の湿式コーティング技術に基づいて、１０～２００マイクロメートル、好ましくは２０～１８０マイクロメートル、より好ましくは５０～１５０ミクロン、の厚さを有するナノ粒子コーティングが、実現されることができる。

【0082】

一つの実施態様において、該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋発光物質は、ミクロンサイズの粒子として合成されうる。該ミクロンサイズの粒子は、バインダー材料に（単）分散させられ、該ナノサイズの粒子に言及して先に記載されているものと同様に、透明基体上のコーティングとして適用されうる。一つの実施態様において、該ミクロンサイズの粒子は、直径０．５μｍ～１５μｍから選択される平均粒径を有しうる。該粒子は、植物の生育にとって有益な、太陽照射（solar irradiation）及びルミネセンス発光（luminescent emission）の拡散を促進しうる。該光の拡散は、入射光を均一に分布させることができ、このことは、複数の利点、例えば改善された作物収量、より多い葉数、より低い収穫温度及びより短い収穫時間、を有する。このように、該ミクロンサイズの発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、光変換層及び光拡散層の両方として作用しうる。

【0083】

本願の実施態様を参照して記載されている発光粒子ベースの物質は、温室の為のグレージング構造体及び透明シート構造体、並びに屋内農業の為の建物において使用されうる。例示的な有利な光学的構造体は、図４～図７を参照することにより以下に記載されている。

【0084】

図４は、本発明の一つの実施態様に従う、発光粒子ベースのコーティングを含むグレージング構造体を示す。該図に示されている通り、該光学的構造体は、第１の表面４０４及び第２の表面４０６を有する、透明ガラス板状物又は透明ポリマーシート４０２を含み得、該第１の表面は、外部太陽光４１０を受けるように構成され、該第２の表面は、該グレージング構造体から出た光４１４を、温室に接続するように構成されうる。該グレージング構造体又は該ポリマーシートは、温室の一部でありうるか又は温室において使用されうる。グレージング構造体の場合、該グレージングの長さは、３００～１００ｃｍ、好ましくは２５０～１４０ｃｍ、より好ましくは２２０～１６０ｃｍ、から選択され、該グレージングの幅は、２００～４０ｃｍ、好ましくは１８０～５０ｃｍ、より好ましくは１６０～６０ｃｍ、から選択されうる。典型的な寸法（長さ×幅）は、２．１４０×１．１２２ｍｍ、１．６５０×１．２２ｍｍ、１．６５０×９９７ｍｍ及び１．６５０×７３０ｍｍを包含しうる。更に、グレージングは、６～３ｍｍ、好ましくは５．５～３．５ｍｍ、より好ましくは５．０～３．５ｍｍ、の厚さを有しうる。

【0085】

該ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２ナノ粒子コーティングは、基体、例えばグレージングの第１の表面上に、前述のナノ粒子分散物をスプレーコーティングすることによって適用されうる。ナノ粒子を含まない更なるコーティング４１２は、保護の為に、湿式コーティングプロセスを使用して該発光ナノ粒子コーティングに適用されうる。典型的に、該保護コーティングの組成は、該ナノ粒子コーティングのポリマーバインダー材料と同じでありうるか又は類似しうる。

【0086】

一つの実施態様において、該グレージングの表面は、光を散乱する上部表面を導入する為に、表面処理を受けうる。該表面散乱界面は、該グレージングの第２の（底部）表面から出る光の接続を最大限にする為に導入されうる。該表面処理は、テクスチャを有する表面をもたらすエッチング工程を含みうる。

【0087】

エッチングプロセスは、湿式エッチングプロセス又は乾燥エッチングプロセスでありうる。湿式エッチングプロセスは、表面を化学溶液に浸漬させることによって表面部分を溶解させることにより作用する。一つの実施態様において、物質を選択的にエッチングする為に、マスクが使用されうる。乾燥エッチングプロセスは、物質のスパッタリング又は溶解に基づいて行われうる。これは、反応性イオンエッチング工程又はイオンビームによって達成されうる。得られた表面特徴（それ故に散乱特性）は、様々なエッチングパラメータ（例えば、プラズマ供給ガス、反応ガスのタイプ及び流れ、ガス圧力、エッチング時間等）を調節し、該テクスチャを有する表面の散乱特性を測定することによって調整されることができる。該テクスチャを有する表面は、規則的な（周期）パターンを有しうるか又はランダムパターンを有しうる。

【0088】

該テクスチャパターンは、ナノメートル～マイクロメートル範囲の特色（直径及び高さ）を有しうる。マスクベースのエッチングプロセスに基づいて製造されたテクスチャの特色は、ナノメートル範囲（約１０ｎｍ～１０００ｎｍ）の円錐、錐体、マイクロレンズ、又はマイクロメートル範囲、例えば１マイクロメートル～５００マイクロメートルの特色を包含しうる。代替的には、マスクを用いない（mask-les）エッチングプロセスに基づいて製造されたテクスチャの特色は、ナノメートル範囲又はマイクロメートル範囲の寸法を有する、実質的にランダムなテクスチャの特色をもたらしうる。

