DE102009026102A1

DE102009026102A1 - Zusammensetzungen und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102009026102A1
Application number: DE102009026102A
Authority: DE
Inventors: Gary Davis; Kathryn Lynn Longley; Moitreyee Sinha; Christoph Georg Erben; Sumeet Jain
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2010-01-14
Also published as: US20100010262A1; CN101701108A; JP2010018613A

Abstract

In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung bereitgestellt. Die Zusammensetzung hat eine Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist: $F1, worin R1 und R2 bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R3, R4 und R5 bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R6 und R7 bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffen sind, X ein Halogen ist und "n" eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist.

Description

HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf ein holografisches Aufzeichnungsmedium beziehen können. Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf Zusammensetzungen beziehen können, die protonierte Nitron-Farbstoffe einschließen. Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf ein Verfahren zum Herstellen und Benutzen eines holografischen Aufzeichnungsmediums beziehen können.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Holografisches Aufzeichnen ist das Speichern von Information in der Form von Hologrammen. Die Information kann in verschiedenen Formen gespeichert werden, einschließlich binärer Daten, Bilder, Streifencodes und Rastern bzw. Gittern. Hologramme sind Bilder eines dreidimensionalen Interferenzmusters. Diese Muster können durch das Schneiden von zwei Lichtstrahlen in einem fotoempfindlichen Medium erzeugt werden. Ein Unterschied zwischen der holografischen Volumenaufzeichnung und oberflächenbasierten Speicherformaten ist es, dass eine große Anzahl von Hologrammen in einer überlappenden Weise in dem gleichen Volumen des fotoempfindlichen Mediums unter Benutzung einer Multiplex-Technik gespeichert werden kann. Diese Multiplex-Technik kann den Signal- und/oder Referenzstrahlwinkel, Wellenlänge oder Mediumsposition variieren. Ein Hindernis bei der Realisierung der holografischen Aufzeichnung als einer praktikablen Technik ist jedoch die Entwicklung eines geeigneten Aufzeichnungsmediums.
Kürzliche Arbeiten bezüglich holografischer Aufzeichnungsmaterialien führten zur Entwicklung Farbstoff-dotierter polymerer Datenmaterialien. Die Empfindlichkeit eines Farbstoff-dotierten Datenspeichermaterials kann von der Konzentration des Farbstoffes, dem Absorptionsquerschnitt des Farbstoffes bei der Aufzeichnungs-Wellenlänge, der Quanteneffizienz des fotochemischen Überganges und der Indexänderung des Farbstoffmoleküls für eine Farbstoff-Einheitsdichte abhängen. Wenn jedoch das Produkt aus der Farbstoffkonzentration und dem Absorptionsquerschnitt zunimmt, dann kann das Speichermedium (z. B. eine optische Datenspeicherdiskette oder -platte) opak werden, was sowohl das Aufzeichnen als auch das Auslesen erschweren kann.
Es mag erwünscht sein, ein holografisches Aufzeichnungsmedium zu haben, das Charakteristika und Eigenschaften aufweist, die sich von denen unterscheiden, die derzeit erhältlich sind.
KURZE BESCHREIBUNG
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung bereitgestellt. Die Zusammensetzung hat eine Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist:
worin R¹ und R² bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R³, R⁴ und R⁵ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R⁶ und R⁷ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffen sind, X ein Halogen ist und „n” eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist.
In einer Ausführungsform wird ein Artikel bereitgestellt. Der Artikel schließt eine Zusammensetzung ein, die eine Struktur hat, wie sie in Formel I gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung bereitgestellt, die eine Struktur hat, wie sie in Formel VIII gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird ein Artikel bereitgestellt. Der Artikel schließt eine Zusammensetzung ein, die eine Struktur hat, wie sie in Formel VIII gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung mit einer Struktur bereitgestellt, wie sie in Formel IX gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird ein Artikel bereitgestellt. Der Artikel schließt eine Zusammensetzung mit einer Struktur ein, wie sie in Formel IX gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, bereitgestellt. In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel VIII gezeigt ist, bereitgestellt. In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel IX gezeigt ist, bereitgestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt eine Änderung der Extinktion (bzw. Absorption) eines fotochemisch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Änderung der Extinktion eines fotochemisch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine Änderung des Brechungsindex eines fotochemisch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt eine Änderung des Brechungsindex eines fotoempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 zeigt eine Änderung der Beugungseffizienz eines fotoempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine Hologramm-Auslöschungsmessung eines Artikels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf ein holografisches Aufzeichnungsmedium beziehen können. Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf Zusammensetzungen beziehen können, die protonierte Nitronfarbstoffe einschließen. Die Erfindung schließt Ausführungsformen ein, die sich auf ein Verfahren zum Herstellen und Benutzen eines holografischen Aufzeichnungsmediums beziehen können.
In einer Ausführungsform hat eine Zusammensetzung eine Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist.
worin R¹ und R² bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sein können; R³, R⁴ und R⁵ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R⁶ und R⁷ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffen sind, X ein Halogen ist und „n” eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist. Die Auswahl der Gruppierungen kann eine oder mehrere Verhaltenscharakteristika des resultierenden Materials beeinflussen und kann Verarbei tungsänderungen erfordern, um das resultierende Material zu erzielen oder das resultierende Material zu benutzen.
In einer Ausführungsform ist R¹ ein aromatischer Rest mit etwa 5 bis etwa 12 Kohlenstoffen; R² ist ein aromatischer Rest mit etwa 5 bis etwa 12 Kohlenstoffen; R³, R⁴ und R⁵ sind bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen. In einer Ausführungsform ist X Chlor. In einer Ausführungsform ist X Brom. In einer Ausführungsform ist X Iod.
In einer Ausführungsform ist R¹ ein aromatischer Rest mit etwa 6 bis etwa 10 Kohlenstoffen; R² ist ein aromatischer Rest mit etwa 6 bis etwa 10 Kohlenstoffen; R³, R⁴ und R⁵ sind bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 5 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 4 bis etwa 8 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 6 bis etwa 10 Kohlenstoffen, und „n” ist eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 3.
In einer Ausführungsform umfasst R¹ mindestens einen Elektronen anziehenden Substituenten mit einer Struktur, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Formeln
-CN Formel V -CF₃ Formel VIund -NO₂ Formel VII,worin R⁸, R⁹ und R¹⁰ bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis 10 Kohlenstoffen und ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind.
Der Begriff „aromatischer Rest”, wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf eine Anordnung von Atomen mit einer Wertigkeit von mindestens 1, einschließlich mindestens einer aromatischen Gruppe. Die Anordnung von Atomen mit einer Wertigkeit von mindestens 1, einschließlich mindestens einer aromatischen Gruppe, kann Heteroatome einschließen, wie Stickstoff, Schwefel, Selen, Silicium und Sauerstoff, oder sie kann ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Begriff „aromatischer Rest”, wie er hierin benutzt wird, schließt, ohne Einschränkung, Phenyl-, Pyridyl-, Furanyl-, Thienyl-, Naphthyl-, Phenylen- und Biphenylreste ein. Wie angegeben, enthält der aromatische Rest mindestens eine aromatische Gruppe. Eine aromatische Gruppe ist unveränderlich eine cyclische Struktur mit 4n + 2 „delokalisierten” Elektronen, wobei „n” eine ganze Zahl gleich 1 oder größer ist, wie durch Phenylgruppen (n = 1), Thienylgruppen (n = 1), Furanylgruppen (n = 1), Naphthylgruppen (n = 2), Azulenylgruppen (n = 2), Anthracenylgruppen (n = 3) und Ähnliche veranschaulicht. Der aromatische Rest kann auch nicht-aromatische Komponenten einschließen. So ist, z. B., eine Benzylgruppe ein aromatischer Rest, der einen Phenylring (die aromatische Gruppe) und eine Methylengruppe (die nicht-aromatische Komponente) einschließt. In ähnlicher Weise ist ein Tetrahydronaphthylrest ein aromatischer Rest mit einer aromatischen Gruppe (C₆H₃), die mit einer nicht-aromatischen Komponente -(CH₂)₄- kondensiert ist. Der Begriff „aromatischer Rest” ist hierin, der Zweckmäßigkeit halber, als einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfassend definiert, wie Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, Halogen-aromatische Gruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylphenylrest ein aromatischer C₇-Rest, der eine Methylgruppe einschließt, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. In ähnlicher Weise ist die 2-Nitrophenylgruppe ein aromatischer C₆-Rest, der eine Nitrogruppe einschließt, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Aromatische Reste schließen halogenierte aromatische Reste ein, wie 4-Trifluormethylphenyl, Hexafluorisopropyliden-bis-(4-phen-1-yloxy) (d. h., -OPhC(CF₃)₂PhO-); 4-Chlormethylphen-1-yl, 3-Trifluorvinyl-2-thienyl, 3-Trichlormethylphen-1-yl (d. h., 3-CCl₃Ph-); 4-(3-Bromprop-1-yl)phen-1-yl (d. h., 4-BrCH₂CH₂CH₂Ph-) und Ähnliche. Weitere Beispiele für aromatische Reste schließen 4-Allyloxyphen-1-oxy, 4-Aminophen-1-yl (d. h. 4-H₂NPh-), 3-Aminocarbonylphen-1-yl (d. h. NH₂COPh-), 4-Benzoylphen-1-yl, Dicyanmethyliden-bis-(4-phen-1-yloxy) (d. h. -OPhC(CN)₂PhO-), 3-Methylphen-1-yl, Methylen-bis-(4-phen-1-yloxy) (d. h. -OPhCH₂PhO-); 2-Ethylphen-1-yl, Phenylethenyl, 3-Formyl-2-thienyl, 2-Hexyl-5-furanyl, Hexamethylen-1,6-bis(4-phen-1-yloxy) (d. h. -OPh(CH₂)₆PhO-), 4-Hydroxymethylphen-1-yl (d. h. 4-HOCH₂Ph-), 4-Mercaptomethylphen-1-yl (d. h. 4-HSCH₂Ph-), 4-Methylthiophen-1-yl (d. h. 4-CH₃SPh-), 3-Methoxyphen-1-yl, 2-Methoxycarbonylphen-1-yloxy (d. h. Methylsalicyl), 2-Nitromethylphen-1-yl (d. h. 2-NO₂CH₂Ph), 3-Trimethylsilylphen-1-yl, 4-t-Butyldimethylsilylphenl-1-yl, 4-Vinylphen-1-yl, Vinyliden-bis-(phenyl) und ähnliche ein. Der Begriff ”ein aromatischer C₃-C₁₀-Rest” schliesst aromatische Reste ein, die mindestens 3, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffe enthalten. Der a romatische Rest 1-Imidazolyl (C₃H₂N₂-) representiert einen aromatischen C₃-Rest. Der Benzylrest (C₇H₇-) representiert einen aromatischen C₇-Rest.
Der Begriff „cycloaliphatischer Rest”, wie er hierin benutzt wird, bezieht auf einen Rest mit einer Wertigkeit von mindestens 1 und schließt eine Anordnung von Atomen ein, die cyclisch, aber nicht aromatisch, ist. Ein „cycloaliphatischer Rest”, wie hierin definiert, enthält keine aromatische Gruppe. Ein „cycloaliphatischer Rest” kann ein oder mehrere nicht-cyclische Komponenten einschließen. So ist, z. B., eine Cyclohexylmethylgruppe (C₆H₁₁CH₂-) ein cycloaliphatischer Rest, der einen Cyclohexylring (die Anordnung von Atomen, die cyclisch, aber nicht aromatisch ist) und eine Methylengruppe (die nicht-cyclische Komponente) einschließt. Der cycloaliphatische Rest kann Heteroatome einschließen, wie Stickstoff, Schwefel, Selen, Silicium und Sauerstoff, oder er kann ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Zweckmäßigkeit halber ist der Begriff „cycloaliphatischer Rest” hierin als einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfassend definiert, wie Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylcyclopent-1-yl-Rest ein cycloaliphatischer C₆-Rest mit einer Methylgruppe, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. In ähnlicher Weise ist der 2-Nitrocyclobut-1-yl-Rest ein cycloaliphatischer C₄-Rest mit einer Nitrogruppe, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Ein cycloaliphatischer Rest kann einen oder mehrere Halogenatome einschließen, die gleich oder verschieden sein können. Halogenatome schließen, z. B., Fluor, Chlor, Brom und Iod ein. Cycloaliphatische Reste mit einem oder mehreren Halogenatomen schließen 2-Trifluormethylcyclohex-1-yl, 4-Bromdifluormethylcyclooct-1-yl, 2-Chlordifluormethylcyclohex-1-yl, Hexafluorisopropyliden-2,2-bis(cyclohex-4-yl) (d. h. -C₆H₁₀C(CF₃)₂C₆H₁₀-), 2-Chlormethylcyclohex-1-yl, 3-Difluormethylenecyclohex-1-yl, 4-Trichlormethylcyclohex-1-yloxy, 4-Bromdichlormethylcyclohex-1-ylthio, 2-Bromethylcyclopent-1-yl, 2-Brompropylcyclohex-1-yloxy (d. h. CH₃CHBrCH₂C₆H₁₀O-) und Ähnliche ein. Weitere Beispiele cycloaliphatischer Reste schließen 4-Allyloxycyclohex-1-yl, 4-Aminocyclohex-1-yl (d. h. H₂NC₆H₁₀-), 4-Aminocarbonylcyclopent-1-yl (d. h. NH₂COC₅H₈-), 4-Acetyloxycyclohex-1-yl, 2,2-Dicyanisopropyliden-bis(cyclohex-4-yloxy) (d. h. -OC₆H₁₀C(CN)₂C₆H₁₀O-), 3-Methylcyclohex-1-yl, Methylen-bis(cyclohex-4-yloxy) (d. h. -OC₆H₁₀CH₂C₆H₁₀O-), 1-Ethylcyclobut-1-yl, Cyclopropylethenyl-3-formyl-2-tetrahydrofuranyl, 2-Hexyl-5-tetrahydrofuranyl, Hexamethylen-1,6-bis(cyclohex-4-yloxy) (d. h. -OC₆H₁₀(CH₂)₆C6H₁₀O-), 4-Hydroxymethylcyclohex-1-yl (d. h. 4-HOCH₂C₆H₁₀-), 4-Mercaptomethylcyclohex-1-yl (d. h. 4-HSCH₂C₆H₁₀-), 4-Methylthiocyclohex-1-yl (d. h. 4-CH₃SC₆H₁₀-), 4-Methoxycyclohex-1-yl, 2-Methoxycarbonylcyclohex-1-yloxy (d. h. 2-CH₃OCOC₆H₁₀O-), 4-Nitromethylcyclohex-1-yl (d. h. NO₂CH₂C₆H₁₀-), 3-Trimethylsilylcyclohex-1-yl, 2-t-Butyldimethylsilylcyclopent-1-yl, 4-Trimethoxysilylethylcyclohex-1-yl (d. h. (CH₃O)₃SiCH₂CH₂C₆H₁₀-), 4-Vinylcyclohexen-1-yl, Vinyliden-bis(cyclohexyl) und Ähnliche ein. Der Begriff „ein cycloaliphatischer C₃-C₁₀-Rest” schließt cycloaliphatische Reste ein, die mindestens 3, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome enthalten. Der cycloaliphatische Rest 2-Tetrahydrofuranyl (C₄H₇O-) repräsentiert einen cycloaliphatischen C₄-Rest. Der Cyclohexylmethylrest (C₆H₁₁CH₂-) repräsentiert einen cycloaliphatischen C₇-Rest.
