CN101088124A - 感光材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于全息记录和存储的感光材料。所述材料包括其中分布有主体材料的离散颗粒的基质。所述颗粒包括芯部分和包围所述芯部分的壳部分，其中所述壳部分能够响应激光束照射而发生从无定形或亚稳定的结晶态到稳定的结晶态的相变。所述相变伴随有折射率变化。

Description

感光材料
技术领域
本发明涉及用于制造适于全息数据记录和存储的一次写入多次读取型(WORM)记录介质的材料。本发明可用于制造记录介质，包括但不限于CD一次写入型(CDR)、DVD一次写入型(DVDR)光盘、卡和带。本发明不仅可用于全息数据记录和存储，而且可用于其他应用，如产生全息图、雕刻艺术作品、雕刻工业制品等。
背景技术
用于写入永久的体全息图的材料通常涉及在光记录材料内的不可逆光化学或光热反应。光干涉图案的亮区引起这些反应。由于这些反应伴随有折射率变化，因此相关的记录材料在本领域中称作光折射材料。在进一步公开中，本发明的材料在不同实施方案中称作光折射材料。
在使用光折射材料的记录介质中，可以提及的例如有US2003/0161018中记载的全息数据存储。这种存储具有聚合物薄膜，作为可以通过加热部分地改变折射率的存储层。
含有在透明介质中分散的无机颗粒的材料对于记录而言颇受关注，因为这些材料表现出极高的光化学稳定性，在记录后收缩率极小，并且在记录后它们不需要任何处理，因为未进行记录照射的那些介质区域对光不敏感。
近来，提出了基于分散在透明介电材料如有机聚合物中的无机颗粒如氧化物B2O3、Sb2O3、Bi2O3、PbO等的材料，用于全息数据存储。例如，在JP61053090中，记载了带有记录层的光盘，这种记录层含有均匀分散在化学稳定的介电材料体积内的Ge、Te和InSb的粉末半导体颗粒。
含有无机颗粒的材料表现出优异的耐久性，它们能够在长时间内记录和擦除，并能够得到高信号水平。由于介电材料特有的晶相和无定形相之间的转变，或由于在激光脉冲加热下聚合物中分散的金颗粒情况下纳米颗粒的离解，在这些材料中产生记录。
用于制造含有纳米颗粒的记录介质的材料具有特别的优点，因为这些材料不散射光，其性能是体全息图记录的先决条件。
在玻璃态基质或聚合物中加入的纳米颗粒的材料的性能引起了研究者的关注。这些性能例如在以下出版物中讨论：K.V.Yumashev，N.N.Posnov，I.A.Denisov，P.V.Prokoshin，V.P.Mikhailov，V.S.Gurin，V.B.Prokopenko，A.A.Alexeenko，Nonlinear optical propertiesof sol-gel-derived glasses doped with copper selenide nanoparticles(用硒化铜纳米颗粒掺杂的源于溶胶-凝胶玻璃的非线性光学性能)，J.Opt.Soc.Am.B，17，572(2000)；F.M.Pavel和R.A.Mackay，ReverseMicellar Synthesis of a Nanoparticle/Polymer Composite，(纳米颗粒/聚合物复合体的反胶束合成)，Langmuir，16，8568(2000)；S.W Lu，U.Sohling，M.Mennig和H.Schmidt，Nonlinear optical properties oflead sulfide nanocrystals in polymeric coatings(聚合物涂料中硫化铅纳米晶体的非线性光学性能)，Nanotechnology 13，669(2002)。
然而，这些出版物是纯科学特性的，没有涉及到所述材料作为一般光数据存储或特别全息数据存储的潜在候选者。
近来，已经发现，无定形固体硫属元素化物体系可以发生光诱导的结晶化。这种现象在以下出版物中讨论：K.Tanaka，Photoinducedstructural changes in amorphous semiconductors(无定形半导体中的光诱导结构变化)，Physics and Technics of Semiconductors，32，964(1998)。在该文献中还提到，在基于相变化的存储中可以使用热过程，参见例如T.Ohta，N.Akahira，S.Ohara，I.Satoh，Optoelectronics，10，361(1995)]。
