JP2004279795A - Non-resonant two-photon absorbing material and non-resonant two-photon emitting material, as well as non-resonant two-photon absorption inducing method and non-resonant two-photon emission generating method using same - Google Patents

Non-resonant two-photon absorbing material and non-resonant two-photon emitting material, as well as non-resonant two-photon absorption inducing method and non-resonant two-photon emission generating method using same Download PDF

Info

Publication number
JP2004279795A
JP2004279795A JP2003071875A JP2003071875A JP2004279795A JP 2004279795 A JP2004279795 A JP 2004279795A JP 2003071875 A JP2003071875 A JP 2003071875A JP 2003071875 A JP2003071875 A JP 2003071875A JP 2004279795 A JP2004279795 A JP 2004279795A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resonant
photon
group
photon absorption
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003071875A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4115308B2 (en
Inventor
Hiroo Takizawa
裕雄 滝沢
Takeharu Tani
武晴 谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2003071875A priority Critical patent/JP4115308B2/en
Priority to US10/678,301 priority patent/US7432036B2/en
Priority to EP12004699.0A priority patent/EP2503389A3/en
Priority to EP03022697A priority patent/EP1408366A3/en
Priority to EP12004698.2A priority patent/EP2503388A3/en
Publication of JP2004279795A publication Critical patent/JP2004279795A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4115308B2 publication Critical patent/JP4115308B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic material efficiently absorbing two photons, that is, an organic material having a large two-photon absorption sectional surface area. <P>SOLUTION: This non-resonant two-photon absorbing material contains an merocyanine coloring material performing non-resonant two-photon absorption. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非線形光学効果を発現する材料に関し、特に非共鳴2光子吸収断面積が大きく、非共鳴2光子吸収により生成した励起状態からの発光効率の大きな有機非線形光学材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、非線形光学効果とは、印加する光電場の2乗、3乗あるいはそれ以上に比例する非線型な光学応答のことであり、印加する光電場の2乗に比例する2次の非線形光学効果としては、第二高調波発生(SHG),光整流、フォトリフラクティブ効果、ポッケルス効果、パラメトリック増幅、パラメトリック発振、光和周波混合、光差周波混合などが知られている。また印加する光電場の3乗に比例する3次の非線形光学効果としては第三高調波発生(THG)、光カー効果、自己誘起屈折率変化、2光子吸収などが挙げられる。
【0003】
これらの非線形光学効果を示す非線形光学材料としてはこれまでに多数の無機材料が見い出されてきた。ところが無機物においては、所望の非線形光学特性や、素子製造のために必要な諸物性を最適化するためのいわゆる分子設計が困難であることから実用するのは非常に困難であった。一方、有機化合物は分子設計により所望の非線形光学特性の最適化が可能であるのみならず、その他の諸物性のコントロールも可能であるため、実用の可能性が高く、有望な非線形光学材料として注目を集めている。
【0004】
近年、有機化合物の非線形光学特性の中でも3次の非線形光学効果が注目されており、その中でも特に、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光が注目を集めている。2光子吸収とは、化合物が2つの光子を同時に吸収して励起される現象であり、化合物の(線形)吸収帯が存在しないエネルギー領域で2光子の吸収が起こる場合を非共鳴2光子吸収という。また、非共鳴2光子発光とは、非共鳴2光子吸収により生成した励起分子が、その励起状態の輻射失活過程において発する発光をいう。なお、以下の記述において特に明記しなくても2光子吸収および2光子発光とは非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光を指す。
【0005】
ところで、非共鳴2光子吸収の効率は印加する光電場の2乗に比例する(2光子吸収の2乗特性)。このため、2次元平面にレーザーを照射した場合においては、レーザースポットの中心部の電界強度の高い位置のみで2光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では2光子の吸収は全く起こらない。一方、3次元空間においては、レーザー光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ2光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために2光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる線形吸収に比べて、非共鳴2光子吸収では、この2乗特性に由来して空間内部の1点のみで励起が起こるため、空間分解能が著しく向上する。通常、非共鳴2光子吸収を誘起する場合には、化合物の(線形)吸収帯が存在する波長領域よりも長波でかつ吸収の存在しない、近赤外領域の短パルスレーザーを用いることが多い。化合物の(線形)吸収帯が存在しない、いわゆる透明領域の近赤外光を用いるため、励起光が吸収や散乱を受けずに試料内部まで到達でき、非共鳴2光子吸収の2乗特性のために試料内部の1点を極めて高い空間分解能で励起できるため、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光は生体組織の2光子造影や2光子フォトダイナミックセラピー(PDT)などの応用面で期待されている。また、非共鳴2光子吸収、2光子発光を用いると、入射した光子のエネルギーよりも高いエネルギーの光子を取り出せるため、波長変換デバイスという観点からアップコンバージョンレージングに関する研究も報告されている。
【0006】
効率良く2光子発光やアップコンバージョンレージングを示す有機化合物として、いわゆるスチルバゾリウム誘導体が知られている(He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1995,67,3703[非特許文献1]、He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1995,67,2433[非特許文献2]、He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1996,68,3549[非特許文献3]、He,G.S.et al.,J.Appl.Phys.1997,81,2529[非特許文献4]、Prasad,P.N. et al.,Nonlinear Optics 1999,21,39[非特許文献5]、Ren,Y.et al.,J.Mater.Chem.2000,10,2025[非特許文献6]、Zhou、G.et al.,Jpn.J.Appl.Phys.2001,40,1250[非特許文献7]、M.Albota.et al.,Science.1998年,281巻,1653頁[非特許文献8])。また、ある特定の構造を有するスチルバゾリウム化合物の2光子発光を用いた種々の応用例はWO97/09043号[特許文献1]に記載されている。
【0007】
非共鳴2光子発光を利用して生体組織の造影、フォトダイナミックセラピー、アップコンバージョンレージング等の応用を行う場合、用いる有機化合物の2光子吸収効率(2光子吸収断面積)および2光子吸収により生じた励起状態からの発光効率は高いことが必要である。同一の有機化合物を用いて2倍の2光子発光強度を得るためには、2光子吸収の2乗特性のために4倍の励起光強度が必要になる。ところが、過度に強いレーザー光を照射すると、例えば生体組織の光損傷を招いたり、また2光子発光色素そのものが光劣化を起こしてしまう可能性が高くなるため望ましくない。従って、弱い励起光強度で強い2光子発光を得るためには、効率よく2光子吸収を行い2光子発光を発する有機化合物の開発が必要である。スチルバゾリウム誘導体の2光子発光効率は、実際的な使用に対しては未だ充分な性能を満たしていない。
【0008】
【非特許文献1】
He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1995年,67巻,3703頁
【非特許文献2】
He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1995年,67巻,2433頁
【非特許文献3】
He,G.S.et al.,Appl.Phys.Lett.1996年,68巻,3549頁
【非特許文献4】
He,G.S.et al.,J.Appl.Phys.1997,81巻,2529頁
【非特許文献5】
Prasad,P.N. et al.,Nonlinear Optics1999年,21巻,39頁
【非特許文献6】
Ren,Y.et al.,J.Mater.Chem.2000年,10巻,2025頁
【非特許文献7】
Zhou、G.et al.,Jpn.J.Appl.Phys.2001年,40巻,1250頁
【非特許文献8】
M.Albota.et al.,Science.1998年,281巻,1653頁
【特許文献1】
国際公開第97/09043号パンフレット
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べたように、非共鳴2光子吸収および非共鳴2光子発光を利用すると、極めて高い空間分解能を特徴とする種々の応用が可能であるが、現時点で利用可能な2光子発光化合物では、2光子吸収能が低く、また2光子発光効率も悪いため、2光子吸収および2光子発光を誘起する励起光源としては非常に高出力のレーザーが必要である。
【0010】
本発明の目的は、効率良く2光子を吸収する有機材料、すなわち2光子吸収断面積の大きな有機材料を提供すること、および発光強度の大きな2光子発光を示す有機材料を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
発明者らの鋭意検討の結果、本発明の上記目的は、下記の手段により達成された。
(1)非共鳴2光子吸収を行うメロシアニン色素を含有することを特徴とする非共鳴2光子吸収材料。
(2)該メロシアニン色素が下記一般式(1)にて表されることを特徴とする(1)記載の非共鳴2光子吸収材料。
【0012】
【化3】