Der Begriff „aliphatischer Rest”, wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf einen organischen Rest mit einer Wertigkeit von mindestens 1, bestehend aus einer linearen oder verzweigten Anordnung von Atomen, die nicht cyclisch ist. Aliphatische Reste sind dahingehend definiert, dass sie mindestens ein Kohlenstoffatom einschließen. Die Anordnung von Atomen, die den aliphatischen Rest einschließt, kann Heteroatome einschließen, wie Stickstoff, Schwefel, Silicium, Selen und Sauerstoff, oder sie kann ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Zweckmäßigkeit halber ist der Begriff „aliphatischer Rest” hierin derart definiert, dass er als Teil der „linearen oder verzweigten Anordnung von Atomen, die nicht cyclisch ist”, einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfasst, wie Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylpent-1-yl-Rest ein aliphatischer C₆-Rest, der eine Methylgruppe einschließt, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. In ähnlicher Weise ist die 4-Nitrobut-1-yl-Gruppe ein aliphatischer C₄-Rest, der eine Nitrogruppe einschließt, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Ein aliphatischer Rest kann eine Halogenalkylgruppe sein, die einen oder mehrere Halogenatome einschließt, die gleich oder verschieden sein können. Halogenatome schließen, z. B., Fluor, Chlor, Brom und Iod ein. Aliphatische Reste, die einen oder mehrere Halogenatome einschließen, schließen die Alkylhalogenide Trifluormethyl, Bromdifluormethyl, Chlordifluormethyl, Hexafluorisopropyliden, Chlormethyl, Difluorvinyliden, Trichlormethyl, Bromdichlormethyl, Bromethyl, 2-Bromtrimethylen (d. h. -CH₂CHBrCH₂-) und Ähnliche ein. Weitere Beispiele aliphatischer Reste schließen Allyl, Aminocarbonyl (d. h. -CONH₂), Carbonyl, 2,2-Dicyanisopropyliden (d. h. -CH₂C(CN)₂CH₂-), Methyl (d. h. -CH₃), Methylen (d. h. -CH₂-), Ethyl, Ethylen, Formyl (d. h. -CHO), Hexyl, Hexamethylen, Hydroxymethyl (d. h. -CH₂OH), Mercaptomethyl (d. h. -CH₂SH), Methylthio (d. h. -SCH₃), Methylthiomethyl (d. h. -CH₂SCH₃), Methoxy, Methoxycarbonyl (d. h. CH₃OCO-), Nitromethyl (d. h. -CH₂NO₂), Thiocarbonyl, Trimethylsilyl (d. h. (CH₃)₃Si-), t-Butyldimethylsilyl, 3-Trimethyoxysilylpropyl (d. h. (CH₃O)₃SiCH₂CH₂CH₂-), Vinyl, Vinyliden und Ähnliche ein. So enthält beispielsweise ein aliphatischer C₁-C₁₀-Rest mindestens einen, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome. Eine Methylgruppe (d. h. CH₃-) ist ein Beispiel eines aliphatischen C₁-Restes. Eine Decylgruppe (d. h. CH₃(CH₂)₉-) ist ein Beispiel eines aliphatischen C₁₀-Restes.
In einer Ausführungsform schließt ein Artikel eine Zusammensetzung mit einer Struktur ein, wie sie in Formel I gezeigt ist. In einer Ausführungsform ist der Artikel ein holografisches Aufzeichnungsmedium. Nicht einschränkende Beispiele des Artikels schließen optische Speichermedien, biometrische Zugangskarten und Kreditkarten ein.
In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, durch Protonieren einer Zusammensetzung mit einer Struktur hergestellt werden, wie sie in Formel II gezeigt ist
worin R¹, R², R³, R⁴, R⁵, R⁶, R⁷, X und „n” die gleiche Bedeutung haben, wie sie für Formel I oben angegeben ist.
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel VIII gezeigt ist, bereitgestellt.
In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel VIII gezeigt ist, durch Protonieren einer Zusammensetzung mit einer Struktur hergestellt werden, wie sie in Formel X gezeigt ist.
Die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel VIII gezeigt ist, kann auch als α-(4-Dimethylaminostyryl)-N-phenylnitron-Hydrochlorid bezeichnet werden. Die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel X gezeigt ist, kann auch als α-(4-Dimethylaminostyryl)-N-phenylnitron bezeichnet werden. In einer Ausführungsform wird ein Artikel bereitgestellt. Der Artikel schließt eine Zusammensetzung mit einer Struktur ein, wie sie in Formel VIII und X gezeigt ist.
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel IX gezeigt ist, bereitgestellt.
In einer Ausführungsform kann die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel IX gezeigt ist, durch Protonieren einer Zusammensetzung mit einer Struktur hergestellt werden, wie sie in Formel XI gezeigt ist.
Die Zusammensetzung mit einer Struktur, die in Formel IX gezeigt ist, kann auch als α-(4-Methylaminostyryl)-N-(4-carbethoxyphenyl)nitron-Hydrochlorid bezeichnet werden. Die Zusammensetzung mit einer Struktur, die in Formel XI gezeigt ist, kann auch als α-(4-Methylaminostyryl)-N-(4-carbethoxyphenyl)-nitron bezeichnet werden. In einer Ausführungsform schließt ein Artikel eine Zusammensetzung mit einer Struktur ein, wie sie in Formel IX und XI gezeigt ist. Das Protonieren der Zusammensetzung kann erzielt werden, indem die Zusammensetzung, die eine Struktur aufweist, wie sie in Formel I gezeigt ist, einer Säure ausgesetzt wird. In einer Ausführungsform hängt die Art der Säure von der Art des Farbstoffes ab, der protoniert werden muss. Nicht einschränkende Beispiele von Säuren schließen Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure und Iodwasserstoffsäure ein.
In einer Ausführungsform ist ein holografisches Aufzeichnungsmedium geschaffen, das ein optisch transparentes Substrat einschließt. Das optisch transparente Substrat schließt einen fotochemisch aktiven Farbstoff und eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ein. Die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist
und der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung, die eine Struktur hat, wie sie in Formel II gezeigt ist
wobei in beiden Formeln I und II R¹ und R² bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit ein bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sein können; R³, R⁴ und R⁵ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit ein bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R⁶ und R⁷ unabhängig bei jedem Vorkommen ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit ein bis etwa 6 Kohlenstoffen sind; X ein Halogen ist und „n” eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist.
In einer Ausführungsform hat das optisch transparente Substrat einen Extinktions- bzw. Absorptionskoeffizient von mehr als etwa 0,1 bei einer Wellenlänge, die in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 1000 nm liegt. In einer Ausführungsform hat das optisch transparente Substrat eine Extinktion von etwa 0,1 bis etwa 5 bei einer Wellenlänge, die in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm liegt. In einer Ausführungsform hat das optisch transparente Substrat eine Extinktion von etwa 0,1 bis etwa 1, von etwa 1 bis etwa 2, von etwa 2 bis etwa 3, von etwa 3 bis etwa 4 und von etwa 4 bis etwa 5 bei einer Wellenlänge, die in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 1000 nm liegt. In einer Ausführungsform hat das optisch transparente Substrat eine Extinktion von mehr als etwa 0,1 bei einer Wellenlänge, die in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 400 nm, von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, von etwa 500 nm bis etwa 600 nm, von etwa 600 nm bis etwa 700 nm, von etwa 700 nm bis etwa 800 nm, von etwa 800 nm bis etwa 900 nm und von etwa 900 nm bis etwa 1000 nm liegt.
In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat eine Beugungseffizienz bzw. einen Beugungswirkungsgrad von mehr als etwa 10% haben. In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat eine Beugungseffizienz von etwa 10% bis etwa 50% haben. In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat eine Beugungseffizienz von etwa 10% bis 30%, von etwa 20% bis 30%, von etwa 30% bis etwa 40% oder von etwa 40% bis etwa 50% oder mehr haben. Die berichteten Beugungseffizienz-Werte sind hinsichtlich Hintergrundabsorption und Oberflächenreflexion korrigiert.
In einer Ausführungsform kann das holografische Aufzeichnungsmedium eine Datenspeicherkapazität aufweisen, die größer als etwa 1 ist. Der Begriff Datenspeicherkapazität, wie er hierin definiert ist, bezieht sich auf die Kapazität eines holografischen Aufzeichnungsmediums, wie sie durch M/# gegeben ist. M/# kann als eine Funktion der Gesamtzahl von Multiplex-Hologrammen gemessen werden, die in einem Volumenelement des Datenspeichermediums bei einer gegebenen Beugungseffizienz aufgezeichnet werden können. M/# hängt von verschiedenen Parametern, wie der Änderung des Brechungsindex (Δn), der Dicke des Mediums und der Farbstoffkonzentration, ab. Diese Begriffe sind in dieser Offenbarung weiter beschrieben. Das M/# ist definiert, wie in Gleichung 1 gezeigt:
worin η_i der Beugungswirkungsgrad des i-ten. Hologramms ist und N die Anzahl aufgezeichneter Hologramme ist. Die experimentelle Einrichtung für eine M/#-Messung für eine Testprobe bei einer ausgewählten Wellenlänge, z. B. bei 532 Nanometern (nm) oder 405 nm, schließt das Anordnen der Testprobe auf einem Drehtisch ein, der durch einen Computer gesteuert ist. Der Drehtisch hat eine hohe Winkelauflösung, von z. B. etwa 0,0001 Grad. Eine M/#-Messung schließt zwei Schritte ein: Aufzeichnen und Auslesen. Beim Aufzeichnen werden mehrere Ebene-Wellen-Hologramme an der gleichen Stelle auf derselben Probe aufgezeichnet. Ein Ebene-Welle-Hologramm ist ein aufgezeichnetes Interferenzmuster, das durch einen Signalstrahl und einen Referenzstrahl erzeugt wird. Der Signal- und Referenzstrahl sind kohärent zueinander. Sie sind beide ebene Wellen, die die gleiche Energie und Strahlgröße aufweisen, an der gleichen Stelle auf der Probe auftreffen und in der gleichen Richtung polarisiert sind. Mehrere Ebene-Wellen-Hologramme werden durch Drehen der Probe aufgezeichnet. Der Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Hologrammen beträgt etwa 0,2 Grad. Dieser Abstand ist so ausgewählt, dass ihr Einfluss auf die zuvor aufgezeichneten Hologramme bei Multiplexen zusätzlicher Hologramme minimal ist und gleichzeitig die Nutzung der Gesamtkapazität des Mediums effizient ist. Die Aufzeichnungszeit für jedes Hologramm ist bei den M/#-Messungen im Allgemeinen die gleiche. Beim Auslesen wird der Signalstrahl blockiert. Das gebeugte Signal wird unter Benutzung des Referenzstrahles und eines verstärkten Fotodetektors gemessen. Die gebeugte Leistung wird durch Drehen der Probe über den Aufzeichnungs-Winkelbereich mit einer Stufengröße von etwa 0,004 Grad gemessen. Die Leistung des zum Auslesen benutzten Referenzstrahles kann um etwa zwei bis drei Größenordnungen geringer sein als die, die beim Aufzeichnen benutzt wird. Dies soll das Auslöschen des Hologramms beim Auslesen minimieren, während ein messbares gebeugtes Signal erhalten wird. Aus dem gebeugten Signal können die Multiplex-Hologramme aus den Beugungsspitzen bei den Hologramm-Aufzeichnungswinkeln identifiziert werden. Der Beugungswirkungsgrad bzw. die Beugungseffizienz des i-ten Hologramms, η_i, wird dann unter Benutzung von Gleichung 2 errechnet:
worin P_i,gebeugt die gebeugte Leistung des i-ten. Hologramms ist. M/# wird dann unter Benutzung der Beugungseffizienzen der Hologramme und Gleichung 1 errechnet. Somit kann ein System zum Charakterisieren einer holografischen ebenen Welle benutzt werden, um die Charakteristika des Datenspeichermaterials, insbesondere Multiplex-Hologramme, zu testen. Weiter können die Charakteristika des Datenspeichermaterials auch durch Messen der Beugungseffizienz bestimmt werden.
Der Begriff „Volumenelement”, wie er hierin benutzt wird, bedeutet einen dreidimensionalen Abschnitt des Gesamtvolumens eines optisch transparenten Substrates oder eines modifizierten optisch transparenten Substrates. „Optisch transparent” bezieht sich auf eine Eigenschaft, die etwa 90% oder mehr Licht hindurchgehen lässt, wobei das Licht eine bestimmte Wellenlänge im sichtbaren Lichtbereich hat. Ein Hologramm ist ein Beugungsmuster.
Der Begriff „optisch lesbares Datum”, wie er hierin definiert ist, besteht aus einem oder mehreren Volumenelementen eines ersten oder modifizierten optisch transparenten Substrates, das ein „Hologramm” von zu speichernden Daten enthält. Der Brechungsindex innerhalb eines individuellen Volumenelementes kann durch das Volumenelement hindurch konstant sein, wie im Falle eines Volumenelementes, das keiner elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt worden ist, oder im Falle eines Volumenelementes, in dem der fotochemisch aktive Farbstoff durch das Volumenelement hindurch zum gleichen Grade umgesetzt worden ist. Einige Volumenelemente, die während des Schreibens holografischer Daten elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt worden sind, können ein komplexes holografisches Muster enthalten. Und der Brechungsindex innerhalb des Volumenelementes kann durch das Volumenelement hindurch variieren. In Fällen, in denen der Brechungsindex innerhalb des Volumenelementes über das Volumenelement hinweg variiert, ist es passend, das Volumenelement als einen „mittleren Brechungsindex” aufweisend anzusehen, der mit dem Brechungsindex des entsprechenden Volumenelementes vor der Bestrahlung verglichen werden kann. In einer Ausführungsform schließt somit ein optisch lesbares Datum mindestens ein Volumenelement mit einem Brechungsindex ein, der sich von dem entsprechenden Volumenelement des optisch transparenten Substrates vor der Bestrahlung unter scheidet. Das lokale Verändern des Brechungsindex des Datenspeichermediums in einer gestuften bzw. allmählichen Weise (kontinuierliche Sinusvariationen), statt in diskreten Stufen, und das anschließende Benutzen der hervorgerufenen Änderungen als beugende optische Elemente ermöglicht eine Datenspeicherung.