然而，这些出版物涉及到在固体连续材料的体积中而不是在由分散的纳米颗粒构成的光折射材料内的相变。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种新的、改进的用于制造记录介质的光折射材料。
本发明的另一目的是提供一种新的、改进的光折射材料和记录介质，经脉冲激光照射其可记录信息，同时所述光折射材料含有含硫属元素化物的化合物的纳米颗粒，所述含硫属元素化物的化合物分散在由有机聚合物构成的基质内或分散在由无机玻璃态材料构成的基质内。
本发明的另一目的是提供一种新的、改进的材料和记录介质，其由以下性能限定：
-高感光灵敏度；
-记录参数如衍射效率与记录光能量的阈值相关性，同时阈值能量低，从而提供高感光灵敏度和快速记录；
-材料对连续光照射的不敏感性；
-记录信息用的原始介质的长保存期(＞15年)；
-材料制备方便简便；
-记录后收缩率极小(＜0.01％)。
本发明的再一个目的是提供一种新的使用纳米颗粒的光折射材料，其经能量＜3mJ/mm2、脉冲时间为1～50ns的脉冲激光照射，表现出从无定形或亚稳定的结晶态到稳定的结晶态的快速和不可逆的转变。
本发明的另一个目的是提供一种新的、改进的使用分布在主体基质内的纳米颗粒的光折射材料，所述颗粒由芯部分和壳部分限定，所述芯部分在记录期间基本上保持稳定的结晶态，所述壳部分覆盖芯部分并基本上处于无定形或亚稳定的结晶态，其中经脉冲激光照射所述壳部分能够不可逆地转变成稳定的结晶态。
本发明可以以各种实施方案实施，包括光折射材料，制备光折射材料的方法和由新的光折射材料制造的各种记录介质。所述介质包括但不限于CD和DVD光盘，包括多层光盘。
上面仅简单地对本发明进行综述。
下面，结合附图参考各种实施方案的说明，将更好地理解本发明及其优点。
附图说明
图1a示意性表明本发明光折射材料的结构。
图1b表明形成在由Sb2S3构成的芯部分上的Bi2S3壳层。壳层与初始芯部分具有相同结构，并通过用Bi3+离子取代Sb3+离子得到。
图1c示意性表明经激光脉冲照射由混合的硫化物Bi2S3/Sb2S3构成的芯部分形成的Bi2S3壳层。
图2是对于被Bi2S3壳部分覆盖的由Sb2S3芯部分构成的纳米颗粒，衍射效率与记录能量的阈值相关性的例子。聚乙烯醇中的颗粒浓度是3.75×10-3M。
图3表明衍射效率与纳米颗粒的浓度如何相关，其中纳米颗粒由锑的硫化物构成的芯部分和铋的硫化物构成的壳部分构成。
具体实施方式
参见图1a，该图表明本发明的光折射材料10，其包括聚合物或无机玻璃态基质12和分布在基质主体内的纳米颗粒14。纳米颗粒吸收记录脉冲激光照射，并经加热发生伴随有结构变化的相变，然后导致折射率发生实质变化。纳米颗粒的温度随激光脉冲能量增加和激光脉冲时间降低而增大。当纳米颗粒的温度等于或大于相变温度时，发生相变。纳米颗粒的温度取决于加热速率，而加热速率与激光脉冲时间和热扩散速率成反比。此外，由于一些其他过程如纳米颗粒和周围基质的离解(dissociation)，纳米颗粒的温度下降。这些过程与能量吸收和热损失相关，因此使相变延迟。
意外地发现，在本发明的光折射材料中，脉冲激光照射引起的相变与热的产生有关，从而辅助保持相变，尽管有上述热损失。由于该热量部分地补偿了热损失，所以光折射材料具有改进的全息敏感性，因为它需要更少的能量来引发并维持所述相变。
有两种主要类型的结构变化，即从亚稳定的晶相转变成稳定的晶相或从无定形相转变成稳定的晶相。这两种结构变化都用在本发明的光折射材料中。
根据本发明，可以合成纳米颗粒，使得它们由晶核限定，而晶核被非晶无定形的或亚稳定的壳覆盖。在本发明中，晶核称为芯部分，壳称作壳部分。
壳部分的例子示意性地示于图1b中，该图表明在由Sb2S3构成的核(芯部分)上所得到的极为放大的外层(壳部分)。壳部分由Bi2S3构成，其通过在Sb2S3中用Bi3+部分取代Sb3+离子获得。
图1c表明经激光脉冲照射Sb2S3/Bi2S3的混合硫化物形成的Bi2S3的稳定结构。
在实际中，纳米颗粒的直径为5～50nm。壳部分的厚度为纳米颗粒直径的10～30％。聚合物基质中的纳米颗粒浓度为5×10-3～5×10-2M，优选1×10-2M。纳米颗粒基本上均匀分布在基质内，并且相邻颗粒之间的中心-中心距离为20～100nm。纳米颗粒具有圆形形状或略椭圆形状。
根据本发明，芯部分或壳部分由能够经脉冲激光照射产生热并发生相变的化合物构成。这种化合物例如是含有硫属元素的化合物。芯部分和壳部分的特定化学组成经常不同，但也可以相同。由于这种原因，壳部分的结构与芯部分的结构相似。经激光加热，亚稳定的晶相和无定形相改变其结构和折射率。这种变化伴随有热的产生。因此纳米颗粒温度较少取决于加热速率和热扩散速率。因为由于相变导致记录发生，所以本发明的光折射材料表现出阈值性能，即当激光脉冲的能量超过一定值时记录发生。由于伴随相变的热量，这种阈值明显降低。很容易理解，由于这种原因，记录所需要的激光功率更小。另一方面，可以使用更少能量的光束读取记录的信息，这意味着本发明的光折射材料对于长时间暴露在日光下不敏感，因此由这种材料制造的介质在记录后不需任何处理。