Figure 2004279795
【0013】
一般式(1)中、Zaは5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わし、Zaは5員または6員環を形成する原子群を表わす。
Raはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基を表す。
Ma〜Ma11はそれぞれ独立にメチン基を表わし、置換基を有していても良く、他のメチン基と環を形成しても良い。naは0または1であり、kaは0〜8の整数を表わす。kaが2以上の時、複数のMa10、Ma11は同じでも異なってもよい。
CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。
(3)(2)にてnaが0であることを特徴とする(2)記載の非共鳴2光子吸収材料。
(4)該メロシアニン色素が下記一般式(2)にて表されることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
【0014】
【化4】
Figure 2004279795
【0015】
一般式(2)中、Ma10、Ma11、Ra、Za、ka、CI、yは一般式(1)と同義である。Xは−O−、−S−、−NR−、―CR−のいずれかを表し、R、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基を表す。
は置換基を表し、a1は0〜4の整数を表す。a1が2以上のとき、複数のRは同じでも異なっても良く、互いに連結して環を形成してもよい。
(5)(2)〜(4)にて、kaが0〜4で表されることを特徴とする(2)〜(4)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
(6)(5)にて、kaが2〜4で表されることを特徴とする(5)記載の非共鳴2光子吸収材料。
(7)(2)〜(6)にて、Raがアルキル基であることを特徴とする(2)〜(6)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
(8)(4)〜(7)にてR、R、Rが共にアルキル基であることを特徴とする(4)〜(7)のいずれかに非共鳴2光子吸収材料。
(9)(4)〜(8)にて、Xが−O−または―CR−であることを特徴とする(4)〜(8)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
(10)(2)〜(9)にて、Zaから形成される環が、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、クマリンー2,4−ジオンで表されることを特徴とする(2)〜(9)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
(11)(10)にて、Zaから形成される環が、ピラゾリジン−3,5−ジオン、インダン−1,3−ジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸で表されることを特徴とする(10)記載の非共鳴2光子吸収材料。
(12)(10)にて、Zaから形成される環が、ピラゾリジン−3,5−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸で表されることを特徴とする(10)記載の非共鳴2光子吸収材料。
(13)(2)〜(12)にて、Ma10、Ma11は無置換メチン基、メチル置換メチン基、エチル置換メチン基のいずれかで表されることを特徴とする(2)〜(12)のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
(14)(1)〜(13)に記載の非共鳴2光子吸収色素が2光子発光することを特徴とする非共鳴2光子発光色素とこれを含む非共鳴2光子発光材料。
(15)(1)〜(13)に記載の非共鳴2光子吸収色素に、該色素の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して2光子吸収を誘起することを特徴とする非共鳴2光子吸収誘起方法。
(16)(1)〜(13)に記載の非共鳴2光子吸収色素に、該色素の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して非共鳴2光子吸収を誘起し、発光を発生させることを特徴とする非共鳴2光子発光発生方法。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の非共鳴2光子吸収を行う化合物について詳しく説明する。
なお、本発明において、特定の部分を「基」と称した場合には、特に断りの無い限りは、一種以上の(可能な最多数までの)置換基で置換されていても、置換されていなくても良いことを意味する。例えば、「アルキル基」とは置換または無置換のアルキル基を意味する。また、本発明における化合物に使用できる置換基は、置換の有無にかかわらず、どのような置換基でも良い。
また、本発明において、特定の部分を「環」と称した場合、あるいは「基」に「環」が含まれる場合は、特に断りの無い限りは単環でも縮環でも良く、置換されていても置換されていなくても良い。
例えば、「アリール基」はフェニル基でもナフチル基でも良く、置換フェニル基でも良い。
【0017】
ここで本発明の非共鳴2光子吸収を行うことを特徴とするメロシアニン色素について説明する。
なお、本発明にて色素とは、可視光領域(400〜700nm)及び/または近赤外領域(700〜2000nm)に吸収の一部を有する化合物に対する総称である。
【0018】
メロシアニン色素とは、共役メチン鎖の両末端が酸素原子と窒素原子である色素の総称である。メロシアニン色素の具体例としては、F.M.Harmer著、Heterocyclic Compounds−Cyanine Dyes and Related Compounds、John&Wiley&Sons 、New York、London、1964年刊に記載のものが挙げられる。
【0019】
本発明の非共鳴2光子吸収を行うことを特徴とするメロシアニン色素はより好ましくは一般式(1)にて表されるメロシアニン色素である。
【0020】
一般式(1)中、Zaは5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わす。形成される5員または6員の含窒素複素環として好ましくは炭素原子数(以下C数という)3〜25のオキサゾール核(例えば、2−3−メチルオキサゾリル、2−3−エチルオキサゾリル、2−3,4−ジエチルオキサゾリル、2−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−3−エチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホエチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホプロピルベンゾオキサゾリル、2−3−メチルチオエチルベンゾオキサゾリル、2−3−メトキシエチルベンゾオキサゾリル、2−3−スルホブチルベンゾオキサゾリル、2−3−メチル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−メチル−α−ナフトオキサゾリル、2−3−スルホプロピル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−スルホプロピル−β−ナフトオキサゾリル、2−3−(3−ナフトキシエチル)ベンゾオキサゾリル、2−3,5−ジメチルベンゾオキサゾリル、2−6−クロロ−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−5−ブロモ−3−メチルベンゾオキサゾリル、2−3−エチル−5−メトキシベンゾオキサゾリル、2−5−フェニル−3−スルホプロピルベンゾオキサゾリル、2−5−(4−ブロモフェニル)−3−スルホブチルベンゾオキサゾリル、2−3−ジメチル−5,6−ジメチルチオベンゾオキサゾリル)、C数3〜25のチアゾール核(例えば、2−3−メチルチアゾリル、2−3−エチルチアゾリル、2−3−スルホプロピルチアゾリル、2−3−スルホブチルチアゾリル、2−3,4−ジメチルチアゾリル、2−3,4,4−トリメチルチアゾリル、2−3−カルボキシエチルチアゾリル、2−3−メチルベンゾチアゾリル、2−3−エチルベンゾチアゾリル、2−3−ブチルベンゾチアゾリル、2−3−スルホプロピルベンゾチアゾリル、2−3−スルホブチルベンゾチアゾリル、2−3−メチル−β−ナフトチアゾリル、2−3−スルホプロピル−γ−ナフトチアゾリル、2−3−(1−ナフトキシエチル)ベンゾチアゾリル、2−3,5−ジメチルベンゾチアゾリル、2−6−クロロ−3−メチルベンゾチアゾリル、2−6−ヨード−3−エチルベンゾチアゾリル、2−5−ブロモ−3−メチルベンゾチアゾリル、2−3−エチル−5−メトキシベンゾチアゾリル、2−5−フェニル−3−スルホプロピルベンゾチアゾリル、2−5−(4−ブロモフェニル)−3−スルホブチルベンゾチアゾリル、2−3−ジメチル−5,6−ジメチルチオベンゾチアゾリルなどが挙げられる)、C数3〜25のイミダゾール核(例えば、2−1,3−ジエチルイミダゾリル、2−1,3−ジメチルイミダゾリル、2−1−メチルベンゾイミダゾリル、2−1,3,4−トリエチルイミダゾリル、2−1,3−ジエチルベンゾイミダゾリル、2−1,3,5−トリメチルベンゾイミダゾリル、2−6−クロロ−1,3−ジメチルベンゾイミダゾリル、2−5,6−ジクロロ−1,3−ジエチルベンゾイミダゾリル、2−1,3−ジスルホプロピル−5−シアノ−6−クロロベンゾイミダゾリルなどが挙げられる)、C数10〜30のインドレニン核(例えば、3,3−ジメチルインドレニン)、C数9〜25のキノリン核(例えば、2−1−メチルキノリル、2−1−エチルキノリル、2−1−メチル6−クロロキノリル、2−1,3−ジエチルキノリル、2−1−メチル−6−メチルチオキノリル、2−1−スルホプロピルキノリル、4−1−メチルキノリル、4−1−スルホエチルキノリル、4−1−メチル−7−クロロキノリル、4−1,8−ジエチルキノリル、4−1−メチル−6−メチルチオキノリル、4−1−スルホプロピルキノリルなどが挙げられる)、C数3〜25のセレナゾール核(例えば、2−3−メチルベンゾセレナゾリルなどが挙げられる)、C数5〜25のピリジン核(例えば、2−ピリジルなどが挙げられる)などが挙げられ、さらに他にチアゾリン核、オキサゾリン核、セレナゾリン核、テルラゾリン核、テルラゾール核、ベンゾテルラゾール核、イミダゾリン核、イミダゾ[4,5−キノキザリン]核、オキサジアゾール核、チアジアゾール核、テトラゾール核、ピリミジン核を挙げることができる。
【0021】
これら複素環は置換されても良く、置換基として好ましくは例えば、アルキル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル、2−ブテニル、1,3−ブタジエニル)、シクロアルキル基(好ましくはC数3〜20、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)、アルキニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、エチニル、2−プロピニル、1,3−ブタジイニル、2−フェニルエチニル)、ハロゲン原子(例えば、F、Cl、Br、I)、アミノ基(好ましくはC数0〜20、例えば、アミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ、アニリノ)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、カルボキシル基、スルホ基、ホスホン酸基、アシル基(好ましくはC数1〜20、例えば、アセチル、ベンゾイル、サリチロイル、ピバロイル)、アルコキシ基(好ましくはC数1〜20、例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキシ)、アリールオキシ基(好ましくはC数6〜26、例えば、フェノキシ、1−ナフトキシ)、アルキルチオ基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチルチオ、エチルチオ)、アリールチオ基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニルチオ、4−クロロフェニルチオ)、アルキルスルホニル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メタンスルホニル、ブタンスルホニル)、アリールスルホニル基(好ましくはC数6〜20、例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエンンスルホニル)、スルファモイル基(好ましくはC数0〜20、例えばスルファモイル、N−メチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル)、カルバモイル基(好ましくはC数1〜20、例えば、カルバモイル、N−メチルカルバモイル、N、N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル)、アシルアミノ基(好ましくはC数1〜20、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ)、イミノ基(好ましくはC数2〜20、例えばフタルイミノ)、アシルオキシ基(好ましくはC数1〜20、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、アルコキシカルボニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル)、カルバモイルアミノ基(好ましくはC数1〜20、例えばカルバモイルアミノ、N−メチルカルバモイルアミノ、N−フェニルカルバモイルアミノ)、であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルコキシカルボニル基である。
【0022】
これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。縮環する環として好ましくはベンゼン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環等が挙げられる。
【0023】
Zaにより形成される5員または6員の含窒素複素環としてより好ましくは、オキサゾール核、イミダゾール核、チアゾール核、またはインドレニン環であり、さらに好ましくはオキサゾール核、またはインドレニン環である。
【0024】
Zaは5員または6員環を形成する原子群を表わす。Zaから形成される環は一般に酸性核と呼ばれる部分であり、James 編、The Theory of the Photographic Process、第4版、マクミラン社、1977年、第198頁により定義される。 Zaとして好ましくは、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、イミダゾリン−5−オン、ヒダントイン、2または4−チオヒダントイン、2−イミノオキサゾリジン−4−オン、2−オキサゾリン−5−オン、2−チオオキサゾリン−2,4−ジオン、イソローダニン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、インドリン−2−オン、インドリン−3−オン、2−オキソインダゾリウム、5,7−ジオキソ−6,7−ジヒドロチアゾロ〔3,2−a 〕ピリミジン、3,4−ジヒドロイソキノリン−4−オン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、クマリンー2,4−ジオン、インダゾリン−2−オン、ピリド[1,2−a]ピリミジン−1,3−ジオン、ピラゾロ〔1,5−b〕キナゾロン、ピラゾロピリドンなどの核が挙げられる。
Zaから形成される環としてより好ましくは、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、クマリンー2,4−ジオンであり、さらに好ましくは、ピラゾリジン−3,5−ジオン、インダン−1,3−ジオン、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸であり、最も好ましくはピラゾリジン−3,5−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸である。
【0025】
Zaから形成される環は置換されても良く、(好ましい置換基の例はZa上の置換基の例と同じ)置換基としてより好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。
【0026】
これらの複素環はさらに縮環されていてもよい。縮環する環として好ましくはベンゼン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環等が挙げられる。
【0027】
Raはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくはC数1〜20、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、n−ペンチル、ベンジル、3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル、カルボキシメチル、5−カルボキシペンチル)、アルケニル基(好ましくはC数2〜20、例えば、ビニル、アリル)、アリール基(好ましくはC数6〜20、例えば、フェニル、2−クロロフェニル、4−メトキシフェニル、3−メチルフェニル、1−ナフチル)、ヘテロ環基(好ましくはC数1〜20、例えば、ピリジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ)であり、より好ましくはアルキル基(好ましくはC数1〜6のアルキル基)またはスルホアルキル基(好ましくは3−スルホプロピル、4−スルホブチル、3−メチル−3−スルホプロピル、2’−スルホベンジル)である。
【0028】
Ma〜Ma11はそれぞれメチン基を表わし、置換基を有していても良く(好ましい置換基の例はZa及びZa上の置換基の例と同じ)、置換基として好ましくはアルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、アルコキシ基、アリール基、ニトロ基、ヘテロ環基、アリールオキシ基、アシルアミノ基、カルバモイル基、スルホ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルキルチオ基、シアノ基などが挙げられ、置換基としてより好ましくはアルキル基である。
Ma〜Ma11は無置換メチン基またはアルキル基(好ましくはC数1〜6)置換メチン基であることが好ましく、より好ましくは無置換、エチル基置換、メチル基置換のメチン基である。
Ma〜Ma11は互いに連結して環を形成しても良く、形成する環として好ましくはシクロヘキセン環、シクロペンテン環、ベンゼン環、チオフェン環等が挙げられる。
【0029】
naは0または1であり、好ましくは0である。
【0030】
kaは0〜8の整数を表し、好ましくは0〜4の整数を表し、より好ましくは2〜4、さらに好ましくは2または3の整数を表す。
kaが2以上の時、複数のMa10、Ma11は同じでも異なってもよい。
【0031】
CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。
【0032】
本発明の非共鳴2光子吸収を行うことを特徴とするメロシアニン色素は一般式(2)にて表されることがより好ましい。
【0033】
一般式(2)中、Ma10、Ma11、Ra、Za、ka、CI、yは一般式(1)と同義であり、好ましいものも同様である。
【0034】
一般式(2)中、Xは−O−、−S−、−NR−、―CR−のいずれかを表し、R、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、ヘテロ環基(以上好ましい例はRaと同じ)を表し、より好ましくはアルキル基を表す。
は−O−または―CR−であることが好ましい。
【0035】
は置換基を表し(好ましい置換基の例はZa上の置換基の例と同じ)、より好ましくは、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、カルボキシル基、スルホ基、アルコキシ基、スルファモイル基、カルバモイル基、またはアルコキシカルボニル基である。
【0036】
a1は0〜4の整数を表し、好ましくは0〜2を表し、より好ましくは0または1を表す。
a1が2以上のとき、複数のRは同じでも異なっても良く、互いに連結して環を形成してもよく、形成する環として好ましくはベンゼン環、ベンゾフラン環、ピリジン環、ピロール環、インドール環、チオフェン環等が挙げられる。
【0037】
本発明のメロシアニン色素はモノマー状態で用いても良いが、会合状態で用いても良い。
ここで、色素発色団同士が特定の空間配置に、共有結合又は配位結合、あるいは種々の分子間力(水素結合、ファン・デル・ワールス力、クーロン力等)などの結合力によって固定されている状態を、一般的に会合(又は凝集)状態と称している。
【0038】
参考のため、以下に会合体の説明を行う。会合体については、例えばジェイムス(James)編「ザ・セオリー・オブ・ザ・フォトグラフィック・プロセス」(The Theory of the Photographic Process)第4版、マクミラン出版社、1977年、第8章、第218〜222頁、及び小林孝嘉著「J会合体(J−Aggregates)」ワールド・サイエンティフィック・パブリッシング社(World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.)、1996年刊)などに詳細な説明がなされている。