Die Kapazität, Daten als Hologramme zu speichern (M/#), kann direkt proportional sein zu dem Verhältnis der Änderung des Brechungsindex pro Einheitsfarbstoffdichte (Δn/N₀) bei der zum Lesen der Daten benutzten Wellenlänge zum Absorptionsquerschnitt (σ) bei einer gegebenen Wellenlänge, die zum Schreiben der Daten als ein Hologramm benutzt wird. Die Änderung des Brechungsindex pro Einheitsfarbstoffdichte ist gegeben durch das Verhältnis der Differenz des Brechungsindex des Volumenelementes vor der Bestrahlung minus dem Brechungsindex des gleichen Volumens nach der Bestrahlung zu der Dichte der Farbstoffmoleküle. Die Änderung des Brechungsindex pro Einheitsfarbstoffdichte hat eine Einheit von cm³. In einer Ausführungsform schließt somit das optisch lesbare Datum mindestens ein Volumenelement ein, bei dem das Verhältnis der Änderung im Brechungsindex pro Einheitsfarbstoffdichte des mindestens einen Volumenelementes zu einem Absorptionsquerschnitt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes mindestens etwa 10^–5, ausgedrückt in Einheiten von Zentimetern, beträgt.
Die Empfindlichkeit (S) ist ein Maß für die Beugungseffizienz eines Hologramms, das unter Einsatz einer bestimmten Menge an Lichtfluenz (F) aufgezeichnet wurde. Die Lichtfluenz (F) ist gegeben durch das Produkt aus der Lichtintensität (i) und der Aufzeichnungszeit (t). Mathematisch kann die Empfindlichkeit durch Gleichung 3 ausgedrückt werden,
worin „i” die Intensität des Aufzeichnungsstrahles ist, „t” die Aufzeichnungszeit ist, L die Dicke des Aufzeichnungs-(oder Datenspeicher-)Mediums (zum Beispiel Diskette, Disc) ist und η die Beugungseffizienz ist. Die Beugungseffizienz ist durch Gleichung 4 gegeben, η = sin2[π·Δn·Lλ·cos(θ) ] Gleichung 4worin λ die Wellenlänge des Lichtes in dem Aufzeichnungsmedium ist, θ der Aufzeichnungswinkel in dem Medium ist und Δn der Brechungsindex-Kontrast des Gitters ist, der durch den Aufzeichnungsprozess erzeugt wird, wobei das Farbstoffmolekül einer fotochemischen Umwandlung unterliegt.
Der Absorptionsquerschnitt ist ein Maß für die Fähigkeit eines Atoms oder Moleküls, Licht bei einer spezifischen Wellenlänge zu absorbieren, und er wird in cm² pro Molekül gemessen. Er wird allgemein durch σ(λ) bezeichnet und ist durch das Beer-Lambert-Gesetz für optisch dünne Proben bestimmt, wie in Gleichung 5 gezeigt,
worin N₀ die Konzentration in Molekülen/Zentimeter³ und L die Probendicke in Zentimetern ist.
Die Quanteneffizienz (QE) ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit eines fotochemischen Überganges für jedes absorbierte Photon einer gegebenen Wellenlänge. Sie gibt daher ein Maß der Effizienz, mit der einfallendes Licht benutzt wird, um eine gegebene fotochemische Umwandlung zu erzielen, was auch als Bleichprozess bezeichnet wird. QE ist durch Gleichung 6 gegeben,
worin „h” die Plancksche Konstante ist, „c” die Lichtgeschwindigkeit ist, σ(λ) der Absorptionsquerschnitt bei der Wellenlänge λ ist und F₀ die Bleichfluenz ist. Der Parameter F₀ ist gegeben durch das Produkt aus der Lichtintensität (i) und einer Zeitkonstante (T), die den Bleichprozess charakterisiert.
In einer Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff in dem optisch transparenten Substrat in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% vorhanden. In einer Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff in dem optisch transparenten Substrat in einer Menge von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-%, von etwa 2 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-%, von etwa 4 Gew.-% bis etwa 6 Gew.-%, von etwa 6 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-%, von etwa 8 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, von etwa 10 Gew.-% bis etwa 12 Gew.-%, von etwa 12 Gew.-% bis etwa 14 Gew.-%, von etwa 14 Gew.-% bis etwa 16 Gew.-%, von etwa 16 Gew.-% bis etwa 18 Gew.-% und von etwa 18 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-% vorhanden. Der Begriff „Gew.-%” des Farbstoffes, wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf ein Verhältnis des Gewichtes des Farbstoffes, der in dem optisch transparenten Substrat enthalten ist, zu dem Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates (einschließlich des Gewichts des Farbstoffes). So impliziert, z. B., 10 Gew.-% des in einem optisch transparenten Substrat angeordneten Farbstoffes 10 Gramm des Farbstoffes in 90 Gramm des optisch transparenten Substrates. Der Beladungs-Prozentsatz des Farbstoffes kann kontrolliert werden, um auf der Grundlage der Charakteristika des Farbstoffes und des optisch transparenten Substrates erwünschte Eigenschaften bereitzustellen.
Ein fotochemisch aktiver Farbstoff kann als ein Farbstoffmolekül beschrieben werden, das eine optische Absorptionsresonanz, die durch eine mittlere Wellenlänge charakterisiert ist, die mit der maximalen Absorption verbunden ist, und eine spektrale Breite (volle Breite bei der Hälfte des Maximums, FWHM) von weniger als 500 Nanometern (nm) hat. Zusätzlich kann das fotochemisch aktive Farbstoffmolekül einer durch Licht induzierten chemischen Teilreaktion unterliegen, wenn es Licht mit einer Wellenlänge innerhalb des Absorptionsbereiches ausgesetzt wird, um mindestens ein Fotoprodukt zu bilden. In verschiedenen Ausführungsformen kann diese Reaktion eine Fotozersetzungsreaktion, wie Oxidation, Reduktion oder ein Aufbrechen einer Bindung zur Bildung kleinerer Bestandteile oder eine molekulare Umlagerung sein, wie, z. B., eine sigmatrope Umlagerung, sein oder es können Additionsreaktionen sein, einschließlich perizyklischer Cycloadditionen. In einer Ausführungsform kann die Datenspeicherung in der Form von Hologrammen erzielt werden, wobei das Fotoprodukt innerhalb des modifizierten optisch transparenten Substrates gemustert ist (z. B. in einer abgestuften Weise), um das mindestens eine optisch lesbare Datum bereitzustellen.
In einer Ausführungsform kann das Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes, das die Formel II hat, eine Formel haben, wie sie unten gezeigt ist,
worin R¹, R², R³, R⁴, und R⁵, R⁶ und R⁷ and X und ”n” die gleichen Bedeutungen wie für Formel II haben.
In einer Ausführungsform schließt das holografische Aufzeichnungsmedium eine Zusammensetzung ein, die eine Struktur hat, wie sie in Formel VIII gezeigt ist. In einer Ausführungsform kann das holografische Aufzeichnungsmedium mit einer Zusammensetzung, die eine Struktur hat, wie sie in Formel VIII gezeigt ist, hergestellt werden durch Aussetzen eines holografischen Aufzeichnungsmediums mit einer Zusammensetzung, die eine Struktur hat, wie sie in Formel X gezeigt ist, gegenüber einer Säure, was zu dem holografischen Aufzeichnungsmedium führt, das eine Zusammensetzung einschließt, die eine Struktur hat, wie sie in Formel VIII und Formel X gezeigt ist. In einer Ausführungsform kann das holografische Aufzeichnungsmedium das Fotoprodukt der Zusammensetzung mit einer Struktur einschließen, wie sie in Formel X gezeigt ist. Das Fotoprodukt kann eine Struktur haben, wie sie in Formel XII gezeigt ist.
In einer Ausführungsform schließt das holografische Aufzeichnungsmedium eine Zusammensetzung ein, die eine Struktur hat, wie sie in Formel IX gezeigt ist. In einer Ausführungsform kann das holografische Aufzeichnungsmedium mit einer Zusammensetzung, die eine Struktur hat, wie sie in Formel IX gezeigt ist, hergestellt werden durch Aussetzen eines holografischen Aufzeichnungsmediums mit einer Zusammensetzung, die eine Struktur hat, wie sie in Formel XI gezeigt ist, gegenüber einer Säure, was zu dem holografischen Aufzeichnungsmedium führt, das eine Zusammensetzung einschließt, die eine Struktur hat, wie sie in Formel IX und Formel XI gezeigt ist. In einer Ausführungsform kann das holografische Aufzeichnungsmedium das Fotoprodukt der Zusammensetzung mit einer Struktur einschließen, wie sie in Formel XIV gezeigt ist. Das Fotoprodukt kann eine Struktur haben, wie sie in Formel XIII gezeigt ist.
In einer Ausführungsform beträgt die Dicke des optisch transparenten Substrats mehr als etwa 20 μm. In einer Ausführungsform ist das optisch transparente Substrat etwa 20 μm bis etwa 50 μm dick, etwa 50 μm bis etwa 100 μm dick, etwa 100 μm bis etwa 150 μm dick, etwa 150 μm bis etwa 200 μm dick, etwa 200 μm bis etwa 250 μm dick, etwa 250 μm bis etwa 300 μm dick, etwa 300 μm bis etwa 350 μm dick, etwa 350 μm bis etwa 400 μm dick, etwa 400 μm bis etwa 450 μm dick, etwa 450 μm bis etwa 500 μm dick, etwa 500 μm bis etwa 550 μm dick, etwa 550 μm bis etwa 600 μm dick oder mehr.
In einer Ausführungsform können die optisch transparenten Substrate, ohne Einschränkung, Glas, Kunststoff, Tinte, Klebstoff und Kombinationen davon einschließen. Nicht einschränkende Beispiele für Glas können Quarzglas und Borsili katglas einschließen. Nicht einschränkende Beispiele für Kunststoff können organische Polymere einschließen. Geeignet organische Polymere können thermoplastische Polymere, ausgewählt aus Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyethersulfon, Polycarbonat, Polyimid, Polyacrylat, Polyolefin und wärmegehärteten Polymeren, einschießen. In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat einen Überzug aus Kunststoff, Tinte oder Klebstoffen auf einem Substrat, wie Glas, einschließen. In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat mit einem reflektierenden Überzug überzogen sein. Wenn bspw. das optisch transparente Substrat ein optisches Medium, wie eine DVD ist, dann kann ein reflektierender Überzug auf entweder eine oder beide Oberflächen der DVD aufgebracht sein. Beispiele reflektierender Überzüge schließen Metallüberzüge, wie Silberüberzug, ein.
In einer Ausführungsform kann das optisch transparente Substrat, das bei der Herstellung des holografischen Aufzeichnungsmediums benutzt wird, irgendein Kunststoffmaterial einschließen, das genügend optische Qualität aufweist, z. B. geringe Streuung, geringe Doppelbrechung und vernachlässigbare Verluste bei den interessierenden Wellenlängen, um die Daten in dem holografischen Aufzeichnungsmaterial lesbar zu machen. Es können organische polymere Materialien, wie, z. B., Oligomere, Polymere, Dendrimere, Ionomere, Copolymere, wie, z. B., Blockcopolymere, statistische Copolymere, Pfropfcopolymere, Starblockcopolymere oder Ähnliche oder eine Kombination, die mindestens eines der vorhergehenden Polymeren einschließt, benutzt werden. Es können thermoplastische Polymere oder wärmehärtende Polymere benutzt werden. Beispiele geeigneter thermoplastischer Polymerer schließen Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyamide, Polyester, Polyolefine, Polycarbonate, Polystyrole, Polyester, Polyamidimide, Polyarylate, Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyimide, Polyetherimide, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyetherketonketone, Polysiloxane, Polyurethane, Polyarylenether, Polyetter, Polyetheramide, Polyetherester oder Ähnliche oder eine Kombination ein, die mindestens eines der vorhergehenden thermoplastischen Polymeren einschließt. Einige eher mögliche Beispiele geeigneter thermoplastischer Polymere schließen, ohne Einschränkung, amorphe und halbkristalline thermoplastische Polymere und Polymermischungen ein, wie: Polyvinylchlorid, lineare und cyclische Polyolefine, chloriertes Polyethylen, Polypropylen und Ähnliche; hydrierte Polysulfone, ABS-Harze, hydrierte Polystyrole, syndiotaktische und ataktische Polystyrole, Polycyclohexylethylen, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer und Ähnliche; Poplybutadien, Polymethylmethacrylat (PMMA), Methylmethacrylat-Polynether, einschließlich, darauf jedoch nicht beschränkt, solcher, die von 2,6-Dimethylphenol und Copolymeren mit 2,3,6-Trimethylphenol abgeleitet sind und Ähnliche; Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyvinylacetat, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer, aromatische Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Polyvinylidenchlorid.
In einigen Ausführungsformen ist das thermoplastische Polymer, das in den hierin offenbarten Verfahren als ein Substrat benutzt wird, aus einem Polycarbonat hergestellt. Das Polycarbonat kann ein aromatisches Polycarbonat, ein aliphatisches Polycarbonat oder ein Polycarbonat sein, das sowohl aromatische als auch aliphatische Struktureinheiten einschließt.
Der Begriff „Polycarbonat”, wie er hierin benutzt wird, schließt Zusammensetzungen ein, die Struktureinheiten der Formel XIV aufweisen:
worin R¹¹ ein aliphatischer, aromatischer oder cycloaliphatischer Rest ist. In einer Ausführungsform schließt das Polycarbonat Struktureinheiten der Formel XVI ein: -A¹-Y¹-A²- XVIworin jedes von A¹ und A² ein monocyclischer zweiwertiger Arylrest ist und Y¹ ein Brückenrest ist, der null, einen oder zwei Atome aufweist, die A¹ von A² trennen. In einer beispielhaften Ausführungsform trennt ein Atom A¹ von A². Nicht einschränkende Beispiele von Resten schließen -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)₂-, -C(O)-, Methylen, Cyclohexylmethylen, 2-Ethyliden, Isopropyliden, Neopentyliden, Cyclohexyliden, Cyclopentadecyliden, Cyclododecyliden und Adamantyliden ein. Einige Beispiele solcher Bisphenolverbindungen sind Bis(hydroxyaryl)ether, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethylphenylether oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfid, oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfoxide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfoxide, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfoxide oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfone, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfon oder Ähnliche oder Kombinationen, die mindestens eine der vorhergehenden Bisphenolverbindungen einschließen. In einer Ausführungsform trennen null Atome A¹ von A², wofür ein veranschaulichendes Beispiel Biphenol ist. Der Brückenrest Y¹ kann eine Kohlenwasserstoffgruppe sein, wie, z. B., Methylen, Cyclohexyliden oder Isopropyliden, oder Aryl-Brückengruppen.
Irgendeine der aromatischen Dihydroxyverbindungen, die im Stande der Technik bekannt sind, kann zum Herstellen der Polycarbonate benutzt werden. Beispiele aromatischer Di hydroxyverbindungen schließen, z. B., Verbindungen der Formel XVII ein,
worin R¹⁶ und R¹⁷ jeweils unabhängig ein Halogenatom oder einen aliphatischen, aromatischen oder einen cycloaliphatischen Rest repräsentieren, a und b jeweils unabhängig ganze Zahlen von 0 bis 4 sind und T eine der Gruppen der Formel XVI-II repräsentiert