选择基质内的纳米颗粒的浓度、其化学组成和尺寸，得到具有必须的分辨率、全息图中最多页数以及高感光灵敏度的记录介质。
在本发明中，纳米颗粒由经脉冲激光照射而产生热的化合物构成。已经发现，如果纳米颗粒由硫化物、硒化物或碲化物以及含有两种或更多种金属性硫属元素例如硫和硒、硫和碲、硒和碲的化合物构成，那么为此目的是特别有利的。
然而，应该记住，纳米颗粒也可以由其他化合物构成，只要这些化合物能够经激光照射产生热，并发生从亚稳定的形式到稳定的晶形的相变，同时伴随有折射率变化。例如，纳米颗粒可以含有由叠氮化物如Cu(N3)2或Cd(N3)2构成的芯部分，所述芯部分被由硫化物构成的壳部分覆盖。经激光加热，叠氮化物分解，同时产生保持壳部分中的硫化物相变的能量。
通过过渡金属或非过渡金属的可溶性盐与含有硫属元素的化合物即含有硫、硒和碲的化合物之间的化学反应，制备具有所需化学组成的纳米颗粒。反应在含有稳定剂、聚合物或硬化化合物的溶液中进行。反应可以在环境温度下进行，然而有利的是反应在升温下进行。
得到的光折射材料可用于全息数据记录和存储。
已经发现，本发明的光折射材料表现出极小的收缩率，约0.01％。通过相变基本上不能改变基质中纳米颗粒的小尺寸可以解释这一点。
适合的含有硫属元素的化合物的非限制性举例包括硫、硒，和碲的氢化物、碱金属的可溶性硫化物、硒亚硫酸盐、碲化物等。在稳定剂如多磷酸钠、三辛基膦氧化物或巯基乙酸存在时可以进行化学反应，稳定剂用于防止在沉淀过程中生成的纳米颗粒凝聚。聚合物如聚乙烯醇或凝胶也可用作稳定剂。
根据本发明，可以进行化学反应，使得生成的纳米颗粒由含有一种硫属元素或多于一种硫属元素的化合物构成。通过沉淀或取代反应可以实现这一点。在第一种情况下，将硫、硒或碲源加到含有两种或更多种金属的盐的溶液中。适合的反应例子可以是硫化钠与氯化铋和氯化锑的酸性溶液相互作用。在第二种情况下，在稳定剂存在时，将能够在芯部分的表面上形成不可溶的含有硫属元素的化合物的离子加到纳米颗粒在水中的分散体中。该反应得到具有化学组成不同的芯部分和壳部分的纳米颗粒。例如，如果将氯化铋加到Sb2S3纳米颗粒的分散体中，那么铋取代颗粒表面层中的锑，并形成混合的硫化物。最终，纳米颗粒的芯部分由Sb2S3构成，壳部分由Bi2S3构成。如果与芯部分的硫化物成分相比，第二硫化物具有更少的溶度积，那么发生这种反应。
为制造记录介质，通过从纳米颗粒分布在载体内的分散体中蒸发溶剂可以制造固体全息薄膜，其中所述载体是聚合物或可聚合的化合物。在后一种情况下，通过光化学方法或热方法硬化固体薄膜。通过UV光或可见光照射并借助光引发剂或适合的热引发剂，可以硬化可聚合的化合物。
适于制造本发明的光折射材料和本发明的全息介质的聚合物的非限制性举例包括丙烯酸类和乙烯基聚合物、醇酸树脂、苯并呋喃-茚、环氧和酚醛树脂、氟聚合物、氨基塑料、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚烷撑、聚烯撑、聚炔撑、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酐、聚芳撑烯撑(polyarylenealkenyles)、聚芳撑烷撑、聚芳撑、聚偶氮次甲基、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚苯并嗪酮、聚苯并唑、聚苄基、聚碳二亚胺、聚碳酸酯、聚碳硼烷、聚碳硅烷、聚氰脲酸酯、聚二烯、聚酯、聚氨酯、聚醚酮(polyethereketone)、聚醚、聚氨酯(polyuretane)、聚酰肼、聚咪唑、聚酰亚胺、聚亚胺、聚异氰脲酸酯、聚酮、聚烯烃、聚二唑、多氧化物、聚氧烷撑、聚氧芳撑(polyoxyarylene)、聚甲醛、聚氧苯撑、聚氧苯基、聚磷腈、聚喹啉、聚喹喔啉(polyquinooxaline)、聚硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧氮烷(polysiloxazane)、聚倍半硅氧烷(polysilsesquioxane)、聚硫醚、聚磺酰胺、聚砜、聚噻唑、聚硫代烷撑(polythoalkylene)、聚硫代芳撑、聚硫代亚甲基、聚脲、聚氨酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇缩甲醛等。适合的可聚合的化合物的非限制性举例包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或环氧化物。适合的市售产品例子是聚醚或聚酯氨基甲酸酯丙烯酸酯，如Aldrich Inc.制造的BR-200，BR-300，BR-400，或BomarSpecialties Inc.制造的双官能的聚酯或聚醚氨基甲酸酯丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