モノマーとは単量体を意味する。会合体の吸収波長の観点では、モノマー吸収に対して、吸収が短波長にシフトする会合体をH会合体(2量体は特別にダイマーと呼ぶ)、長波長にシフトする会合体をJ会合体と呼ぶ。
【0039】
会合体の構造の観点では、レンガ積み会合体において、会合体のずれ角が小さい場合はJ会合体と呼ばれるが、ずれ角が大きい場合はH会合体と呼ばれる。レンガ積み会合体については、ケミカル・フィジックス・レター(ChemicalPhysics Letters),第6巻、第183頁(1970年)に詳細な説明がある。また、レンガ積み会合体と同様な構造を持つ会合体として梯子または階段構造の会合体がある。梯子または階段構造の会合体については、Zeitschrift fur Physikalische Chemie,第49巻、第324頁、(1941年)に詳細な説明がある。
【0040】
また、レンガ積み会合体以外を形成するものとして、矢はず(Herringbone)構造をとる会合体(矢はず会合体と呼ぶことができる)などが知られている。
矢はず(Herringbone)会合体については、チャールズ・ライヒ(Charles Reich)著、フォトグラフィック・サイエンス・アンド・エンジニアリング(Photographic Science and Engineering)第18巻、第3号、第335頁(1974年)に記載されている。矢はず会合体は、会合体に由来する2つの吸収極大を持つ。
【0041】
会合状態を取っているかどうかは、前記の通りモノマー状態からの吸収(吸収λmax、ε、吸収形)の変化により確認することができる。
本発明の化合物は会合により短波長化(H会合)しても長波長化(J会合)してもその両方でもいずれでも良いが、J会合体を形成することがより好ましい。
【0042】
化合物の分子間会合状態は様々な方法に形成することができる。
例えば溶液系では、ゼラチンのようなマトリックスを添加した水溶液(例えばゼラチン0.5wt%・化合物10−4M水溶液)、KClのような塩を添加した水溶液(例えばKCl5%・化合物2×10−3M水溶液)に化合物を溶かす方法、良溶媒に化合物を溶かしておいて後から貧溶媒を加える方法(例えばDMF−水系、クロロホルム−トルエン系等)等が挙げられる。
また膜系では、ポリマー分散系、アモルファス系、結晶系、LB膜系等の方法が挙げられる。
さらに、バルクまたは微粒子(μm〜nmサイズ)半導体(例えばハロゲン化銀、酸化チタン等)、バルクまたは微粒子金属(例えば金、銀、白金等)に吸着、化学結合、または自己組織化させることにより分子間会合状態を形成させることもできる。カラー銀塩写真における、ハロゲン化銀結晶上のシアニン色素J会合吸着による分光増感はこの技術を利用したものである。
分子間会合に関与する化合物数は2個であっても、非常に多くの化合物数であっても良い。
【0043】
以下に、本発明で用いられる、非共鳴2光子吸収を行うことを特徴とするメロシアニン色素の好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0044】
【化5】
Figure 2004279795
【0045】
【化6】
Figure 2004279795
【0046】
【化7】
Figure 2004279795
【0047】
【化8】
Figure 2004279795
【0048】
【実施例】
以下に、本発明の具体的な実施例について実験結果を基に説明する。勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0049】
[実施例1]
[D−14の合成]
【0050】
本発明の化合物D−14は以下の方法により合成することができる。
【0051】
【化9】
Figure 2004279795
【0052】
4級塩[1]2.81g(10mmol)、[2]6.67g(30mmol)、無水酢酸10g、アセトニトリル50mlを30分間還流した。濃縮後酢酸エチルでデカンテーションし、アニル体[3]の粗製品を得た。
アニル体[3]の粗製品にチオバルビツール酸[4]2.00g(10mmol),トリエチルアミン3.0g(30mmol)、エタノール100mlを加えて1時間還流した。濃縮後、シリカゲルカラムクロマトグラフィ(展開溶媒:クロロホルム:メタノール=20:1→10:1)にて精製し、さらにメタノール−イソプロピルアルコールにて再結晶することにより、目的のD−14の結晶2.55g(トータル収率41.3%)を得た。
なお構造はNMRスペクトル、MSスペクトル、元素分析にて確認した。
【0053】
また、他のメロシアニン色素等についても、F.M.Harmer著、Heterocyclic Compounds−Cyanine Dyes and Related Compounds、John&Wiley&Sons、New York、London、1964年刊、D.M.Sturmer著、Heterocyclic Compounds− Special Topics in Heterocyclic Chemistry、第18章、第14節、第482から515頁、John&Wiley&Sons、New York、London等に記載の方法等に準じて合成することができる。
ただし、本発明の化合物の合成法はこれに限定されるわけではない。
【0054】
[実施例2]
[2光子吸収断面積の評価方法]
【0055】
本発明の化合物の2光子吸収断面積の評価は、M. A. Albota et al., Appl. Opt. 1998年,37巻,7352頁.記載の方法を参考に行った。2光子吸収断面積測定用の光源には、Ti:sapphireパルスレーザー(パルス幅:100fs、繰り返し:80MHz、平均出力:1W、ピークパワー:100kW)を用い、700nmから1000nmの波長範囲で2光子吸収断面積を測定した。また、基準物質としてローダミンBおよびフルオレセインを測定し、得られた測定値をC. Xu et al., J. Opt. Soc. Am. B 1996年, 13巻, 481頁.に記載のローダミンBおよびフルオレセインの2光子吸収断面積の値を用いて補正することで、各化合物の2光子吸収断面積を得た。2光子吸収測定用の試料には、1×10−4の濃度で化合物を溶かした溶液を用いた。
【0056】
本発明の化合物の2光子吸収断面積を上記方法にて測定し、得られた結果をGM単位で表1に示した(1GM = 1×10−50 cm s / photon)。なお、表中に示した値は測定波長範囲内での2光子吸収断面積の最大値である。
【0057】
さらに、下記に示した構造を有する、非特許文献8(M.Albota.etal.,Science.1998年,281巻,1653頁)記載の比較化合物1の2光子吸収断面積を上記の方法で測定し、結果を表1に示した。
【0058】
【化10】
Figure 2004279795
【0059】
【表1】
Figure 2004279795
【0060】
表1から明らかなように、本発明の化合物は比較化合物1に対し極めて大きい2光子吸収断面積が得られることがわかった。
【0061】
[実施例3]
[2光子発光強度の評価方法]
【0062】
実施例2の試料101に、Nd:YAGレーザーの1064nmのレーザーパルスを照射して得られる発光スペクトルを測定し、得られた発光スペクトルの面積から非共鳴2光子発光強度を求めた。
【0063】
比較試料1:強い2光子発光を発する化合物として国際公開第97/09043号(WO9709043)に記載の化合物(下記化合物)0.0059gを100mLのアセトニトリルに溶解させて1×10−4Mの溶液を調製した。
【0064】
【化11】
Figure 2004279795
【0065】
試料101および比較試料1に、それぞれNd:YAGレーザーの1064nmのレーザーパルスを同条件で照射し、非共鳴2光子発光スペクトルを測定した。得られた発光スペクトルの面積(非共鳴2光子発光強度)を、比較試料1の値を1としたときの相対比で表2に示した。
【0066】
【表2】
Figure 2004279795
【0067】
表2から明らかなように、比較化合物”dye1”に対しはるかに大きい非共鳴2光子発光強度が得られることがわかった。
【0068】
【発明の効果】
本発明の非共鳴2光子吸収を行うことを特徴とするメロシアニン色素を用いることで、従来よりも強い非共鳴2光子吸収及び2光子発光を示す非共鳴2光子吸収発光材料を得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material that exhibits a nonlinear optical effect, and more particularly to an organic nonlinear optical material that has a large non-resonant two-photon absorption cross-section and a large luminous efficiency from an excited state generated by non-resonant two-photon absorption.
[0002]
[Prior art]
In general, the nonlinear optical effect is a non-linear optical response proportional to the square of the applied photoelectric field, the third power or more, and a second-order nonlinear optical effect proportional to the square of the applied photoelectric field. For example, second harmonic generation (SHG), optical rectification, photorefractive effect, Pockels effect, parametric amplification, parametric oscillation, optical sum frequency mixing, optical difference frequency mixing, and the like are known. The third-order nonlinear optical effect proportional to the cube of the applied photoelectric field includes third harmonic generation (THG), optical Kerr effect, self-induced refractive index change, two-photon absorption, and the like.
[0003]
Many inorganic materials have been found so far as nonlinear optical materials exhibiting these nonlinear optical effects. However, inorganic materials are very difficult to put into practical use because so-called molecular design for optimizing desired nonlinear optical characteristics and various physical properties necessary for device fabrication is difficult. On the other hand, organic compounds can be optimized not only for the desired nonlinear optical properties by molecular design, but also for other physical properties, so they are highly practical and attract attention as promising nonlinear optical materials. Collecting.
[0004]
In recent years, the third-order nonlinear optical effect has attracted attention among the nonlinear optical characteristics of organic compounds, and among these, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission have attracted attention. Two-photon absorption is a phenomenon in which a compound is excited by simultaneously absorbing two photons, and the case where two-photon absorption occurs in an energy region where there is no (linear) absorption band of the compound is called non-resonant two-photon absorption. . In addition, non-resonant two-photon emission refers to light emitted by an excited molecule generated by non-resonant two-photon absorption in the process of radiation deactivation in its excited state. In the following description, two-photon absorption and two-photon emission refer to non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission, unless otherwise specified.
[0005]
By the way, the efficiency of non-resonant two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (square characteristic of two-photon absorption). For this reason, when a two-dimensional plane is irradiated with a laser, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high in the central portion of the laser spot, and two-photon absorption is completely absent in a portion where the electric field strength is weak in the peripheral portion. Does not happen. On the other hand, in the three-dimensional space, two-photon absorption occurs only in the region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and no two-photon absorption occurs in the region outside the focal point because the electric field strength is weak. . Compared with linear absorption where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, non-resonant two-photon absorption results in excitation at only one point inside the space due to this square characteristic. , The spatial resolution is significantly improved. Usually, when inducing non-resonant two-photon absorption, a short-pulse laser in the near-infrared region, which is longer than the wavelength region in which the (linear) absorption band of the compound exists and does not have absorption, is often used. Because so-called transparent near-infrared light that does not have a (linear) absorption band of the compound is used, excitation light can reach the inside of the sample without being absorbed or scattered, and because of the square characteristic of non-resonant two-photon absorption In addition, since one point inside the sample can be excited with extremely high spatial resolution, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission are expected in applications such as two-photon contrast and two-photon photodynamic therapy (PDT) of biological tissues. ing. In addition, when non-resonant two-photon absorption and two-photon emission are used, a photon with an energy higher than the energy of the incident photon can be extracted. Therefore, research on upconversion lasing has been reported from the viewpoint of a wavelength conversion device.
[0006]
A so-called stilbazolium derivative is known as an organic compound that efficiently exhibits two-photon emission and upconversion lasing (He, GS et al., Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 3703 [Non-patent Document 1]. He, GS et al., Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2433 [Non-Patent Document 2], He, GS et al., Appl. Phys. Lett. 1996, 68, 3549 [Non Patent Literature 3], He, GS et al., J. Appl. Phys. 1997, 81, 2529 [Non Patent Literature 4], Prasad, P. N. et al., Nonlinear Optics 1999, 21, 39 [Non-Patent Document 5], Ren, Y. et al., J. Mater. 00, 10, 2025 [Non-patent document 6], Zhou, G. et al., Jpn. J. Appl. Phys. 2001, 40, 1250 [Non-patent document 7], M. Albota. Et al., Science. 1998, 281, 1653 [Non-Patent Document 8]). Various application examples using two-photon emission of a stilbazolium compound having a specific structure are described in WO97 / 09043 [Patent Document 1].
[0007]