worin R¹⁴ und R¹⁵ jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen, aromatischen oder einen cycloaliphatischen Rest repräsentieren und R¹⁶ eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist. Einige veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele geeigneter aromatischer Dihydroxyverbindungen schließen zweiwertige Phenole und die Dihydroxy-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe ein, wie sie durch Namen oder Struktur (allgemein oder speziell) in der US-PS 4,217,438 offenbart sind. Polycarbonate mit Struktureinheiten, die von Bisphenol A abgeleitet sind, können ausgewählt werden, da sie relativ billig und leicht kommerziell erhältlich sind. Eine nicht ausschließliche Liste spezifischer Beispiele der Arten von Bisphenol-Verbindungen, die durch die Struktur XVII repräsentiert werden können, schließt die Folgenden ein: 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)methan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan; 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (im Folgenden ”Bisphenol A” o der ”BPA”); 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butan; 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)octan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)propan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-n-butan; Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan; 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan (im Folgenden ”DMBPA”); 1,1-Bis(4-hydroxy-t-butylphenyl)propan; Bis(hydroxyaryl)alkane, wie 2,2-Bis(4-hydroxy-3-bromophenyl)propan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclopentan; 9,9'-Bis(4-hydroxyphenyl)fluoren; 9,9'-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluoren; 4,4'-Biphenol; und Bis(hydroxyaryl)cycloalkane, wie 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan und 1,1-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexan (im Folgenden „DMBPC”), und Ähnliche ebenso wie Kombinationen, die mindestens eine der vorhergehenden Bisphenol-Verbindungen einschließen.
Polycarbonate können nach irgendeinem der Verfahren hergestellt werden, die im Stande der Technik bekannt sind. Verzweigte Polycarbonate sind ebenso brauchbar wie Mischungen linearer Polycarbonate und verzweigter Polycarbonate. In einer Ausführungsform können die Polycarbonate auf Bisphenol A beruhen. In einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes des Polycarbonates etwa 5.000 bis etwa 100.000 Atommassen-Einheiten. In einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes des Polycarbonates etwa 5.000 bis etwa 10.000 Atommassen-Einheiten, etwa 10.000 bis etwa 20.000 Atommassen-Einheiten, etwa 20.000 bis etwa 40.000 Atommassen-Einheiten, etwa 40.000 bis etwa 60.000 Atommassen-Einheiten, etwa 60.000 bis etwa 80.000 Atommassen-Einheiten, etwa 80.000 bis etwa 100.000 Atommassen-Einheiten. Andere spezifische Beispiele eines geeigneten thermoplastischen Polymers zum Einsatz bei der Bildung des holografischen Datenspeichermediums schließen Lexan^®, ein Polycarbonat, und Ultem^®, ein amorphes Polyetherimid, ein, die beide kommerziell von SABIC IP erhältlich sind.
Beispiele brauchbarer wärmehärtender Polymere schließen solche ein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem Epoxymaterial, einem phenolischen Material, einem Polysiloxan, einem Polyester, einem Polyurethan, einem Polyamid, einem Polyacrylat, einem Polymethacrylat und einer Kombination, die mindestens eines der vorhergehenden wärmehärtenden Polymeren einschließt.
In einer Ausführungsform ist ein holografische Aufzeichnungsmedium geschaffen, das ein optisch transparentes Substrat einschließt. Das optisch transparente Substrat schließt einen fotochemisch aktiven Farbstoff, eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes und ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes ein. Die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, und der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist. Das Fotoprodukt ist innerhalb des optisch transparenten Substrates gemustert, um ein optisch lesbares Datum bereitzustellen, das in einem Volumen des holografischen Aufzeichnungsmediums enthalten ist. In einer Ausführungsform umfasst das optisch lesbare Datum ein Volumenelement, das einen mittleren Brechungsindex aufweist, der sich von dem eines entsprechenden Volumenelementes des optisch transparenten Substrates unterscheidet, wobei das Volumenelement durch eine Änderung des mittleren Brechungsindex relativ zu dem Brechungsindex des entsprechenden Volumenelementes vor dem Mustern des mindestens einen Fotoproduktes charakterisiert ist.
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren zum Verwenden eines holografischen Aufzeichnungsmediums geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte: Bestrahlen eines optisch transparenten Substrates, das einen fotochemisch aktiven Farb stoff aufweist, mit einem einfallenden Licht bei einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 1.000 nm, was zur Bildung des holografischen Aufzeichnungsmediums führt, das ein optisch lesbares Datum und ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes umfasst, Aussetzen des holografischen Aufzeichnungsmediums gegenüber einer Säure, und was zur Folge hat, dass mindestens ein Teil des fotochemisch aktiven Farbstoffes eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes bildet. Die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, und der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist.
In einer Ausführungsform ist ein optisches Schreib- und Leseverfahren geschaffen. Das Verfahren enthält das gleichzeitige Mustern eines holografischen Aufzeichnungsmediums mit einem Daten aufweisenden Signalstrahl und einem Referenzstrahl, um ein Hologramm zu erzeugen und dabei den fotochemisch aktiven Farbstoff teilweise in ein Fotoprodukt umzuwandeln, Aussetzen des holografischen Aufzeichnungsmediums gegenüber einer Säure, was dazu führt, dass mindestens ein Teil des fotochemisch aktiven Farbstoffes eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes bildet, Speichern der Information in dem Signalstrahl als ein Hologramm in dem holografischen Aufzeichnungsmedium und Kontaktieren des holografischen Aufzeichnungsmediums mit einem Lesestrahl und Lesen der im gebeugten Licht von dem Hologramm enthaltenen Daten. Das holografische Aufzeichnungsmedium schließt ein optisch transparentes Substrat ein. Das optisch transparente Substrat schließt einen fotochemisch aktiven Farbstoff ein. Die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, und der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammen setzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist. In einer Ausführungsform hat der Lesestrahl eine Wellenlänge, die um eine Größe in einem Bereich von etwa 0,001 Nanometern (nm) bis etwa 500 nm mit Bezug auf die Wellenlänge des Signalstrahls verschoben ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Wellenlänge des Lesestrahles in Bezug auf die Wellenlänge des Signalstrahles nicht verschoben.
In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren das Mustern eines holografischen Aufzeichnungsmediums in einem holografischen Aufzeichnungsmedium-Artikel mit einer elektromagnetischen Strahlung einer ersten Wellenlänge, Formen eines modifizierten optisch transparenten Substrates, das mindestens ein Fotoprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes und mindestens ein optisch lesbares Datum aufweist, das als ein Hologramm gespeichert ist, Aussetzen des modifizierten optisch transparenten Substrates gegenüber Säure, was dazu führt, dass mindestens ein Teil des fotochemisch aktiven Farbstoffes eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes bildet, und Kontaktieren des holografischen Aufzeichnungsmediums in dem Artikel mit elektromagnetischer Energie ein, die eine zweite Wellenlänge aufweist, um das Hologramm zu lesen. Das holografische Aufzeichnungsmedium schließt ein optisch transparentes Substrat ein. Das optisch transparente Substrat schließt einen fotochemisch aktiven Farbstoff ein. Der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist, und die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist.
In einer Ausführungsform ist die zweite Wellenlänge um ein Ausmaß in einem Bereich von etwa 0,001 Nanometer (nm) bis etwa 500 nm in Bezug auf die erste Wellenlänge verschoben.
In einer Ausführungsform ist die erste Wellenlänge nicht die gleiche wie die zweite Wellenlänge. In einer Ausführungsform ist die erste Wellenlänge die gleiche wie die zweite Wellenlänge. In einer anderen Ausführungsform ist die Wellenlänge des Lesestrahles in Bezug auf die Wellenlänge des Signalstrahles nicht verschoben.
In verschiedenen Ausführungsformen kann der fotochemisch aktive Farbstoff auf der Grundlage verschiedener Charakteristika ausgewählt und benutzt werden, einschließlich der Fähigkeit, den Brechungsindex der Farbe beim Aussetzen gegenüber Licht zu ändern, der Effizienz, mit der das Licht die Änderung des Brechungsindex herbeiführt, und der Trennung zwischen der Wellenlänge, bei der der Farbstoff eine maximale Absorption zeigt, und der erwünschten Wellenlänge oder den erwünschten Wellenlängen, die zum Speichern und/oder Lesen der Daten benutzt werden soll bzw. sollen. Die Auswahl des fotochemisch aktiven Farbstoffes hängt von vielen Faktoren ab, wie der Empfindlichkeit (S) des holografischen Aufzeichnungsmediums, der Konzentration (N₀) des fotochemisch aktiven Farbstoffes, dem Absorptionsquerschnitt (σ) des Farbstoffes bei der Aufzeichnungswellenlänge, der Quanteneffizienz (QE) der fotochemischen Umwandlung des Farbstoffes und der Änderung des Brechungsindex pro Farbstoffeinheitsdichte (d. h., Δn/N₀). Von diesen Faktoren sind QE, Δn/N₀ und σ wichtigere Faktoren, die die Empfindlichkeit (S) und auch die Informations-Speicherkapazität (M/#) beeinflussen. In einer Ausführungsform werden fotochemisch aktive Farbstoffe ausgewählt, die eine große Änderung des Brechungsindex pro Farbstoffeinheitsdichte (Δn/N₀), eine hohe Quanteneffizienz in der fotochemischen Umwandlungsstufe und einen geringen Absorptionsquerschnitt bei der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zeigen, die für die fotochemische Umwandlung benutzt wird.
In einer Ausführungsform kann der fotochemisch aktive Farbstoff einer sein, der in der Lage ist, durch elektromagnetische Strahlung beschrieben und gelesen zu werden. In einer Ausführungsform mag es erwünscht sein, Farbstoffe zu benutzen, die (mit einem Signalstrahl) geschrieben und (mit einem Lesestrahl) unter Einsatz aktinischer Strahlung, d. h., Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 1.000 nm gelesen werden können. Die Wellenlängen, bei denen Schreiben und Lesen bewerkstelligt werden können, können in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm liegen. In einer Ausführungsform werden das Schreiben und Lesen bei einer Wellenlänge von etwa 400 nm bis etwa 500 nm, bei einer Wellenlänge von etwa 500 nm bis etwa 550 nm oder bei einer Wellenlänge bei etwa 550 nm bis etwa 600 nm bewerkstelligt. In einer Ausführungsform ist die Lesewellenlänge um ein Minimalmaß von Nanometern bis zu etwa 400 Nanometern in Bezug auf die Schreibwellenlänge verschoben. Beispielhafte Wellenlängen, bei denen Schreiben und Lesen bewerkstelligt werden, betragen etwa 405 Nanometer und etwa 532 Nanometer.
In einer Ausführungsform kann der fotochemisch aktive Farbstoff mit anderen Zusätzen vermischt werden, um ein fotoaktives Material zu bilden. Beispiele solcher Zusätze schließen Hitzestabilisatoren, Antioxidantien, Lichtstabilisatoren, Weichmacher, antistatische Mittel, Entformungsmittel, zusätzliche Harze, Binder, Blähmittel und Ähnliche ebenso wie Kombinationen der vorgenannten Zusätze ein. In einer Ausführungsform können die fotoaktiven Materialien zum Herstellen holografischer Aufzeichnungsmedien benutzt werden.
In einer Ausführungsform wird ein holografisches Aufzeichnungsmedium hergestellt. Das Verfahren zum Herstellen enthält die Schritte des Erzeugens eines Filmes, eines Extrudates oder eines spritzgegossenen Teiles aus einem optisch transparenten Substrat, das einen fotochemisch aktiven Farbstoff einschließt, wobei das optisch transparente Substrat das optisch transparente Kunststoffmaterial und den fotochemisch aktiven Farbstoff umfasst, des Aussetzens des Filmes, des Extrudates oder des spritzgegossenen Teiles gegenüber einer Säure, was darin resultiert, dass mindestens ein Teil des fotochemisch aktiven Farbstoffes eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes bildet. Der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist, und die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist. Die Filmbildung kann thermoplastische Extrusion einschließen. Die Filmbildung kann lösungsmittel behaftetes Gießen einschließen. Die Filmbildung kann thermoplastisches Formen einschließen.
In einer Ausführungsform ist ein Verfahren geschaffen, um in einem holografischen Aufzeichnungsmedium ein dauerhaftes Hologramm zu bilden. Das Verfahren schließt das Bestrahlen eines optisch transparenten Substrates, das einen fotochemisch aktiven Farbstoff umfasst, mit einfallendem Licht bei einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 1.000 nm, Mustern eines holografischen Aufzeichnungsmediums gleichzeitig mit einem Daten aufweisenden Signalstrahl und einem Referenzstrahl, um ein Hologramm zu erzeugen und dadurch teilweise den fotochemisch aktiven Farbstoff in ein Fotoprodukt umzuwandeln, was zur Bildung eines optisch lesbaren Datums und eines Fotoproduktes des fotochemisch aktiven Farbstoffes in dem holografischen Aufzeichnungsmedium führt, und Aussetzen des holografischen Aufzeichnungsmediums gegenüber einer Säure ein, was zur Umwandlung des fotochemisch aktiven Farbstoffes in eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes führt. Der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist, und die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist.