为提高记录介质的光学特性，可以将增塑剂加到光折射材料中。适合的增塑剂非限制性举例包括邻苯二甲酸烷基酯、磷酸酯、己二酸酯和癸二酸酯、聚醚、环氧化物等。作为适合的基底，可以使用透明无机玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等。下面说明制备本发明的光折射材料的非限制性举例。
实施例1
首先制备典型Mw为9,000-10,000的10ml Na2S的10％聚乙烯醇(PVA)溶液(0.15ml 1M Na2S水溶液与10ml PVA溶液)。然后向此溶液中连续加入0.1ml 1M SbCl3酸性(HCl)水溶液。Na2S的PVA溶液温度是25℃。
反应形成具有由无定形Sb2S3构成的壳部分的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
实施例2
首先制备10ml Na2S的20％PVA溶液(0.15ml 1M Na2S水溶液与10ml PVA溶液)。然后向此溶液中连续加入0.3ml 0.2M巯基乙酸(thioglycolic acid)水溶液、0.1ml 1M BiCl3酸性(HCI)水溶液。Na2S的PVA溶液温度是25℃。
反应形成具有由无定形Bi2S3构成的壳部分的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
实施例3
首先制备10ml Na2S的10％PVA溶液(0.15ml 1M Na2S水溶液与10ml PVA溶液)。然后向此溶液中连续加入0.05ml 1M SbCl3酸性(HCl)水溶液和0.05ml 1M BiCl3酸性(HCl)水溶液。Na2S的PVA溶液温度是22℃。
反应形成具有由Sb2S3构成的芯部分和由Bi2S3构成的壳部分的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
实施例4
首先制备10ml Na2S的10％PVA溶液(0.15ml 1M Na2S水溶液与10ml PVA溶液)。然后向此溶液中连续加入0.1ml 1M SbCl3酸性(HCl)水溶液。Na2S的PVA溶液温度是70℃。然后连续加入0.01ml1M BiCl3酸性(HCI)水溶液。
反应形成具有由Sb2S3构成的芯部分和由Bi2S3构成的壳部分的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
实施例5
搅拌下将0.038ml 0.2M的Na2SeSO3溶液加到5ml 15％PVA溶液中。然后在70℃下滴加0.07ml 0.1M的Cu(ClO4)2水溶液。溶液混合30min。
反应形成芯部分和壳部分均由硒化铜构成的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
实施例6
在剧烈搅拌下，将10ml 1M的Cu(ClO4)2水溶液滴加到NaN3在15％聚乙烯吡咯烷酮水溶液中的1M溶液中。其后，将1ml 0.1MNa2S溶液加到Cu(N3)2纳米颗粒的分散体中。
反应形成具有由Cu(N3)2构成的芯部分和由CuS构成的壳部分的纳米颗粒。
将得到的溶液沉积在羟基化的玻璃板上，然后将玻璃板在室温下在封闭的箱中干燥4天。
使用由本发明的光折射材料制备的介质记录全息图。图2显示全息图的衍射效率η与激光脉冲能量的相关性。衍射效率是衍射光束中的能量与入射光束中的能量之比。明显看出相关性具有阈值，即激光脉冲能量到达某一最小值之后，才实现记录，并且直到某一最大值时效率增加。
参照图3，表明当纳米颗粒浓度增大时，衍射效率增加。
根据上述相关性，可以找到最小记录能量和浓度的最优条件，这是在最高衍射效率下记录全息图所需要的。
经验表明，衍射效率η的最大值可以达到80％。衍射效率的最大值相应于折射率变化为约0.005。