When non-resonant two-photon emission is used for imaging of biological tissue, photodynamic therapy, up-conversion lasing, etc., it is caused by the two-photon absorption efficiency (two-photon absorption cross section) and two-photon absorption of the organic compound used. The luminous efficiency from the excited state needs to be high. In order to obtain the doubled two-photon emission intensity using the same organic compound, the excitation light intensity of four times is required due to the square characteristic of the two-photon absorption. However, excessively strong laser light irradiation is not desirable because, for example, there is a high possibility that the biological tissue will be damaged by light, or that the two-photon luminescent dye itself will be photodegraded. Therefore, in order to obtain strong two-photon emission with weak excitation light intensity, it is necessary to develop an organic compound that efficiently absorbs two-photons and emits two-photon emission. The two-photon emission efficiency of the stilbazolium derivative is not yet sufficient for practical use.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
He, G.G. S. et al. , Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 3703 [Non-Patent Document 2]
He, G.G. S. et al. , Appl. Phys. Lett. 1995, 67, 2433 [Non-Patent Document 3]
He, G.G. S. et al. , Appl. Phys. Lett. 1996, 68, 3549 [Non-Patent Document 4]
He, G.G. S. et al. , J .; Appl. Phys. 1997, 81, 2529 [Non-Patent Document 5]
Prasad, P.A. N. et al. , Nonlinear Optics 1999, 21, 39 [Non-patent Document 6]
Ren, Y. et al. et al. , J .; Mater. Chem. 2000, 10, 2025 [Non-patent Document 7]
Zhou, G .; et al. , Jpn. J. et al. Appl. Phys. 2001, 40, 1250 [Non-patent Document 8]
M.M. Albota. et al. , Science. 1998, 281, 1653 [Patent Document 1]
International Publication No. 97/09043 Pamphlet [0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, non-resonant two-photon absorption and non-resonant two-photon emission can be used for various applications characterized by extremely high spatial resolution. Since the two-photon absorption ability is low and the two-photon emission efficiency is poor, a very high-power laser is required as an excitation light source for inducing two-photon absorption and two-photon emission.
[0010]
An object of the present invention is to provide an organic material that efficiently absorbs two-photons, that is, an organic material having a large two-photon absorption cross section, and an organic material that exhibits two-photon emission with a large emission intensity.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies by the inventors, the above object of the present invention has been achieved by the following means.
(1) A non-resonant two-photon absorption material comprising a merocyanine dye that performs non-resonant two-photon absorption.
(2) The non-resonant two-photon absorption material according to (1), wherein the merocyanine dye is represented by the following general formula (1).
[0012]
[Chemical 3]
Figure 2004279795
[0013]
In the general formula (1), Za 3 represents an atomic group that forms a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring, and Za 4 represents an atomic group that forms a 5- or 6-membered ring.
Ra 3 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.
Ma 8 to Ma 11 each independently represent a methine group, may have a substituent, and may form a ring with another methine group. na 3 is 0 or 1, and ka 2 represents an integer of 0 to 8. When ka 1 is 2 or more, the plurality of Ma 10 and Ma 11 may be the same or different.
CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.
(3) The non-resonant two-photon absorption material according to (2), wherein na 3 is 0 in (2).
(4) The non-resonant two-photon absorption material according to any one of (1) to (3), wherein the merocyanine dye is represented by the following general formula (2).
[0014]
[Formula 4]
Figure 2004279795
[0015]
In General Formula (2), Ma 10 , Ma 11 , Ra 3 , Za 4 , ka 2 , CI, and y are as defined in General Formula (1). X 1 represents any of —O—, —S—, —NR 3 —, —CR 4 R 5 —, and each of R 3 , R 4 , and R 5 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, Represents an aryl group or a heterocyclic group.
R 1 represents a substituent, and a 1 represents an integer of 0 to 4. When a1 is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, may form a ring.
(5) The non-resonant two-photon absorption material according to any one of (2) to (4), wherein ka 2 is represented by 0 to 4 in (2) to (4).
(6) The non-resonant two-photon absorption material according to (5), wherein ka 2 is represented by 2 to 4 in (5).
(7) The non-resonant two-photon absorption material according to any one of (2) to (6), wherein Ra 3 is an alkyl group in (2) to (6).
(8) The nonresonant two-photon absorption material according to any one of (4) to (7), wherein R 3 , R 4 , and R 5 are all alkyl groups in (4) to (7).
(9) The non-resonant two-photon according to any one of (4) to (8), wherein, in (4) to (8), X 1 is —O— or —CR 4 R 5 — Absorbing material.
(10) In (2) to (9), the ring formed from Za 4 is 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophene- Represented by 3-one, thiophen-3-one-1,1-dioxide, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, coumarin-2,4-dione (2) The nonresonant two-photon absorption material according to any one of (2) to (9).
(11) In (10), the ring formed from Za 4 is pyrazolidine-3,5-dione, indan-1,3-dione, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, The nonresonant two-photon absorption material according to (10), which is represented by 2-thiobarbituric acid.
(12) In (10), the ring formed from Za 4 is represented by pyrazolidine-3,5-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, Non-resonant two-photon absorption material.
(13) In (2) to (12), Ma 10 and Ma 11 are each represented by any one of an unsubstituted methine group, a methyl-substituted methine group, and an ethyl-substituted methine group. 12) The non-resonant two-photon absorption material according to any one of 12).
(14) A non-resonant two-photon light-emitting dye and a non-resonant two-photon light-emitting material comprising the non-resonant two-photon light-emitting dye according to (1) to (13), wherein the two-photon light-emitting dye emits two-photons.
(15) The two-photon absorption is induced by irradiating the non-resonant two-photon absorption dye described in (1) to (13) with a laser beam having a wavelength longer than the linear absorption band of the dye. Non-resonant two-photon absorption induction method.
(16) The non-resonant two-photon absorption dye described in (1) to (13) is irradiated with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the dye to induce non-resonant two-photon absorption, thereby emitting light. A non-resonant two-photon emission generation method characterized by generating
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the compound which performs non-resonant two-photon absorption of this invention is demonstrated in detail.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as a “group”, unless otherwise specified, it may be substituted with one or more (up to the maximum possible) substituents. It means that it is not necessary. For example, “alkyl group” means a substituted or unsubstituted alkyl group. Moreover, the substituent which can be used for the compound in the present invention may be any substituent regardless of the presence or absence of substitution.
In the present invention, when a specific moiety is referred to as “ring”, or when “group” includes “ring”, it may be monocyclic or condensed unless otherwise specified. May not be substituted.
For example, the “aryl group” may be a phenyl group, a naphthyl group, or a substituted phenyl group.
[0017]
Here, the merocyanine dye that performs non-resonant two-photon absorption of the present invention will be described.
In addition, in this invention, a pigment | dye is a general term with respect to the compound which has a part of absorption in visible region (400-700 nm) and / or near-infrared region (700-2000 nm).
[0018]
Merocyanine dye is a general term for dyes in which both ends of a conjugated methine chain are an oxygen atom and a nitrogen atom. Specific examples of merocyanine dyes include F.I. M.M. Examples include those described in Harmer, Heterocyclic Compounds-Cyanine Dies and Related Compounds, John & Wiley & Sons, New York, London, 1964.
[0019]
The merocyanine dye characterized by performing non-resonant two-photon absorption of the present invention is more preferably a merocyanine dye represented by the general formula (1).
[0020]