【0089】

該表面界面の表面粗さについての尺度は、該表面界面で散乱した光のガウス散乱分布の標準偏差である。そのような測定は、当技術分野で、例えば、Kurita等、Optical surface roughness measurement from scattered light approximated by two-dimensional Gaussian function, Transactions on Engineering Sciences vol. 2, 1993で周知である。この論文は、参照により本開示に組み込まれうる。

【0090】

別の実施態様において、該ナノ粒子によって生じる可能性がある後方散乱効果は、ＳｉＯ２多孔質ナノ粒子を使用して低減されうる。一つの実施態様において、該多孔質ナノ粒子は、該発光ナノ粒子に添加されうる。一つの実施態様において、０．１～５重量％の多孔質ナノ粒子が、該発光ナノ粒子に添加されうる。更なる実施態様において、０．５～２．０重量％が、該発光ナノ粒子に添加されうる。別の実施態様において、典型的に、該多孔質ナノ粒子は、該発光ナノ粒子と同じ又は類似のサイズ又はサイズ分布を有しうる。該多孔質ナノ粒子は、該コーティングに反射防止特性を提供する。該ＳｉＯ２多孔質ナノ粒子は、基体に対するコーティング層の屈折率を低減し、それによって、第２の表面を介して該基体から出る光の後方散乱を実質的に低減し、光の接続を増大する。

【0091】

発光層は、基体の表面上に直接的に堆積させられうる（例えば、コーティングされうるか又はスパッタリングされうる）。代替的には、発光層は、該基体上に堆積させる前に、１以上の層、例えば接着層、緩衝層及び／又は不動態化（passivation）層が、該基体に堆積させられうる。

【0092】

更なる実施態様において、基体にわたるコーティングの代わりに、該ナノサイズ及びミクロンサイズのＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子は、透明ポリマー（例えば、ＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＶＣ、ＰＭＭＡ、ポリカーボネート等）に分散させられることができ、該透明ポリマーは、温室で使用されることができる透明プラスチック膜又はシートとして成形される。典型的に、そのようなシートの厚さは、１～１０００マイクロメートル、好ましくは１０～５００ｍｍ、より好ましくは４０～１２０マイクロメートル、でありうる。更に、１～８０重量％、好ましくは５～５０重量％、より好ましくは１５～３５重量％、の発光ナノ粒子が、該膜に分散させられうる。

【0093】

図５の実施態様において、該光学的構造体は、実質的に散乱しないか又は低散乱性のＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子コーティング５０８及び高散乱性の透明基体５０２（拡散型の透明基体とも云われる）を含みうる。そのような層は、無機又は有機マトリックス材料中にＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ナノ粒子を含みうる。一つの実施態様において、該マトリックス材料は、非晶質誘電物質、例えばＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔｉ_２Ｏ_３等、でありうる。別の実施態様において、該マトリックス材料は、透明な有機誘電物質、例えばＰＭＭＡ、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレン、繊維ガラスでありうる。そのようなナノ粒子コーティングは、本願に記載されている通り、好適な粒子合成法及びコーティング技術に基づいて実現されうる。

【0094】

基体５０２は、拡散型の透明基体を包含しうる。例えば、一つの実施態様において、該基体は、拡散型ガラス基体でありうる。拡散ガラス材料は、光透過（特にＰＡＲ領域の光透過）の為に最適化されうると同時に、光が該基体を離れるときに、該光をランダムな方向に散乱しうる。一つの実施態様において、該拡散型ガラス基体は、光を拡散するように散乱させる為の、散乱構造体を含みうる。ガラス基体の代わりに、（拡散型）透明ポリマーベースの基体が使用され得、該基体には、光散乱構造体が備えられており、それによって、拡散光が光学的構造体から第２の表面上で離れる。

【0095】

図５に示されている光学的構造体は、ＵＶ放射からＩＲ放射の範囲の太陽スペクトルの放射を受ける。ＵＶ光は、該ＳｉＡｌＯＮナノ粒子中の二価Ｅｕドーパント５１２によって、ＰＡＲの放射に転換される。Ｅｕ^２＋ドーピング部位によって生成されたＰＡＲ光５１４及び太陽光からのＰＡＲ光５１８は、拡散された光として該光学的構造体から出ることになり、これは植物の生育にとって有利である。

【0096】

図６の実施態様において、該光学的構造体は、高散乱性の発光薄膜層６０８及び低散乱性の透明基体６０２を含みうる。一つの実施態様において、該発光薄膜層は、低散乱性の透明基体、例えばガラス基体又は透明ポリマーベースの基体に備えられた、薄膜多結晶ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋でありうる。別の実施態様において、薄膜多結晶ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋の代わりに、高散乱性のマイクロ粒子ベースのコーティング層が使用されうる。そのような層は、無機又は有機マトリックス材料中に、ミクロンサイズのＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋粒子を含みうる。一つの実施態様において、該マトリックス材料は、非晶質誘電物質、例えばＳｉＡｌＯＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔｉ_２Ｏ_３等、でありうる。別の実施態様において、該マトリックス材料は、透明有機誘電物質、例えばＰＭＭＡ、ポリアクリル酸、ポリカーボネート、ポリエチレン、繊維ガラスでありうる。そのようなミクロン粒子コーティングは、本願に記載されている通り、好適な粒子合成法及びコーティング技術に基づいて実現されうる。