本发明的光折射材料的动态范围、感光灵敏度和衍射效率总结在下面的非限制性的表1和表2中。数据表示了影响这些性能的因素。这些因素是纳米颗粒的浓度(如图3所示)、纳米颗粒合成温度和溶液pH。
全息介质的数据-存储容量的量度被称作M-数(M#)，并使用下式测定
M # = Σ i = 1 M ηi = Σ i = 1 M 2 π * Δn i * d λ * cos θ i = d 2 π λ Σ i = 1 M Δn i cos θ i
其中：
d-感光层厚度
θ-参考光束和目标光束之间的角度
λ-记录光的波长
ηi-每个全息图的衍射效率
根据下式计算感光灵敏度S：
S＝η0.5/E0d，单位cm/mJ，
其中：
E0-流能量(flux energy)Ep/A，其中Ep是脉冲能量，A是斑点面积(A＝0.5mm2)
d-样品厚度
η-全息图的衍射效率
表1
含有由Sb2S3和CuSe构成的纳米颗粒的光折射材料的性能
  样品名称   纳米颗粒组成 写入能量[J]Ep 标准300μ厚度下的M#   材料的感光灵敏度cm/mJ
  14.04.3     Sb2S3     170     3.215     1.18
  14.04.3     Sb2S3     150     2.782     1.27
  11.2     CuSe     170     5.205     2.78
  11.2     CuSe     150     4.920     2.33
本发明光折射材料的感光灵敏度比本领域已知的可光聚合的材料的感光灵敏度更差。例如，Aprilis Ventrures研发的光折射材料证实感光灵敏度为2.5～4.5cm/mJ。
同时，本发明的光折射材料比本领域已知的材料具有明显的优点，因为它们不收缩并且具有更短的记录时间。
非限制性的表2表明本发明光折射材料的感光灵敏度如何与合成温度相关。
表2
包括由Sb2S3芯部分和Sb2S3/B2S3壳部分构成的
纳米颗粒的光折射材料的衍射效率
  样品名称   [Sb2S3]M   [Bi2S3]M 合成温度     η
    2.16.4     5×10-3     -     25℃     40.5
    2.16.5     5×10-3     -     25℃     44.3
    2.16.8     2.5×10-3     -     25℃     18
    2.17.10     5×10-4     2.5×10-3     25℃     36
    2.17.11     5×10-4     2.5×10-3     25℃     41
    2.17.12     5×10-3     5×10-3     25℃     47
    2.17.1     4×10-3     -     25℃     20
    A08.4.1.1     5×10-3     60℃     66
    A08.4.1.1     5×10-3     50℃     53
    A08.4.1.1     5×10-3     50℃     57
    A08.4.1.2     5×10-3     65℃     74
    A08.4.1.3     5×10-3     15℃     26
    A08.4.1.3     5×10-3     50℃     52
    A08.4.1.3     5×10-3     60℃     62
使用本发明的各种实施方案的非限制性说明描述了本发明。应该理解，本发明不限于上述实施方案，本领域技术人员可以在本发明的范围内作出变化和修改，本发明的范围由所附权利要求限定。
还应该理解，上面说明书和/或附图和/或权利要求书中揭示的特征，不论是单独的还是任何组合，都是实现本发明多种形式的实质内容。
在权利要求书中，术语″包括(comprise)″，″包括(include)″，″具有(have)″及其变化均指″包括但不限于″。

Claims (31)

1.一种感光材料，包括其中分布有主体材料的离散颗粒的基质，所述主体材料能够响应激光束照射而改变其折射率，所述颗粒包括芯部分和包围所述芯部分的壳部分，其中所述壳部分能够发生从无定形或亚稳定的结晶态到稳定的结晶态的相变，其中所述相变伴随有折射率变化。
2.如权利要求1所述的感光材料，其中所述颗粒其直径D约为5-50纳米，所述颗粒在所述基质内的浓度为0.005～0.05M。
3.如权利要求1所述的感光材料，其中所述壳部分的厚度约为(0.1-0.3)D。