In the general formula (1), Za 3 represents an atomic group forming a 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring. The 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocycle formed is preferably an oxazole nucleus having 3 to 25 carbon atoms (hereinafter referred to as C number) (for example, 2-3-methyloxazolyl, 2-3-ethyloxazolyl). , 2-3,4-diethyloxazolyl, 2-3-methylbenzoxazolyl, 2-3-ethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfoethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfopropyl Benzoxazolyl, 2-3-methylthioethylbenzoxazolyl, 2-3-methoxyethylbenzoxazolyl, 2-3-sulfobutylbenzoxazolyl, 2-3-methyl-β-naphthoxazolyl 2-3-methyl-α-naphthoxazolyl, 2-3-sulfopropyl-β-naphthoxazolyl, 2-3-sulfopropyl-β-naphthoxazolyl, 2-3- ( -Naphthoxyethyl) benzoxazolyl, 2-3,5-dimethylbenzoxazolyl, 2-6-chloro-3-methylbenzoxazolyl, 2-5-bromo-3-methylbenzoxazolyl, 2- 3-ethyl-5-methoxybenzoxazolyl, 2-5-phenyl-3-sulfopropylbenzoxazolyl, 2-5- (4-bromophenyl) -3-sulfobutylbenzoxazolyl, 2-3 -Dimethyl-5,6-dimethylthiobenzoxazolyl), thiazole nuclei having 3 to 25 carbon atoms (for example, 2-methylthiazolyl, 2-3-ethylthiazolyl, 2-3-sulfopropylthiazolyl, 2- 3-sulfobutylthiazolyl, 2-3,4-dimethylthiazolyl, 2-3,4,4-trimethylthiazolyl, 2-3-carboxyethylthiazolyl, 2 -3-methylbenzothiazolyl, 2-3-ethylbenzothiazolyl, 2-3-butylbenzothiazolyl, 2-3-sulfopropylbenzothiazolyl, 2-3-sulfobutylbenzothiazolyl , 2-3-methyl-β-naphthothiazolyl, 2-3-sulfopropyl-γ-naphthothiazolyl, 2-3- (1-naphthoxyethyl) benzothiazolyl, 2-3,5-dimethylbenzothiazolyl, 2-6-chloro -3-methylbenzothiazolyl, 2-6-iodo-3-ethylbenzothiazolyl, 2-5-bromo-3-methylbenzothiazolyl, 2-3-ethyl-5-methoxybenzothiazolyl 2-5-phenyl-3-sulfopropylbenzothiazolyl, 2-5- (4-bromophenyl) -3-sulfobutylbenzothiazolyl, 2-3-dimethyl-5,6- Dimethylthiobenzothiazolyl), imidazole nucleus having 3 to 25 carbon atoms (for example, 2-1,3-diethylimidazolyl, 2-1,3-dimethylimidazolyl, 2-1-methylbenzimidazolyl, 2- 1,3,4-triethylimidazolyl, 2-1,3-diethylbenzimidazolyl, 2-1,3,5-trimethylbenzimidazolyl, 2-6-chloro-1,3-dimethylbenzimidazolyl, 2-5,6-dichloro- 1,3-diethylbenzimidazolyl, 2-1,3-disulfopropyl-5-cyano-6-chlorobenzimidazolyl, etc.), C10-30 indolenine nucleus (for example, 3,3-dimethylindolenine) ), A quinoline nucleus having 9 to 25 carbon atoms (for example, 2-1-methylquinolyl, 2-1-ethylquinolyl) 2-1-methyl 6-chloroquinolyl, 2-1,3-diethylquinolyl, 2-1-methyl-6-methylthioquinolyl, 2-1-sulfopropylquinolyl, 4-1-methylquinolyl, 4-1 And sulfoethylquinolyl, 4-1-methyl-7-chloroquinolyl, 4-1,8-diethylquinolyl, 4-1-methyl-6-methylthioquinolyl, 4-1-sulfopropylquinolyl, etc.) , A C 3-25 selenazole nucleus (for example, 2-3methylbenzoselenazolyl etc.), a C 5-25 pyridine nucleus (for example, 2-pyridyl etc.) and the like can be mentioned. In addition, thiazoline nucleus, oxazoline nucleus, selenazoline nucleus, tellurazoline nucleus, tellurazole nucleus, benzotelrazole nucleus, imidazoline nucleus, imidazo [4,5-quino Zarin] nucleus, an oxadiazole nucleus, a thiadiazole nucleus, a tetrazole nucleus, may be mentioned pyrimidine nucleus.
[0021]
These heterocyclic rings may be substituted, and the substituent is preferably, for example, an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl groups (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, 2-butenyl, 1,3-butadienyl), cycloalkyl groups ( Preferably C 3-20, eg cyclopentyl, cyclohexyl), aryl group (preferably C 20-20, eg phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), heterocycle A group (preferably having 1 to 20 carbon atoms such as pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, Midazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino), alkynyl group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, 2-propynyl, 1,3-butadiynyl, 2-phenylethynyl), halogen atom (for example, F, Cl Br, I), an amino group (preferably C 0-20, such as amino, dimethylamino, diethylamino, dibutylamino, anilino), cyano group, nitro group, hydroxyl group, mercapto group, carboxyl group, sulfo group, Phosphonic acid group, acyl group (preferably C 1-20, such as acetyl, benzoyl, salicyloyl, pivaloyl), alkoxy group (preferably C 1-20, such as methoxy, butoxy, cyclohexyloxy), aryloxy group (Preferably C number 6-26, for example, phenoxy , 1-naphthoxy), alkylthio group (preferably C 1-20, for example, methylthio, ethylthio), arylthio group (preferably C6-20, eg, phenylthio, 4-chlorophenylthio), alkylsulfonyl group (preferably Has a C number of 1 to 20, for example, methanesulfonyl, butanesulfonyl), an arylsulfonyl group (preferably a C number of 6 to 20, for example, benzenesulfonyl, paratoluenesulfonyl), a sulfamoyl group (preferably a C number of 0 to 20, For example, sulfamoyl, N-methylsulfamoyl, N-phenylsulfamoyl), carbamoyl group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as carbamoyl, N-methylcarbamoyl, N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl) An acylamino group (preferably C number 1-20, such as acetylamino, benzoylamino), imino group (preferably C number 2-20, such as phthalimino), acyloxy group (preferably C number 1-20, such as acetyloxy, benzoyloxy), alkoxycarbonyl A group (preferably having 2 to 20 carbon atoms, such as methoxycarbonyl, phenoxycarbonyl), a carbamoylamino group (preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as carbamoylamino, N-methylcarbamoylamino, N-phenylcarbamoylamino). More preferably, they are an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen atom, a cyano group, a carboxyl group, a sulfo group, an alkoxy group, a sulfamoyl group, a carbamoyl group, and an alkoxycarbonyl group.
[0022]
These heterocycles may be further condensed. Preferred examples of the condensed ring include a benzene ring, a benzofuran ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an indole ring, and a thiophene ring.
[0023]
The 5-membered or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring formed by Za 3 is more preferably an oxazole nucleus, an imidazole nucleus, a thiazole nucleus, or an indolenine ring, and further preferably an oxazole nucleus or an indolenine ring.
[0024]
Za 4 represents an atomic group forming a 5-membered or 6-membered ring. The ring formed from Za 4 is a moiety generally referred to as an acidic nucleus, and is defined by James, The Theory of the Photographic Process, 4th edition, McMillan, 1977, p. 198. Za 4 is preferably 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, imidazolin-5-one, hydantoin, 2 or 4-thiohydantoin, 2-iminooxazolidine-4-one, 2-oxazoline- 5-one, 2-thiooxazoline-2,4-dione, isorhodanine, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one-1,1-dioxide, indoline-2-one Indoline-3-one, 2-oxoindazolium, 5,7-dioxo-6,7-dihydrothiazolo [3,2-a] pyrimidine, 3,4-dihydroisoquinolin-4-one, 1,3 -Dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, coumarin-2,4-dione, indazoline-2 One, pyrido [1,2-a] pyrimidine-1,3-dione, pyrazolo [1,5-b] quinazolone include nuclei such pyrazolopyridone.
More preferably, the ring formed from Za 4 is 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one- 1,1-dioxide, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, coumarin-2,4-dione, more preferably pyrazolidine-3,5-dione, Indan-1,3-dione, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, most preferably pyrazolidine-3,5-dione, barbituric acid, 2- Thiobarbituric acid.
[0025]
The ring formed from Za 4 may be substituted (preferred examples of the substituent are the same as those of the substituent on Za 3 ). More preferably, the substituent is preferably an alkyl group, an aryl group, a heterocyclic group, a halogen. An atom, a cyano group, a carboxyl group, a sulfo group, an alkoxy group, a sulfamoyl group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group.
[0026]
These heterocycles may be further condensed. Preferred examples of the condensed ring include a benzene ring, a benzofuran ring, a pyridine ring, a pyrrole ring, an indole ring, and a thiophene ring.
[0027]
Each of Ra 3 independently represents a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having a C number of 1 to 20, for example, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, n-pentyl, benzyl, 3-sulfopropyl, 4- Sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2′-sulfobenzyl, carboxymethyl, 5-carboxypentyl), alkenyl group (preferably C 2-20, for example, vinyl, allyl), aryl group (preferably C Formula 6-20, for example, phenyl, 2-chlorophenyl, 4-methoxyphenyl, 3-methylphenyl, 1-naphthyl), heterocyclic group (preferably C 1-20, for example, pyridyl, thienyl, furyl, thiazolyl, Imidazolyl, pyrazolyl, pyrrolidino, piperidino, morpholino), more preferably alkyl (Preferably an alkyl group having a C number of 1 to 6) or a sulfoalkyl group (preferably 3-sulfopropyl, 4-sulfobutyl, 3-methyl-3-sulfopropyl, 2'-sulfobenzyl).
[0028]
Ma 8 to Ma 11 each represent a methine group and may have a substituent (examples of preferred substituents are the same as examples of substituents on Za 3 and Za 4 ), and the substituent is preferably an alkyl group , Halogen atom, nitro group, alkoxy group, aryl group, nitro group, heterocyclic group, aryloxy group, acylamino group, carbamoyl group, sulfo group, hydroxy group, carboxy group, alkylthio group, cyano group, etc. More preferably, it is an alkyl group.
Ma 8 to Ma 11 are preferably unsubstituted methine groups or alkyl groups (preferably having a C number of 1 to 6) substituted methine groups, more preferably unsubstituted, ethyl group-substituted, and methyl group-substituted methine groups.
Ma 8 to Ma 11 may be linked to each other to form a ring, and preferred examples of the ring formed include a cyclohexene ring, a cyclopentene ring, a benzene ring, and a thiophene ring.
[0029]
na 3 is 0 or 1, preferably 0.
[0030]
ka 2 represents an integer of 0 to 8, preferably an integer of 0 to 4, more preferably 2 to 4, and even more preferably an integer of 2 or 3.
When ka 2 is 2 or more, the plurality of Ma 10 and Ma 11 may be the same or different.
[0031]
CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.
[0032]
The merocyanine dye characterized by performing non-resonant two-photon absorption of the present invention is more preferably represented by the general formula (2).
[0033]
In General Formula (2), Ma 10 , Ma 11 , Ra 3 , Za 4 , ka 2 , CI, and y are as defined in General Formula (1), and preferred ones are also the same.
[0034]
In General Formula (2), X 1 represents any one of —O—, —S—, —NR 3 —, and —CR 4 R 5 —, and R 3 , R 4 , and R 5 each independently represent a hydrogen atom. , An alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, and a heterocyclic group (the preferred examples are the same as those for Ra 3 ), and more preferably an alkyl group.
X 1 is preferably —O— or —CR 4 R 5 —.
[0035]