In einer Ausführungsform ist ein holografisches Aufzeichnungsmedium geschaffen. Das holografische Aufzeichnungsmedium schließt ein optisch transparentes Substrat ein. Das optisch transparente Substrat schließt einen fotochemisch aktiven Farbstoff, eine protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes, ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes und eine protonierte Form des Fotoproduktes des fotochemisch aktiven Farbstoffes ein. Die protonierte Form des fotochemisch aktiven Farbstoffes ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, und der fotochemisch aktive Farbstoff ist eine Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist. Das Fotoprodukt ist innerhalb des optisch transparenten Substrates gemustert, um ein optisch lesbares Datum bereitzustellen, das in einem Volumen des holografischen Aufzeichnungsmediums enthalten ist.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele veranschaulichen Verfahren und Ausführungsformen gemäß der Erfindung, und sie sollten an sich nicht dahingehend verstanden werden, dass sie die Ansprüche einschränken. Sofern nichts Anderes angegeben, sind alle Komponenten kommerziell von üblichen chemischen Lieferanten erhältlich, wie Alpha Aesar, Inc. (Ward Hill, Massachusetts), Spectrum Chemical Mfg. Corp. (Gardena, California), und Ähnlichen.
BEISPIEL 1: Herstellung eines Farbstoffes
Schritt A: Herstellung von Phenylhydroxylamin
Ammoniumchlorid (20,71 g, 0,39 mol), entionisiertes Wasser (380 ml), Nitrobenzol (41,81 g, 0,34 mol) und Ethanol (420 ml, 95%) werden zu einem 1 Liter Dreihalsrundkolben hinzugegeben, der mit einem mechanischen Rührer, Thermometer und Stickstoff-Einlass ausgerüstet ist. Die resultierende Reaktionsmischung wird unter Benutzung eines Eiswasserbades auf 15°C gekühlt. Zinkpulver (46,84 g, 0,72 mol) wird zu der gekühlten Mischung portionsweise und über eine Dauer von 0,5 Stunden hinzugegeben, während sichergestellt wird, dass die Temperatur 25°C nicht übersteigt. Nach der vollständigen Zugabe des Zinks wird die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur erwärmt. Die erwärmte Mischung wird eine halbe Stunde lang gerührt und dann filtriert, um Zinksalz und nicht umgesetztes Zink zu entfernen. Der Filterkuchen (d. h., das Zinksalz) wird zuerst mit heißem Wasser (etwa 200 ml) und dann mit Methylenchlorid (etwa 100 ml) gewaschen. Das Filtrat wird mit Methylenchlorid (etwa 100 ml) extrahiert. Die Methylenchlorid-Schichten (erhalten aus der Filterkuchen-Waschflüssigkeit und dem Filtratextrakt), werden kombiniert, mit Salzlauge (etwa 100 ml) gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Methylenchlorid wird verdampft. Das Produkt wird in einem Vakuumofen etwa 24 Stunden lang getrocknet, um 17,82 g Phenylhydroxylamin als einen flockigen hellgelben Feststoff zu ergeben.
Schritt B: Herstellung von α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron
Zu einem 1 Liter Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem mechanischen Rührer und einem Stickstoffeinlass, werden Phenylhydroxylamin (27,28 g, 0,25 mol), 4-Dimethylaminozimtaldehyd (43,81 g, 0,25 mol) und Ethanol (250 ml) hinzugegeben, was zu einer hellorange-farbigen Mischung führt. Zu der resultierenden Mischung werden Methansulfonsäure (250 μl) unter Benutzung einer Spritze gegeben. Die resultierende Mischung wird unter Auflösung aller Feststoffe zu einer tiefroten Lösung. Innerhalb von etwa 5 Minuten bildet sich ein orange-farbiger Feststoff. Pentan (etwa 300 ml) wird zu der Mischung hinzugegeben, um das Rühren zu erleichtern. Der Feststoff wird filtriert und in einem Vakuumofen bei 80°C für etwa 24 Stunden getrocknet, um 55,91 g von α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron als einen hellorange-farbigen Feststoff zu ergeben.
BEISPIEL 2: Herstellung von Farbstoff
Schritt A: Herstellung von 4-Carbethoxyphenylhydroxylamin
Ammoniumchlorid (9,2 g, 0,17 mol), entionisiertes Wasser (140 ml), p-Nitroethylbenzoat (29,28 g, 0,15 mol) und Ethanol (150 ml, 95%) werden zu einem 500 ml-Dreihalsrundkolben hinzugegeben, der mit einem mechanischen Rührer, Thermometer und Stickstoff-Einlass ausgerüstet ist. Die resultierende Reaktionsmischung wird unter Benutzung eines Eiswasserbades auf 15°C abgekühlt. Zinkpulver (21,82 g, 0,34 mol) wird zu der gekühlten Mischung portionsweise und über eine Dauer von 0,25 Stunden hinzugegeben, während sichergestellt wird, dass die Temperatur 15°C nicht übersteigt. Nach der vollständigen Zugabe des Zinks wird die Reaktionsmischung auf Raumtemperatur erwärmt. Die erwärmte Mischung wird eine Stunde lang gerührt und dann filtriert, um Zinksalz und unumgesetztes Zink zu entfernen. Der Filterkuchen (d. h., das Zinksalz) wird zuerst mit heißem Wasser (etwa 200 ml) und dann mit Methylenchlorid (etwa 100 ml) gewaschen. Das Filtrat wird mit Methylenchlorid (etwa 100 ml) extrahiert. Die Methylenchlorid-Schichten (erhalten aus der Filterkuchen-Waschflüssigkeit und dem Filtratextrakt), werden kombiniert, mit Salzlauge (etwa 100 ml) gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, und das Methylenchlorid wird verdampft. Das Produkt wird in einem Vakuumofen etwa 24 Stunden lang getrocknet, um 20,04 g 4-Carbethoxyphenylhydroxylamin als einen flockigen hellgelben Feststoff zu ergeben.
Schritt B: Herstellung von α-(4-Dimethylamino)styryl-N-4-carbethoxyphenylnitron
Zu einem 100 ml-Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem mechanischen Rührer und einem Stickstoffeinlass, werden 4-Carbethoxyphenylhydroxylamin (4,53 g, 0,025 mol), 4-Dimethylaminozimtaldehyd (4,38 g, 0,025 mol) und Ethanol (25 ml) hinzugegeben, was zu einer hellorange-farbigen Mischung führt. Zu der resultierenden Mischung wird Methansulfonsäure (2 μl) unter Benutzung einer Spritze gegeben. Die resultierende Mischung wird unter Auflösung aller Feststoffe zu einer tiefroten Lösung. Innerhalb von etwa 5 Minuten wird ein roter Feststoff gebildet. Der Feststoff wird filtriert, mit Pentan (100 ml) gewaschen und in einem Vakuumofen bei 50°C für etwa 24 Stunden getrocknet, um 6,23 g von α-(4-Dimethylamino)styryl-N-4-carbethoxyphenylnitron zu ergeben.
BEISPIEL 3: Verfahren zum Herstellen von Lösungsproben
Etwa 2 mg des in Beispiel 1 oder Beispiel 2 hergestellten Farbstoffes werden zu Acetonitril (100 ml) hinzugegeben. Die resultierende Mischung wird etwa 2 Stunden lang oder bis zur vollständigen Auflösung des Farbstoffes in dem Acetonitril gerührt.
BEISPIEL 4: Probenbewertung-Lösungsproben
Verfahren zum Messen UV-Visible-Spektren (mit ultravioletem und sichtbarem Licht) der fotochemisch aktiven Farbstoffe. Alle Spektren werden unter Einsatz von Lösungen auf einem UV-Visible-Spektrofotometer Cary/Varian 300 aufgezeichnet. Die Spektren werden im Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufgezeichnet. In Beispiel 3 zubereitete Lösungsproben unter Benutzung des in Beispiel 2 hergestellten Farbstoffes werden in 1 cm Quarz-Küvetten getan, und Acetonitril wird als Lösungsmittel allein in den Pfad des Referenzstrahles für die UV-Visible-Messung genommen. Konzentrierte Chlorwasserstoffsäure wird zu den Küvetten, die die Lösungsproben enthalten, mit einer Mikroliterpipette hinzugegeben. Die UV-Visible-Spektren für jede der Proben werden vor und nach der Zugabe der konzentrierten Chlorwasserstoffsäure zu den Küvetten gemessen.
Bezugnehmend auf 1 zeigt eine grafische Darstellung 100 eine Veränderung der Extinktion (bzw. Absorption) eines fotochemisch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Bei der grafischen Darstellung ist der Absorptions- bzw. Extinktionskoeffizientz 110 über der Wellenlänge des Lichtes 112 in Nanometern (nm) aufgetragen. Die Kurve 114 zeigt die Extinktion für den Farbstoff im sichtbaren Bereich vor dem Fotobleichen, d. h., vor dem Aussetzen gegenüber UV und vor der Zugabe der konzentrierten Chlorwasserstoffsäure. Die Kurve 114 hat ein Absorptionsmaximum bei etwa 441 nm. Die Kurve 116 zeigt die Extinktion der UV ausgesetzten Form des Farbstoffes vor der Zugabe der konzentrierten Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 312 nm. Die Kurve 118 zeigt die Extinktion für den Farbstoff vor dem Fotobleichen und nach der Zugabe der konzentrierten Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 548 nm. Die Kurve 120 zeigt die Extinktion der UV ausgesetzten Form des Farbstoffes nach der Zugabe der konzentrierten Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 548 nm. Die grafische Darstellung zeigt, dass der Farbstoff gegenüber Laserlicht von 532 nm und 405 nm fotoempfindlich ist und beim Aussetzen gegenüber UV einer raschen Fotobleichung unterliegt, was zu einer Abnahme des Absorptionsmaximums von etwa 441 nm bis etwa 312 nm führt. Ist der Farbstoff jedoch mit einer Säure protoniert, dann gibt es eine Zunahme im Absorptionsmaximum im UV-Visible Bereich von etwa 441 nm zu etwa 548 nm. Wird ferner der protonierte Farbstoff UV-Strahlung ausgesetzt, gibt es nicht viel Änderung im Absorptionsmaximum, was die verminderte Fotoempfindlichkeit des Farbstoffes in der protonierten Form anzeigt.
BEISPIEL 5: Verfahren zum Zubereiten schleuderüberzogener Proben
Schleuderüberzogene Proben werden durch Auflösen von 32 mg des in Beispiel 2 zubereiteten Farbstoffes und 1 g PMMA in 10 ml Tetrachlorethan zubereitet. Diese Lösung wird auf ein Glasplättchen gegossen und bei 1.000 U/min schleuderüberzogen, gefolgt vom Trocknen auf einer heißen Platte, die für etwa 30 min bei 45°C gehalten wird. Die Proben werden in einem Vakuumofen für etwa 12 Stunden bei 40°C getrocknet. Die Probe enthält etwa 3,2 Gew.-% des in Beispiel 2 hergestellten Farbstoffes in PMMA, der bis zu einer Dicke von etwa 500 nm durch Schleuderüberziehen aufgebracht worden ist. Ein Fotobleichen der Probe wird mit einer in der Hand gehaltenen, UV-Sichtbaren-Breitbandlichtquelle mit etwa 365 nm/30 mWatt-Spitzenausgangsleistung ausgeführt. Die Filmproben werden Chlorwasserstoffsäuredampf von einer wässerigen konzentrierten Chlorwasserstoffsäurelösung für etwa 2 min ausgesetzt.
BEISPIEL 6: Probenbewertung schleuderüberzogener Proben
Verfahren zum Messen UV-Visible (UV-Sichtbarer-)Spektren der schleuderüberzogenen Proben. Alle unter Benutzung hinsichtlich der Zeit aufgelöster UV-Sichtbarer-Spektren aufgezeichneten Spektren werden auf einem Fiberoptik-gekoppelten USB 2000-Spektrometer von Ocean unter gleichzeitiger Laserbestrahlung bei etwa 532 nm erhalten. Absorptionsspektren werden im Bereich von etwa 200 nm bis etwa 800 nm aufgezeichnet. Die Proben werden durch Anordnen der Proben am Mund einer Flasche, die wässerige Chlorwasserstoffsäure enthält, für etwa 2 min bis etwa 30 min in Abhängigkeit von der Probendicke protoniert. Säuredämpfe diffundieren durch die Probe und protonieren den Farbstoff in der Probe. Die Proben werden durch Schleuderüberziehen von dünnen Filmen mit einer Dicke von etwa 500 nm auf Siliciumwafer mit unterschiedlichen Graden der Farbstofffüllung, d. h., 0,45, 1,06, 1,64, 3,22 und 4,97, zubereitet. Die Proben werden über einen Wellenlängenbereich von etwa 200 nm bis etwa 800 nm und bei mehreren Winkeln gemessen, und die Analyse wird typischerweise mit einem allgemeinen Oszillatormodell ausgeführt. Der Brechungsindex wird unter Anwendung der Kramer-Kronig-Beziehung durch Einpassen der modellierten Absorption in die gemessene Absorption erhalten. Die Filme werden in ihrem ursprünglichen Zustand, d. h., vor dem Protonieren und nach dem Protonieren, vermessen.
Bezugnehmend auf 2 zeigt eine grafische Darstellung 200 eine Änderung in der Extinktion eines fotochemisch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der grafischen Darstellung ist die Extinktion 210 gegen die Wellenlänge des Lichtes 212 in Nanometern aufgetragen. Die Kurve 214 zeigt die Extinktion für den Farbstoff im sichtbaren Bereich vor dem Fotobleichen und vor der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure. Die Kurve 214 hat ein Absorptionsmaximum bei etwa 435 nm. Die Kurve 216 zeigt die Extinktion der UV ausgesetzten Form des Farbstoffes vor der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 390 nm. Die Kurve 218 zeigt die Extink tion für den Farbstoff vor dem Fotobleichen und nach der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 500 nm. Die Kurve 220 zeigt die Extinktion für die UV ausgesetzte Form des Farbstoffes nach der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure mit einem Absorptionsmaximum bei etwa 500 nm. Die grafische Darstellung zeigt ein ähnliches Verhalten des Farbstoffes in der schleuderüberzognen Probe wie oben bei den Lösungsproben. Die grafische Darstellung zeigt, dass der Farbstoff für Laserlicht von 532 nm und 405 nm fotoempfindlich ist, und beim Aussetzen gegenüber UV einem Fotobleichen unterliegt, was zu einer Abnahme im Absorptionsmaximum von etwa 435 nm auf etwa 390 nm führt. Wird der Farbstoff jedoch mit einer Säure protoniert, dann gibt es eine Zunahme im Absorptionsmaximum in dem UV-Visible-Bereich von etwa 435 nm auf etwa 500 nm. Wird der protonierte Farbstoff UV ausgesetzt, dann gibt es auch keine große Veränderung bei dem Absorptionsmaximum, was die verminderte Fotoempfindlichkeit des Farbstoffes in der protonierten Form anzeigt.
Die in den Tabellen berichtete Absorption/Extinktion ist errechnet durch Subtrahieren der mittleren Grundlinie in dem Bereich von 700 bis 800 nm für jede getestete Probe von der gemessenen Absorption bei entweder 405 nm oder 532 nm. Da diese Verbindungen im Bereich von 700 bis 800 nm nicht absorbieren, beseitigt diese Korrektur die scheinbare Absorption, die durch Reflexionen von der Oberfläche der Diskette/Disc verursacht wird, und gibt eine genauere Darstellung der Absorption/Extinktion des Farbstoffes. Die in diesen Beispielen benutzten Polymere haben wenig oder keine Absorption bei 405 nm oder 532 nm. Die Resultate dieser Messungen sind in 3, 4 und Tabelle 1 veranschaulicht.
Bezugnehmend auf 3 zeigt eine grafische Darstellung 300 eine Änderung des Brechungsindex eines fotoche misch aktiven Farbstoffes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der grafischen Darstellung ist der Brechungsindex 310 gegenüber der Wellenlänge des Lichtes 312 in Nanometern aufgezeichnet. Die Kurve 314 zeigt den Brechungsindex für den Farbstoff im sichtbaren Bereich vor dem Fotobleichen und vor der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure mit einem maximalen Brechungsindex von etwa 1,535. Die Kurve 316 zeigt den Brechungsindex der UV ausgesetzten Form des Farbstoffes vor der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure mit einem maximalen Brechungsindex von etwa 1,525. Die Kurve 318 zeigt den Brechungsindex für den Farbstoff vor dem Fotobleichen und nach der Zugabe konzentrierter Chlorwasserstoffsäure wie sie einen maximalen Brechungsindex von etwa 1,539 aufweist.