4.如权利要求1所述的感光材料，其中所述基质由有机材料构成，所述颗粒由无机材料构成。
5.如权利要求4所述的感光材料，其中所述无机材料能够响应激光束照射而产生热，其中所述热维持所述相变。
6.如权利要求5所述的感光材料，其中所述无机材料能够响应能量小于3mJ/mm2、脉冲时间为1～50ns的脉冲激光照射而改变折射率。
7.如权利要求6所述的感光材料，其中所述无机材料是化合物，其含有选自元素周期表VIb族的至少一种元素和选自元素周期表Ib、IIb、Vb、VIIb和VIIIb族的至少一种金属。
8.如权利要求7所述的感光材料，其中所述有机材料是选自以下的有机聚合物：丙烯酸类和乙烯基聚合物、醇酸树脂、苯并呋喃-茚、环氧和酚醛树脂、氟聚合物、氨基塑料、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚烷撑、聚烯撑、聚炔撑、聚酰胺酸、聚酰胺、聚酐、聚芳撑烯撑、聚芳撑烷撑、聚芳撑、聚偶氮次甲基、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚苯并嗪酮、聚苯并唑、聚苄基、聚碳二亚胺、聚碳酸酯、聚碳硼烷、聚碳硅烷、聚氰脲酸酯、聚二烯、聚酯、聚氨酯、聚醚酮、聚醚、聚氨酯、聚酰肼、聚咪唑、聚酰亚胺、聚亚胺、聚异氰脲酸酯、聚酮、聚烯烃、聚二唑、多氧化物、聚氧烷撑、聚氧芳撑、聚甲醛、聚氧苯撑、聚氧苯基、聚磷腈、聚喹啉、聚喹喔啉、聚硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧氮烷、聚倍半硅氧烷、聚硫醚、聚磺酰胺、聚砜、聚噻唑、聚硫代烷撑、聚硫代芳撑、聚硫代亚甲基、聚脲、聚氨酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛和聚乙烯醇缩甲醛。
9.如权利要求8所述的感光材料，其中所述芯部分的化学组成与所述壳部分的化学组成相同。
10.如权利要求8所述的感光材料，其中所述芯部分的化学组成与所述壳部分的化学组成不同。
11.如权利要求8所述的感光材料，其中所述芯部分由Sb2S3构成，所述壳部分由Bi2S3构成。
12.如权利要求8所述的感光材料，其中所述壳部分由Sb2S3构成，所述芯部分由Bi2S3构成。
13.如权利要求8所述的感光材料，其中所述芯部分由Cu(N3)2构成，所述壳部分由CuS构成。
14.一种制备感光材料的方法，所述感光材料包括其中分布有主体材料的离散颗粒的基质，所述主体材料能够响应激光束照射而改变其折射率，所述方法包括使选自元素周期表Ib、IIb、Vb、VIb、VIIb和VIIIB族的过渡金属或非过渡金属的可溶性盐与选自硫化物、含有硒和碲的化合物中的至少一种化合物发生化学相互作用，其中所述化学相互作用在有机的或无机的化合物的溶液中进行，所述有机的或无机的化合物能够形成其中分布有由于所述化学作用而产生的颗粒的薄膜。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述可溶性盐选自铜、银、锌、镉、汞、锰、铁、钴、镍、铂、钯、铊、铟、镓、铝、锗、锡、铅、铋、锑、砷、钪、钇、镧和镧系元素、铀的盐。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述硫化物选自铵、锂、钠、钾、铷、铯、钙、锶、钡、铝、锗、铝、镓、铟、钪、钇、镧和镧系元素、锌、镉、汞、铋、砷、锑、锡、铅、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、锝、铼、铁、钴、镍、铜、锌、镉、银、钯、铂、铼、钌、铂、铀。
17.如权利要求14所述的方法，其中所述含有硒的化合物选自硒化物和硒硫酸盐。
18.如权利要求14所述的方法，其中所述含有碲的化合物选自碲化物。
19.如权利要求14所述的方法，其中所述有机化合物是有机聚合物。
20.如权利要求14所述的方法，其中所述无机化合物是无机硅酸盐。
21.如权利要求14所述的方法，其中通过水解金属有机聚合物形成所述有机化合物。
22.如权利要求14所述的方法，其中所述化学相互作用在选自水、液化的气体和有机溶剂的溶剂中进行。
23.如权利要求14所述的方法，其中通过蒸发所述溶剂形成所述薄膜。
24.如权利要求14所述的方法，其中在水可溶性叠氮化物和过渡金属的盐之间进行所述化学相互作用。
25.如权利要求14所述的方法，其中将可光聚合的化合物加到所述溶液中。
26.如权利要求14所述的方法，其中通过经UV或可见光照射所述溶液来硬化所述有机化合物，从而形成所述薄膜。