R 1 represents a substituent (examples of preferred substituents are the same as those of the substituent on Za 3 ), and more preferably an alkyl group, aryl group, heterocyclic group, halogen atom, cyano group, carboxyl group, sulfo group. A group, an alkoxy group, a sulfamoyl group, a carbamoyl group, or an alkoxycarbonyl group.
[0036]
a1 represents an integer of 0 to 4, preferably 0 to 2, more preferably 0 or 1.
When a1 is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, may be bonded to each other to form a ring, preferably a benzene ring as a ring formed, benzofuran ring, pyridine ring, pyrrole ring, indole Ring, thiophene ring and the like.
[0037]
The merocyanine dye of the present invention may be used in a monomer state or in an associated state.
Here, the dye chromophores are fixed in a specific spatial arrangement by a bond such as a covalent bond or a coordinate bond, or various intermolecular forces (hydrogen bond, van der Waals force, Coulomb force, etc.) This state is generally referred to as an association (or aggregation) state.
[0038]
For reference, the meeting is explained below. As for the association, for example, James, “The Theory of the Photographic Process”, 4th edition, Macmillan Publishing Company, 1977, Chapter 8, 218. Pp. 222 and “J-Aggregates” written by Takabayashi Kobayashi, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 1996). .
A monomer means a monomer. From the viewpoint of the absorption wavelength of the aggregate, the aggregate whose absorption shifts to a short wavelength with respect to monomer absorption is defined as an H aggregate (the dimer is specially called a dimer), and the aggregate whose shift is shifted to a long wavelength. Called coalescence.
[0039]
From the viewpoint of the structure of the aggregate, in a brick-stacked aggregate, when the deviation angle of the aggregate is small, it is called a J aggregate, but when the deviation angle is large, it is called an H aggregate. Brickwork aggregates are described in detail in Chemical Physics Letters, Vol. 6, page 183 (1970). In addition, as an aggregate having a structure similar to that of a brickwork aggregate, there is a ladder or staircase aggregate. Ladder or staircase structure aggregates are described in detail in Zeitschiff for Physikaliche Chemie, Vol. 49, p. 324 (1941).
[0040]
Moreover, as what forms other than a brickwork aggregate | assembly, the aggregate | assembly (it can call an arrowhead aggregate | assembly) etc. which take an arrow (Herringbone) structure etc. are known.
The Herringbone association is described in Charles Reich, Photographic Science and Engineering Vol. 18, No. 3, p. 335 (1974). Has been. The arrowhead aggregate has two absorption maxima derived from the aggregate.
[0041]
Whether or not it is in an associated state can be confirmed by a change in absorption (absorption λmax, ε, absorption type) from the monomer state as described above.
The compound of the present invention may be either short-wavelength (H-association) or long-wavelength (J-association) or both by association, but it is more preferable to form a J-aggregate.
[0042]
The intermolecular association state of a compound can be formed in various ways.
For example, in a solution system, an aqueous solution to which a matrix such as gelatin is added (for example, gelatin 0.5 wt% · compound 10 −4 M aqueous solution), an aqueous solution to which a salt such as KCl is added (for example, KCl 5% · compound 2 × 10 −3). M aqueous solution), a method of dissolving a compound in a good solvent, a method of adding a poor solvent afterwards (for example, DMF-water system, chloroform-toluene system, etc.) and the like.
Examples of the film system include a polymer dispersion system, an amorphous system, a crystal system, and an LB film system.
Furthermore, molecules can be adsorbed, chemically bonded, or self-assembled into bulk or fine particle (μm to nm size) semiconductors (eg, silver halide, titanium oxide, etc.), bulk or fine particle metals (eg, gold, silver, platinum, etc.). Inter-association states can also be formed. Spectral sensitization by cyanine dye J-associative adsorption on silver halide crystals in a color silver salt photograph utilizes this technique.
The number of compounds involved in the intermolecular association may be two or a very large number of compounds.
[0043]
Hereinafter, preferred specific examples of the merocyanine dye used in the present invention and characterized by performing non-resonant two-photon absorption will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0044]
[Chemical formula 5]
Figure 2004279795
[0045]
[Chemical 6]
Figure 2004279795
[0046]
[Chemical 7]
Figure 2004279795
[0047]
[Chemical 8]
Figure 2004279795
[0048]
【Example】
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described based on experimental results. Of course, the present invention is not limited to these examples.
[0049]
[Example 1]
[Synthesis of D-14]
[0050]
Compound D-14 of the present invention can be synthesized by the following method.
[0051]
[Chemical 9]
Figure 2004279795
[0052]
Quaternary salt [1] 2.81 g (10 mmol), [2] 6.67 g (30 mmol), acetic anhydride 10 g, and acetonitrile 50 ml were refluxed for 30 minutes. After concentration, it was decanted with ethyl acetate to obtain a crude product of anil [3].
To the crude product of the anil compound [3], 2.00 g (10 mmol) of thiobarbituric acid [4], 3.0 g (30 mmol) of triethylamine and 100 ml of ethanol were added and refluxed for 1 hour. After concentration, the residue was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform: methanol = 20: 1 → 10: 1) and recrystallized from methanol-isopropyl alcohol to obtain 2.55 g of the desired D-14 crystal. (Total yield 41.3%) was obtained.
The structure was confirmed by NMR spectrum, MS spectrum and elemental analysis.
[0053]
Further, other merocyanine dyes and the like are also described in F.I. M.M. By Harmer, Heterocyclic Compounds-Cyanine Dies and Related Compounds, John & Wiley & Sons, New York, London, 1964, D.C. M.M. According to Sturmer, Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Chemistry, Chapter 18, Section 14, pages 482 to 515, according to John & Wiley & Sons, New Yor et al.
However, the synthesis method of the compound of the present invention is not limited to this.
[0054]
[Example 2]
[Method for evaluating two-photon absorption cross section]
[0055]
The evaluation of the two-photon absorption cross section of the compound of the present invention is described in M.M. A. Albota et al. , Appl. Opt. 1998, 37, 7352. The description was made with reference to the method described. A Ti: sapphire pulse laser (pulse width: 100 fs, repetition: 80 MHz, average output: 1 W, peak power: 100 kW) is used as a light source for measuring the two-photon absorption cross section, and two-photon absorption is performed in a wavelength range of 700 nm to 1000 nm. The cross-sectional area was measured. In addition, rhodamine B and fluorescein were measured as reference substances, and the obtained measured values were calculated as C.I. Xu et al. , J. et al. Opt. Soc. Am. B 1996, vol. 13, p. 481. Were corrected using the values of the two-photon absorption cross sections of rhodamine B and fluorescein described in 1. to obtain the two-photon absorption cross sections of the respective compounds. As a sample for two-photon absorption measurement, a solution in which a compound was dissolved at a concentration of 1 × 10 −4 was used.
[0056]
The two-photon absorption cross-sectional area of the compound of the present invention was measured by the above method, and the results obtained are shown in Table 1 in GM units (1GM = 1 × 10 −50 cm 4 s / photon). The value shown in the table is the maximum value of the two-photon absorption cross section within the measurement wavelength range.
[0057]
Furthermore, the two-photon absorption cross section of Comparative Compound 1 described in Non-Patent Document 8 (M. Albota. Et al., Science. 1998, 281, 1653) having the structure shown below was measured by the above method. The results are shown in Table 1.
[0058]
[Chemical Formula 10]
Figure 2004279795
[0059]
[Table 1]
Figure 2004279795
[0060]
As is apparent from Table 1, it was found that the compound of the present invention has a very large two-photon absorption cross section relative to Comparative Compound 1.
[0061]
[Example 3]
[Evaluation method of two-photon emission intensity]
[0062]
An emission spectrum obtained by irradiating the sample 101 of Example 2 with a 1064 nm laser pulse of an Nd: YAG laser was measured, and the non-resonant two-photon emission intensity was obtained from the area of the obtained emission spectrum.
[0063]
Comparative sample 1: 0.0059 g of the compound described in WO 97/09043 (WO9709043) (compound below) as a compound emitting strong two-photon emission was dissolved in 100 mL of acetonitrile to prepare a 1 × 10 −4 M solution. Prepared.
[0064]
Embedded image
Figure 2004279795
[0065]
Sample 101 and comparative sample 1 were each irradiated with a 1064 nm laser pulse of an Nd: YAG laser under the same conditions, and a non-resonant two-photon emission spectrum was measured. The area of the obtained emission spectrum (nonresonant two-photon emission intensity) is shown in Table 2 as a relative ratio when the value of Comparative Sample 1 is 1.
[0066]
[Table 2]
Figure 2004279795
[0067]
As is clear from Table 2, it was found that a much higher non-resonant two-photon emission intensity was obtained for the comparative compound “dye1”.
[0068]
【The invention's effect】
By using the merocyanine dye characterized by performing non-resonant two-photon absorption of the present invention, a non-resonant two-photon absorbing light-emitting material exhibiting stronger non-resonant two-photon absorption and two-photon emission than before can be obtained.