Bezugnehmend auf 4 zeigt eine grafische Darstellung 400 eine Änderung des Brechungsindex eines fotoempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der grafischen Darstellung ist eine Differenz des Brechungsindex (ΔRI) 410 gegenüber der Wellenlänge des Lichtes 412 in Nanometern aufgetragen. Die Kurve 414 zeigt eine Änderung des Brechungsindex für die schleuderüberzogene Probe, die in Beispiel 5 hergestellt wurde. Eine Aktivierungsregion des Lichtes einer bestimmten Wellenlänge hat eine untere Grenze 416 bei etwa 405 nm und eine obere Grenze 418 bei etwa 532 nm. Die obere und die untere Grenze definieren einen Bereich, der den RI-Unterschied zwischen der protonierten Form des Farbstoffes und der gebleichten Form des Farbstoffes einschließt, die erhalten wird, wenn der Farbstoff in seiner protonierten und nicht protonierten Form Licht absorbiert und die Konformationsänderung beeinflusst, um den Brechungsindex des Wirtsartikels zu beeinflussen. Die Änderung im Brechungsindex der in Beispiel 5 hergestellten schleuderüberzogenen Probe, gemessen bei 405 nm und bei 532 nm, ist in der folgenden Tabelle 1 aufgenommen. Die Tabelle 1 enthält das maximale Δn zwischen einer ungebleichten und einer gebleichten Probe und zwischen einer protonierten und einer gebleichten Probe. Tabelle 1