【0097】

図６に示されている光学的構造体は、ＵＶ放射からＩＲ放射の範囲の太陽スペクトルの放射を受け、そこでＵＶ光は、該ＳｉＡｌＯＮ層中の二価Ｅｕドーパント６１２によって、ＰＡＲの放射に転換される。該ＳｉＡｌＯＮ層が高散乱性の層である場合、該Ｅｕ^２＋でドープされた物質によって射出されたＰＡＲ光は、低散乱性の透明基体に散乱させられる。更に、該ドープされたＳｉＡｌＯＮ層は、ＰＡＲ領域を含む可視部分の為の散乱層として作用する。従って、この太陽光部分は、拡散型基体内に散乱させられる。Ｅｕ^２＋ドーピング部位によって生成されたＰＡＲ光６１４及び太陽光からのＰＡＲ光６１８は、拡散された光として該光学的構造体から出ることになり、これは植物の生育にとって有利である。

【0098】

本発明は、図４～図６を参照することにより記載されている光学的構造体に限定されないと予測される。例えば、更なる実施態様において、該光学的構造体は、高散乱性の発光薄膜層及び高散乱性の透明基体を含みうる。従って、該発光層及び該基体は、共に、該光学的構造体を離れる拡散光を生じるように構成される。そのような実施態様において、該光学的構造体は、太陽放射に曝露されるときに、ＰＡＲ領域の高度に拡散された光を透過し生じる為に、最適化されうる。

【0099】

更に、一つの実施態様において、第１の表面に１以上の発光層を備える代わりに（又は第１の表面に１以上の発光層を備えることに加えて）、低散乱性又は低散乱性発光層が、該透明基体の第２の表面に備えられ得、該基体は、用途に応じて高散乱性（拡散型）基体又は低散乱性基体のいずれかでありうる。

【0100】

図７Ａ及び図７Ｂは、更に別の実施態様に従う光学的構造体を示す。この実施態様において、平均寸法１００～３００ｎｍを有する発光ナノ粒子７０８は、透明基体７０２の第１の（上部）表面７０４に、低密度に（parsley）分布させられる。ここで、低密度に分布させられる、とは、粒子間の平均距離が２００～７００ｎｍであることを意味する。該発光粒子は、相対的に高屈折率を有する、発光性ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ^２＋ベースのナノ粒子でありうる。例えば、一つの実施態様において、該粒子物質は、少量原子％の、特に５％以下のＳｉ^４＋、Ｏ^２＋及びＥｕ^２＋イオンでドープされたＡｌＮを含み得、それによって、該発光物質の屈折率がおよそ２．１４になって、本発明の一つの実施態様に従う発光反射防止コーティングを形成する。

【0101】

米国特許出願公開第２０１３／０１９４６６９号明細書から、低屈折率材料、例えばガラス基体の表面に、低密度に分布させられる高屈折率ナノ粒子の層は、広帯域反射防止コーティングとして機能しうることが知られている。ここで、該ナノ粒子は、秩序配列で配置され得、又は代替的には、該ナノ粒子は、該透明基体の表面にランダムに分布させられうる。そのようなナノ粒子層の反射防止特性は、太陽光７１０が、２００～７００ｎｍの範囲の寸法を有するナノ粒子と相互作用する場合、プラズモンモードの形成に寄与させられうる。これらのプラズモンモードは、光を、図に示されている基体に有効に散乱させる。該発光ナノ粒子のＡＲ層は、太陽スペクトルのＵＶ光をＰＡＲ光に変換し、太陽スペクトルの残り、特に太陽スペクトルの可視部分の為の、効率的な広帯域反射防止層として作用する。

【0102】

本明細書において使用される語法は、単に特定の実施態様を記載することを目的とし、本発明を制限することを企図されない。本明細書で使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「該（ｔｈｅ）」は、文脈が別段明らかに示さない限り、複数の形態も同様に包含することを企図される。更に、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、本明細書で使用される場合、記述されている特徴、整数、工程、操作、要素及び／又は成分の存在を特定するが、他の１以上の特徴、整数、工程、操作、要素、成分及び／又はその群の存在又は追加を排除しないことが理解されるであろう。

【0103】

全ての手段又は工程の対応する構造体、材料、動作、及び等価物に加えて、以下の特許請求の範囲における機能的要素は、具体的に特許請求されている他の特許請求の範囲の要素と組み合わせて該機能を果たす為の、任意の構造体、材料、又は動作を包含することを企図される。本発明の説明は、例示目的で提示されており、ただしその説明は、網羅的であることも、本発明を開示されている形態に制限することも企図されない。本発明の添付の特許請求の範囲及び精神から逸脱することなく、多くの改変及び変更が当業者に明らかであろう。本発明の原理及び実用的な適用を最も良く説明する為、及び考慮される特定の使用に適しているものとして様々な改変を伴う様々な実施態様について、当業者が本発明を理解できるようにする為に、実施態様が選択され、記載されている。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】