Claims (9)

非共鳴2光子吸収を行うメロシアニン色素を含有することを特徴とする非共鳴2光子吸収材料。A non-resonant two-photon absorbing material comprising a merocyanine dye that performs non-resonant two-photon absorption. 該メロシアニン色素が下記一般式(1)にて表されることを特徴とする請求項1に記載の非共鳴2光子吸収材料。
Figure 2004279795
一般式(1)中、Zaは5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わし、Zaは5員または6員環を形成する原子群を表わす。
Raはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表す。
Ma〜Ma11はそれぞれ独立にメチン基を表わし、置換基を有していても良く、他のメチン基と環を形成しても良い。naは0または1であり、kaは0〜8の整数を表わす。kaが2以上の時、複数のMa10、Ma11は同じでも異なってもよい。
CIは電荷を中和するイオンを表わし、yは電荷の中和に必要な数を表わす。
The non-resonant two-photon absorption material according to claim 1, wherein the merocyanine dye is represented by the following general formula (1).
Figure 2004279795
In the general formula (1), Za 3 represents an atomic group that forms a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring, and Za 4 represents an atomic group that forms a 5- or 6-membered ring.
Ra 3 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or a heterocyclic group.
Ma 8 to Ma 11 each independently represent a methine group, may have a substituent, and may form a ring with another methine group. na 3 is 0 or 1, and ka 2 represents an integer of 0 to 8. When ka 2 is 2 or more, the plurality of Ma 10 and Ma 11 may be the same or different.
CI represents an ion for neutralizing the electric charge, and y represents a number necessary for neutralizing the electric charge.
請求項2にてnaが0であることを特徴とする請求項2に記載の非共鳴2光子吸収材料。The non-resonant two-photon absorption material according to claim 2, wherein na 3 is 0 in claim 2. 前記メロシアニン色素が下記一般式(2)にて表されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。
Figure 2004279795
一般式(2)中、Ma10、Ma11、Ra、Za、ka、CI、yは一般式(1)と同義である。Xは−O−、−S−、−NR−、―CR−のいずれかを表し、R 、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表す。
は置換基を表し、a1は0〜4の整数を表す。a1が2以上のとき、複数のR は同じでも異なっても良く、互いに連結して環を形成してもよい。
The non-resonant two-photon absorption material according to any one of claims 1 to 3, wherein the merocyanine dye is represented by the following general formula (2).
Figure 2004279795
In General Formula (2), Ma 10 , Ma 11 , Ra 3 , Za 4 , ka 2 , CI, and y are as defined in General Formula (1). X 1 represents any of —O—, —S—, —NR 3 —, —CR 4 R 5 —, and each of R 3 , R 4 , and R 5 independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, Represents an aryl group or a heterocyclic group.
R 1 represents a substituent, and a 1 represents an integer of 0 to 4. When a1 is 2 or more, plural R 1 may be the same or different, may form a ring.
請求項2〜4にてkaが2〜4で表されることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。The non-resonant two-photon absorption material according to claim 2, wherein ka 2 is represented by 2 to 4 in claims 2 to 4. 請求項2〜5にて、Zaから形成される環が、2−ピラゾロン−5−オン、ピラゾリジン−3,5−ジオン、ローダニン、インダン−1,3−ジオン、チオフェン−3−オン、チオフェン−3−オン−1,1−ジオキシド、1,3−ジオキサン−4,6−ジオン、バルビツール酸、2−チオバルビツール酸、またはクマリンー2,4−ジオンで表されることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の非共鳴2光子吸収材料。The ring formed from Za 4 according to any one of claims 2 to 5, wherein 2-pyrazolone-5-one, pyrazolidine-3,5-dione, rhodanine, indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophene It is represented by -3-one-1,1-dioxide, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, or coumarin-2,4-dione. The nonresonant two-photon absorption material according to any one of claims 2 to 5. 請求項1〜6に記載の非共鳴2光子吸収を行うメロシアニン色素が2光子発光することを特徴とする非共鳴2光子発光材料。A nonresonant two-photon luminescent material, wherein the merocyanine dye that performs nonresonant two-photon absorption according to claim 1 emits two photons. 請求項1〜6に記載の非共鳴2光子吸収を行うメロシアニン色素に、該色素の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して2光子吸収を誘起することを特徴とする非共鳴2光子吸収誘起方法。The non-resonant characterized in that the merocyanine dye that performs non-resonant two-photon absorption according to claim 1 is irradiated with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the dye to induce two-photon absorption. Two-photon absorption induction method. 請求項1〜6に記載の非共鳴2光子吸収を行うメロシアニン色素に、該色素の有する線形吸収帯よりも長波長のレーザー光を照射して非共鳴2光子吸収を誘起し、発光を発生させることを特徴とする非共鳴2光子発光発生方法。The merocyanine dye that performs non-resonant two-photon absorption according to claim 1 is irradiated with laser light having a wavelength longer than the linear absorption band of the dye to induce non-resonant two-photon absorption, thereby generating light emission. A method for generating non-resonant two-photon emission.
JP2003071875A 2002-10-07 2003-03-17 Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby Expired - Fee Related JP4115308B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003071875A JP4115308B2 (en) 2003-03-17 2003-03-17 Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby
US10/678,301 US7432036B2 (en) 2002-10-07 2003-10-06 Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two-photon emitting material, and method for inducing absorption or generating emission of non-resonant two photons by using the material
EP12004699.0A EP2503389A3 (en) 2002-10-07 2003-10-07 Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two-photon emitting material, and method for inducing absorption or generating emission of non-resonant two photon by using the material.
EP03022697A EP1408366A3 (en) 2002-10-07 2003-10-07 Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two photon emitting material, and method for inducing absorption or generating emission of non-resonant two photons by using the material
EP12004698.2A EP2503388A3 (en) 2002-10-07 2003-10-07 Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two-photon emitting material, and method for inducting absorption or generating emission of non-resonant two photons by using the material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003071875A JP4115308B2 (en) 2003-03-17 2003-03-17 Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004279795A true JP2004279795A (en) 2004-10-07
JP4115308B2 JP4115308B2 (en) 2008-07-09