Schleuderüberzogene Probe von Beispiel 5	Bei 405 nm	Bei 532 nm	maximales Δn
Δn zwischen ungebleicht und gebleicht	–0,0036	0,014	–0,025 bei 415 nm
Δn zwischen protoniert und gebleicht	–0,011	0,0158	–0,035 bei 460 nm

wie oben erläutert, würde der in Beispiel 2 hergestellte Farbstoff idealerweise mit 532 nm bestrahlt werden, um ein Hologramm zu schreiben, gefolgt vom Aussetzen gegenüber Säuredämpfen für 2 min, was den Brechungsindex erhöht und den Farbstoff gleichzeitig fotoempfindlich macht. Die empfohlene Auslese-Wellenlänge beträgt 450 nm für die spektroskopische Ellipsometrie. Der Farbstoff ist fotoempfindlich für Laserlicht von 532 nm und 405 nm und bleicht beim Aussetzen gegenüber UV rasch. Ist der Farbstoff jedoch mit einer Säure protoniert, dann ist die Fotoempfindlichkeit drastisch verringert, und es wird eine starke Verschiebung des Absorptionsbandes zu einer längeren Wellenlänge hin beobachtet.
BEISPIEL 7: Herstellung der Farbstoff-Polymer-Mischung

Zehn kg pelletisierten Polystyrols PS1301 (erhalten von Nova Chemicals) werden in einer Retsch-Mühle zu einem groben Pulver gemahlen und in einem Zirkulationsofen bei 80°C 12 Stunden lang getrocknet. In einem 10 Liter-Henschel-Mischer werden 6,5 kg des trockenen Polystyrolpulvers und 195 g von α(4-Dimethylamino)styryl-N-pheneylnitron vermischt, um ein homogenes orangefarbiges Pulver zu bilden. Das Pulver wird einem Prisma(16 mm)-Doppelschneckenextruder bei 185°C zugeführt und ergibt 6,2 kg dunkelorangefarbiger Pellets mit einem Farbstoffgehalt von etwa 3 Gew.-%. Die für das Extrudieren angewandten Bedingungen sind in Tabelle 2 enthalten. Tabelle 2

Extrusionsparameter	Werte
Schnecke (Umdrehungen pro Minute)	300
Zuführungsrate (Einheiten)	4,8–6,3 (bei 50%)
Drehmoment (Prozent)	68–72
Temperatur Zone 1 (Grad Celsius)	160–200
Temperatur Zonen 2–9 (Grad Celsius)	170–190

BEISPIEL 8: Zubereitung der Farbstoff-Polymer-Mischung
Die in Beispiel 7 erhaltenen extrudierten Pellets werden in einem Vakuumofen bei Temperaturen von nahezu 40°C unterhalb der Glasübergangs-Temperatur des Polymers getrocknet. Es werden optische Qualitätsdiscs durch Spritzformen von Mischungen (hergestellt wie oben beschrieben) mit einer vollständig elektrischen, kommerziellen CD/DVD (Kompakt Diskette/digitale Videodisc)-Formmaschine SD-40E von Sumitomo (erhältlich von Sumitomo Inc.) hergestellt. Die geformten Discs haben eine Dicke in einem Bereich von etwa 500 μm bis etwa 1200 μm. Spiegelnde Stempel werden für beide Oberflächen benutzt. Die Zykluszeiten werden allgemein auf etwa 10 Sekunden eingestellt. Die Formungsbedingungen werden in Abhängigkeit von der Glasübergangs-Temperatur und der Schmelzviskosität des eingesetzten Polymers sowie der thermischen Stabilität des fotochemisch aktiven Farbstoffes variiert. Die maximale Zylindertemperatur wird so geregelt, dass sie in einem Bereich von etwa 200°C bis etwa 375°C liegt. Die geformten Discs werden gesammelt und im Dunkeln gelagert.
BEISPIEL 9: Verfahren zum Herstellen einer geformten Disc

Bedingungen, die zum Formen von OQ (optische Qualität)-Polystyrol-Mischungen der fotochemisch aktiven Farbstoffe benutzt wurden, sind in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3

Formparameter	Polystyrolmischung
Zylindertemperatur (hinten) (°C)	205
Zylindertemperatur (vorn) (°C)	200
Zylindertemperatur (Düse) (°C)	200
Schmelz-Temperatur (°C)	200–250
Form-Temperatur (°C)	50–70
Gesamte Zykluszeit (s)	3–12
Schaltpunkt (Zoll)	0,7
Injektions-Übergang (Zoll)	0,2
Injektions-Zusatzdruck (psi)	1100
Injektions-Haltedruck (psi)	400
Injektions-Geschwindigkeit (mm/s)	60–150

BEISPIEL 10: Anwendungsverfahren
Verfahren zum Aufzeichnen des Hologramms
Zum Aufzeichnen des Hologramms bei entweder 532 nm oder 405 nm treffen sowohl der Referenzstrahl als auch der Signalstrahl auf die Testprobe unter Neigungswinkeln von 45 Grad auf. Die Probe ist auf einem Drehtisch angeordnet, der durch einen Computer gesteuert ist. Sowohl der Referenz- als auch der Signalstrahl haben die gleiche optische Leistung und sie sind in der gleichen Richtung polarisiert (parallel zur Probenoberfläche). Die Strahldurchmesser (1/e²) betragen 4 mm. Ein Farbfilter und ein kleines Löchlein sind vor dem Detektor angeordnet, um optisches Rauschen des Hintergrundlichtes zu verringern. Ein rascher mechanischer Verschluss vor dem Laser steuert die Aufzeichnungszeit des Hologramms. Bei der 532 nm-Einrichtung wird ein roter 632 nm-Strahl benutzt, um die Dynamik während der Hologrammaufzeichnung zu überwachen. Die Auf zeichnungsleistung für jeden Strahl variiert von 1 mWatt bis 100 mWatt, und die Aufzeichnungszeit variiert von 10 Millisekunden bis etwa 5 Sekunden. Die gebeugte Leistung von einem aufgezeichneten Hologramm wird aus einer Bragg-Verstimmungskurve durch Drehen der Probendisc um 0,2 bis 0,4 Grad gemessen. Die berichteten Werte sind hinsichtlich Reflexionen von der Oberfläche korrigiert. Die zum Auslesen der Hologramme eingesetzte Leistung beträgt zwei bis drei Größenordnungen weniger als die Auszeichnungsleistung, um das Auslöschen des Hologramms während des Auslesens zu minimieren. Resultate der Messungen der UV-Visible-Absorptionsspektren und der Beugungseffizienzen des in Beispiel 1 hergestellten Farbstoffes, der zum Herstellen der Discs in Beispiel 9 eingesetzt wurde, sind in der folgenden Tabelle 4 aufgeführt.
BEISPIEL 11: Proben-Bewertung
In Beispiel 9 hergestellte Proben werden durch Anordnen der Proben an der Öffnung der wässerige HCl enthaltenden Flasche für etwa 2 min bis etwa 30 min in Abhängigkeit von der Probendicke/Konfiguration protoniert. Säuredämpfe diffundieren durch die Probe und protonieren sie auf diese Weise. Beugungseffizienzen der in Beispiel 9 hergestellten Proben werden in ihrem ursprünglichen Zustand, d. h. vor der Protonierung, und nach der Protonierung gemessen. Es wird beobachtet, dass nach dem Aussetzen gegenüber Säure eine starke Verschiebung des Absorptionsbandes zu längeren Wellenlängen auftritt, was den Brechungsindex erhöht und so die Beugungseffizienz steigert. Das Aussetzen gegenüber Säure verringert deutlich die Fotoempfindlichkeit, was die Hologramm-Stabilität verbessert. Die Beugungseffizienz-Messungen für die geformte Disc (mit 3 Gew.-% des in Beispiel 1 hergestellten Farbstoffes) vor und nach einer Protonierung sind in Tabelle 4 und 5 veranschaulicht. Tabelle 4

Beugungseffizienz-Messungen für die geformte Disc

3 Gew.-% Farbstoff in Polystyrol Beugungseffizienz (korrigiert)

Vor dem Protonieren Nach dem Protonieren

39,2 45,8

Dicke der Disc = 600 μm
Bezugnehmend auf 5 zeigt eine grafische Darstellung 500 die Änderung der Beugungseffizienz eines fotoempfindlichen Materials gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der grafischen Darstellung ist die Beugungseffizienz 510 gegenüber dem Beugungswinkel 512 in Grad aufgezeichnet. Die Kurve 514 zeigt die Extinktion/Absorption für die in Beispiel 9 hergestellte geformte Disc vor der Protonierung, und die Kurve 516 zeigt die Extinktion/Absorption für die in Beispiel 9 hergestellte geformte Disc nach der Protonierung. Es gibt eine ausgeprägte Zunahme in der Beugungseffizienz nach der Protonierung verglichen mit derjenigen vor der Protonierung.
BEISPIEL 12: Verfahren zum Zubereiten lösungsmittelgegossener Proben
1 g Polystyrolpellets werden in 10 ml Methylenchlorid gelöst und für 2 Stunden oder bis zum vollständigen Auflösen der Polystyrolpellets im Methylenchlorid gerührt. (4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron (50 mg) werden zu der Polymerlösung hinzugegeben und für etwa 2 Stunden oder bis zum vollständigen Auflösen des Nitrons im Methylenchlorid gerührt. Lösungsmittelgegossene Proben werden durch Gießen der Farbstoff-Polystyrol-Lösung in einen Metallring (5 cm Radius), der auf einem Glassubstrat aufliegt, hergestellt. Die Anordnung des über dem Glassubstrat angeordneten Metallringes wird über einer heißen Platte bei einer Temperatur von etwa 40°C angeordnet. Die Anordnung wird mit einem umgekehrten Trichter abgedeckt, um die langsame Verdampfung des Methylenchlorids zu gestatten. Getrocknete Farbstoff-dotierte Polystyrolfilme werden nach etwa 4 Stunden gewonnen. Die Farbstoff-dotierten Polystyrolfilme enthalten 5 Gew.-% des Farbstoffes.
BEISPIEL 13: Verfahren, um das Hologramm beständig zu machen
Die Filme werden einem Hologramm-Löschstrahl von 532 nm/100 mWatt für etwa 30 bis etwa 400 Sekunden vor dem Protonieren und nach dem Protonieren ausgesetzt. Tabelle 5 zeigt, dass die Abnahme der Beugungseffizienz der protonierten Probe geringer ist als die Abnahme der Beugungseffizienz der Probe vor der Protonierung. Die Wirkung des Hologramm-Löschstrahls auf eine Probe vor der Protonierung und auf eine Probe nach der Protonierung ist in 6 gezeigt. Tabelle 5

In Beispiel 12 hergestellte Probe Beugungseffizienz (BE) (normalisiert)

Vor der Protonierung Nach der Protonierung

BE vor der Bestrahlung 100 100

BE nach der Bestrahlung für 30 s 16 89
Bezugnehmend auf 6 zeigt eine grafische Darstellung 600 eine Hologramm-Löschmessung eines Artikels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In der grafischen Darstellung ist die Beugungseffizienz 610 gegen die Hologramm-Löschzeit 612 in Sekunden aufgetragen. Die Kurve 614 zeigt die Änderung der Beugungseffizienz mit der Zeit, wenn die Probe vor der Protonierung dem Hologramm-Löschstrahl ausgesetzt worden ist. Die Kurve 616 zeigt die Änderung der Beugungseffi zienz mit der Zeit, wenn die Probe nach der Protonierung dem Hologramm-Löschstrahl ausgesetzt worden ist. Die Zeitdauer zum Auslöschen des Hologramms in einer Probe vor der Protonierung beträgt etwa 30 Sekunden, und die Zeitdauer zum Auslöschen des Hologramms in einer Probe nach der Protonierung beträgt etwa 380 Sekunden. Dies zeigt, dass die Protonierung den Farbstoff unempfindlich für die Bleichungswellenlänge macht, sodass das Hologramm beständiger bzw. dauerhafter wird.
Die Einzahlformen „ein”, „eine” und „der/die/das” schließen den Plural ein, sofern der Zusammenhang nichts Anderes klar bestimmt. „Wahlweise” oder „optional” bedeutet, dass das nachfolgend beschriebene Ereignis oder der Umstand vorkommen kann aber nicht vorzukommen braucht, und dass die Beschreibung Fälle einschließt, bei denen das Ereignis auftritt, und Fälle, bei denen es nicht auftritt. Näherungsausdrücke, wie sie in der Beschreibung und den Ansprüchen benutzt werden, können verwendet werden, um irgendeine quantitative Angabe, die erlaubtermaßen variieren kann, zu modifizieren, ohne dass eine Änderung der Grundfunktion auftritt, auf die sie sich bezieht. Demgemäß ist ein Wert, der durch einen Begriff oder Begriffe wie „etwa” und „im Wesentlichen” modifiziert ist, nicht auf den genauen angegebenen Wert beschränkt. In zumindest einigen Fällen können die Näherungsausdrücke der Genauigkeit eines Instrumentes zum Messen des Wertes entsprechen. Hier und in der ganzen Beschreibung und in den Ansprüchen können Bereichsbeschränkungen kombiniert und/oder ausgetauscht werden, wobei solche Bereiche identifiziert sind und alle Unterbereiche einschließen, die darin enthalten sind, sofern der Zusammenhang oder die Ausdrucksweise nichts Anderes angibt. Hierin offenbarte Molekulargewichtsbereiche beziehen sich auf das Molekulargewicht, wie es durch Gelpermeationschromatografie unter Einsatz von Polystyrolstandards bestimmt wird.
Während die Erfindung detailliert in Verbindung mit einer Anzahl von Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Erfindung auf solche offenbarten Ausführungsformen nicht beschränkt. Vielmehr kann die Erfindung dahingehend modifiziert werden, dass sie irgendeine Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen beinhaltet, die mit dem Umfang der Erfindung in Einklang stehen. Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sollte es klar sein, dass Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen einschließen können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als auf die vorhergehende Beschreibung beschränkt anzusehen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
In einer Ausführungsform wird eine Zusammensetzung bereitgestellt. Die Zusammensetzung hat eine Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist:
worin R¹ und R² bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R³, R⁴ und R⁵ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R⁶ und R⁷ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 6 Kohlen stoffen sind, X ein Halogen ist und „n” eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist.

100: grafische Darstellung
110: Extinktion/Absorption
112: Wellenlänge des Lichtes
114: Extinktion vor dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
116: Extinktion nach dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
118: Extinktion vor dem Fotobleichen nach der Zugabe von Säure
120: Extinktion nach dem Fotobleichen nach der Zugabe von Säure
200: grafische Darstellung
210: Extinktion/Absorption
212: Wellenlänge des Lichtes
214: Extinktion vor dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
216: Extinktion nach dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
218: Extinktion vor dem Fotobleichen nach der Zugabe von Säure
220: Extinktion nach dem Fotobleichen nach der Zugabe von Säure
300: grafische Darstellung
310: Brechungsindex
312: Wellenlänge des Lichtes
314: Brechungsindex vor dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
316: Brechungsindex nach dem Fotobleichen vor der Zugabe von Säure
318: Brechungsindex vor dem Fotobleichen nach der Zugabe von Säure
400: grafische Darstellung
410: Unterschied im Brechungsindex
412: Wellenlänge des Lichtes
414: Änderung des Brechungsindex
416: untere Grenze der Aktivierungsregion von Licht
418: obere Grenze der Aktivierungsregion von Licht
500: grafische Darstellung
510: Beugungseffizienz
512: Beugungswinkel
514: Extinktion vor der Protonierung
516: Extinktion nach der Protonierung
600: grafische Darstellung
610: Beugungseffizienz
612: Hologramm-Löschzeit
614: Veränderung der Beugungseffizienz mit der Zeit vor der Protonierung
616: Veränderung der Beugungseffizienz mit der Zeit nach der Protonierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4217438 [0054]

Claims

Zusammensetzung, die eine Struktur aufweist, wie sie in Formel I gezeigt ist:
worin R¹ und R² bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R³, R⁴ und R⁵ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 10 Kohlenstoffen oder ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis etwa 12 Kohlenstoffen sind; R⁶ und R⁷ bei jedem Vorkommen unabhängig ein Wasserstoffatom oder ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffen sind, X ein Halogen ist und „n” eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis etwa 4 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin R¹ mindestens einen Elektronen anziehenden Substituenten umfasst, der eine Struktur aufweist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Formeln:

-CN Formel V -CF₃ Formel VIund -NO₂ Formel VII,worin R⁸, R⁹ und R¹⁰ bei jedem Vorkommen unabhängig ein aliphatischer Rest mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffen, ein cycloaliphatischer Rest mit etwa 3 bis 10 Kohlenstoffen und ein aromatischer Rest mit etwa 3 bis 10 Kohlenstoffatomen sind.
Artikel, umfassend die Verbindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
Artikel nach Anspruch 3, worin der Artikel ein holografisches Aufzeichnungsmedium ist.
Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel VIII gezeigt ist.
Artikel, umfassend die Zusammensetzung der Formel VIII.
Zusammensetzung, die eine Struktur aufweist, wie sie in Formel IX gezeigt ist.
Artikel, umfassend die Zusammensetzung gemäß der Formel IX.
Verfahren zum Herstellen der Zusammensetzung, die eine Struktur aufweist, wie sie in Formel I gezeigt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel I gezeigt ist, durch Protonieren einer Zusammensetzung mit einer Struktur, wie sie in Formel II gezeigt ist, hergestellt wird.