27.如权利要求26所述的方法，其中将光引发剂加到所述溶液中，以加速硬化。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述光引发剂选自芳族酮或烷基酮、有机的或无机的过氧化物。
29.如权利要求14所述的方法，其中将增塑剂加到所述溶液中，以促进所述薄膜的软化和熔融。
30.一种包含权利要求1的感光材料的存储介质。
31.如权利要求30所述的存储介质，所述介质包括CD一次写入型(CDR)光盘、DVD一次写入型(DVDR)光盘、卡和带。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103159792A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 三星电子株式会社 光折变复合物及使用其的空间光调制器和全息图像显示器
CN108349200A (zh) * 2015-08-24 2018-07-31 塞特工业公司 含有亚稳颗粒的复合材料和树脂组合物
CN117649863B (zh) * 2023-12-06 2024-06-11 四川大学 含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0818556D0 (en) 2008-10-09 2008-11-19 Cambridge Entpr Ltd Method of production of a holographic sensor
EP2218743A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-18 Bayer MaterialScience AG Prepolymerbasierte Polyurethanformulierungen zur Herstellung holographischer Filme
US10614848B2 (en) 2015-10-05 2020-04-07 Shanghai Naguang Information Technology Corp. Media, systems and methods for optical data storage
WO2021230822A1 (en) * 2020-05-15 2021-11-18 National University Of Singapore X-ray detecting film, methods of fabrication and uses thereof
CN114196027A (zh) * 2021-12-30 2022-03-18 江西信达航科新材料科技有限公司 一种高强度碳化硅纤维前驱体改性聚碳硅烷及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4653024A (en) * 1984-11-21 1987-03-24 Energy Conversion Devices, Inc. Data storage device including a phase changeable material
WO1991006035A1 (en) * 1989-10-18 1991-05-02 Research Corporation Technologies, Inc. Light-sensitive recording media

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103159792A (zh) * 2011-12-08 2013-06-19 三星电子株式会社 光折变复合物及使用其的空间光调制器和全息图像显示器
CN103159792B (zh) * 2011-12-08 2017-03-01 三星电子株式会社 光折变复合物及使用其的空间光调制器和全息图像显示器
CN108349200A (zh) * 2015-08-24 2018-07-31 塞特工业公司 含有亚稳颗粒的复合材料和树脂组合物
CN108349200B (zh) * 2015-08-24 2021-04-27 塞特工业公司 含有亚稳颗粒的复合材料和树脂组合物
CN117649863B (zh) * 2023-12-06 2024-06-11 四川大学 含poss纳米材料的光致聚合物全息存储材料、制备方法及应用

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