Family

ID=33288207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003071875A Expired - Fee Related JP4115308B2 (en) 2002-10-07 2003-03-17 Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4115308B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08211552A (en) * 1995-02-01 1996-08-20 Fuji Photo Film Co Ltd Silver halide photographic sensitive material containing hexamethylenemerocyanine compound
JPH10503588A (en) * 1994-05-10 1998-03-31 ジョージタウン ユニバーシティ Neutron spectrometer, real-time dosimeter, and method using three-dimensional optical memory
JP2001210857A (en) * 2000-01-28 2001-08-03 Fuji Photo Film Co Ltd Optical sensor
JP2004149517A (en) * 2002-10-07 2004-05-27 Fuji Photo Film Co Ltd Non-resonating two-photon absorption compound, non-resonating two-photon emission compound, method for inducing non-resonating two-photon absorption, and method for causing non-resonating two-photon emission

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10503588A (en) * 1994-05-10 1998-03-31 ジョージタウン ユニバーシティ Neutron spectrometer, real-time dosimeter, and method using three-dimensional optical memory
JPH08211552A (en) * 1995-02-01 1996-08-20 Fuji Photo Film Co Ltd Silver halide photographic sensitive material containing hexamethylenemerocyanine compound
JP2001210857A (en) * 2000-01-28 2001-08-03 Fuji Photo Film Co Ltd Optical sensor
JP2004149517A (en) * 2002-10-07 2004-05-27 Fuji Photo Film Co Ltd Non-resonating two-photon absorption compound, non-resonating two-photon emission compound, method for inducing non-resonating two-photon absorption, and method for causing non-resonating two-photon emission

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KAJZAR F, GIRLING I R, PETERSON I R: "Third-order hyperpolarizability of centrosymmetric Langmuir-Blodgett films of stilbazolium dyes.", THIN SOLID FILMS, vol. 160, JPN4007008261, 1988, pages 209 - 215, XP025732639, ISSN: 0000848852, DOI: 10.1016/0040-6090(88)90064-8 *
KAJZAR F, GIRLING I R, PETERSON I R: "Third-order hyperpolarizability of centrosymmetric Langmuir-Blodgett films of stilbazolium dyes.", THIN SOLID FILMS, vol. 160, JPN7008002380, 1988, pages 209 - 215, XP025732639, ISSN: 0001000322, DOI: 10.1016/0040-6090(88)90064-8 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP4115308B2 (en) 2008-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4411153B2 (en) Two-photon absorption dye decoloring material, three-dimensional refractive index modulation material, three-dimensional absorption modulation material, and three-dimensional optical recording material
EP2503389A2 (en) Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two-photon emitting material, and method for inducing absorption or generating emission of non-resonant two photon by using the material.
JP4436737B2 (en) Two-photon absorption decoloring material, two-photon absorption refractive index modulation material, two-photon absorption polymerization material, two-photon absorption polymerization method, and three-dimensional optical recording material
JP4465167B2 (en) Three-dimensional optical recording medium recording method, three-dimensional optical recording medium reproducing method
Shirinian et al. Merocyanines: synthesis and application
Tatikolov et al. Photophysical and aggregation properties of a long-chain squarylium indocyanine dye
JPH0796334B2 (en) Optical information recording medium
Tian et al. Two novel two-photon polymerization initiators with extensive application prospects
JP2004224746A (en) Method for carrying out two-photon fluorescent labeling and two-photon absorption compound
JP4317727B2 (en) Two-photon absorption material, non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method therefor, and photon absorption optical recording material using the two-photon absorption three-dimensional volume display and two-photon absorption optical modeling composition
JP4115308B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby
JP4511126B2 (en) Two-photon absorption coloring material and two-photon absorption coloring method
JP4074824B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereby
JP4414719B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light emitting material, non-resonant two-photon absorption inducing method using the same, and light emission generating method
JP2004126440A (en) Non-resonance two-photon absorption compound, non-resonance two-photon emission compound, non-resonance two-photon absorption induction method and light emission generating method by non-resonance two-photon absorption
JP2005029726A (en) Non-resonating multiple photon absorption material
JP4244124B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, non-resonant two-photon absorption induction method, and non-resonant two-photon emission generation method
JP4486776B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, non-resonant two-photon light-emitting material, and non-resonant two-photon absorption induction method and light emission generation method thereof
JP2004224864A (en) Compound capable of absorbing non-resonant two photons, compound capable of emitting non-resonant two photons, and method for inducing absorption of non-resonant two photons and method for producing emission by using them
JP4465180B2 (en) Non-resonant two-photon absorption material, optical recording medium, optical recording method, and optical recording / reproducing method
JP4231741B2 (en) Photosensitive polymer composition, coloring method and recording method using the same
US20040131969A1 (en) Non-resonant two-photon absorbing material, non-resonant two-photon emitting material, method for inducing absorption of non-resonant two-photons and method for generating emission of non-resonant two-photons
JP2005100606A (en) Two-photon absorption optical recording and reproducing method and two-photon absorption optical recording material
JP2004279674A (en) Nonresonant two-photon absorbing material, and induction method of nonresonant two-photon absorption using the same
JP4056418B2 (en) Photolabeling composition and labeling method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050222

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060325

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20061124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070509

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070709

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20071108

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20071115

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20071122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071226

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080415

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120425

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130425

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees