JP2005128152A - Composition and nonlinear optical material - Google Patents

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JP2005128152A JP2003361903A JP2003361903A JP2005128152A JP 2005128152 A JP2005128152 A JP 2005128152A JP 2003361903 A JP2003361903 A JP 2003361903A JP 2003361903 A JP2003361903 A JP 2003361903A JP 2005128152 A JP2005128152 A JP 2005128152A
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ionic liquid
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Takashi Kato
隆志 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonlinear optical material which has an excellent nonlinear optical constant and can be utilized suitably to an optical switch, an optical element and the like. <P>SOLUTION: The nonlinear optical material has, on a substrate, aligned dye associate and ionic liquid. The dye associate is preferably a J-associate and the ionic liquid is preferably an imidazolium salt compound or a compound having an iodonium ion as a counter-ion. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、色素会合体とイオン性液体とを含有する組成物及びそれを用いた非線形光学材料に関する。   The present invention relates to a composition containing a dye aggregate and an ionic liquid and a nonlinear optical material using the composition.

色素会合体は、該色素がモノマー状態である場合とは異なった性質を示すために、従来から多くの研究がなされてきた。通常、色素会合体として、その会合バンドの極大吸収波長が、色素モノマーよりも長波長側にシフトしたものをJ−会合体、色素モノマーよりも短波長側にシフトしたものをH−会合体とよぶ。とくに、J−会合体は、モノマー状態の吸収帯よりもシャープな吸収帯を与えるため、ハロゲン化銀感光材料における分光増感色素として広く利用されている。
また、J−会合体は大きな双極子モーメントを有するため、光学素子、たとえば、非線形光学素子、光スイッチとして利用できることが提案されている。具体的には、巨大静的多極子を有するメゾJ会合体を、PVAなどの母材中に分極配向して、非線形光学素子として有用なJ会合体配向分散膜を基材上に形成する方法(例えば、特許文献1参照。)や、特定のスクエアリリウム色素誘導体を用い、固体基板上に色素会合体薄膜を製膜し、それを光スイッチ材料に利用する方法(例えば、特許文献2参照。)などが提案されている。特に、非線形光学材料としては、より大きな双極子を有するほど、その非線形光学定数が増加し、応答性の高い優れた光学素子となる。前記色素会合体薄膜の利用により、ある程度の応答性を有する光学素子が得られるものの、経時により会合状態が変化するなどの問題が起こり、未だ実用上満足すべきレベルには達していない。
また、色素会合体を種々の機能性材料へ応用する観点から、従来にない特徴を有する媒体中における色素会合体の開発が望まれていた。
特開2001−151904号公報 特開平11−282034号公報
Many researches have been made in the past because the dye aggregate exhibits properties different from those in the monomer state. Usually, as a dye aggregate, a substance whose maximum absorption wavelength of the association band is shifted to a longer wavelength side than the dye monomer is a J-aggregate, and a substance where the maximum absorption wavelength is shifted to a shorter wavelength side than the dye monomer is an H-aggregate. Call it. In particular, J-aggregates are widely used as spectral sensitizing dyes in silver halide light-sensitive materials because they give sharper absorption bands than monomer-state absorption bands.
Further, since the J-aggregate has a large dipole moment, it has been proposed that it can be used as an optical element, for example, a nonlinear optical element or an optical switch. Specifically, a method for forming a J aggregate orientation dispersed film useful as a nonlinear optical element on a substrate by polarization orientation of a meso J aggregate having a giant static multipole in a base material such as PVA (See, for example, Patent Document 1) and a method of forming a dye aggregate thin film on a solid substrate using a specific squarylium dye derivative and using it as an optical switch material (see, for example, Patent Document 2). ) Etc. have been proposed. In particular, as the nonlinear optical material has a larger dipole, its nonlinear optical constant increases and an excellent optical element with high responsiveness is obtained. Although the optical element having a certain degree of responsiveness can be obtained by using the dye-aggregate thin film, problems such as changes in the association state with time have occurred, and the level has not yet reached a level that is practically satisfactory.
From the viewpoint of applying the dye aggregate to various functional materials, it has been desired to develop a dye aggregate in a medium having unprecedented characteristics.
JP 2001-151904 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-282034

本発明は前記諸問題に鑑みなされたものであって、色素会合体を有し、非線形性に優れた組成物、及び、該組成物を用いることにより、優れた非線形光学定数を有し、光スイッチや光学素子などに好適に利用しうる非線形光学材料を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a dye aggregate and a composition having excellent nonlinearity, and an excellent nonlinear optical constant by using the composition. It is an object of the present invention to provide a nonlinear optical material that can be suitably used for a switch, an optical element, or the like.

本発明者らは検討の結果、特定のイオン性液体媒体中に配向された色素会合体を配置することで、前記課題を解決することを見いだし、本発明を完成した。
即ち、本発明の組成物は、色素会合体とイオン性液体とを含有することを特徴とする。
ここで、前記色素会合体はJ−会合体あるいはH−会合体である場合が好ましく、さらに好ましくは、J−会合体である。
また、色素会合体における色素は、シアニン色素、メロシアニン色素、及びオキソノール色素から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい態様である。
また、媒体に用いられるイオン性液体は、イミダゾリウム塩化合物、又はヨードニウムイオンを対イオンとして有することが好ましく、なかでも、イミダゾリウム塩化合物である場合が特に好ましい。
As a result of investigations, the present inventors have found that the above-mentioned problem can be solved by arranging oriented dye aggregates in a specific ionic liquid medium, and have completed the present invention.
That is, the composition of the present invention is characterized by containing a dye aggregate and an ionic liquid.
Here, the dye aggregate is preferably a J-aggregate or an H-aggregate, and more preferably a J-aggregate.
Moreover, it is a preferable aspect that the dye in the dye aggregate is at least one selected from a cyanine dye, a merocyanine dye, and an oxonol dye.
The ionic liquid used for the medium preferably has an imidazolium salt compound or an iodonium ion as a counter ion, and particularly preferably an imidazolium salt compound.

さらに、本発明の請求項5に係る非線形光学材料は、基板上に、前記本発明の組成物を有することを特徴とする。
前記基板に前記色素会合体を配置するにあたっては、ラビングにより配向された基板を用いることが好ましく、また、前記色素会合体としては、基板上に直線状に配向されることが好ましい。
Furthermore, the nonlinear optical material according to claim 5 of the present invention is characterized by having the composition of the present invention on a substrate.
In arranging the dye aggregate on the substrate, a substrate oriented by rubbing is preferably used, and the dye aggregate is preferably linearly oriented on the substrate.

本発明に用いる色素としては、下記一般式(1)で表される化合物である場合が好ましい。   The dye used in the present invention is preferably a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2005128152
一般式(1)
Figure 2005128152
General formula (1)

式中、Z1は含窒素複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、これらにさらに環が縮環していてもよい。R1はアルキル基を表す。Q1は一般式(I)で表される化合物がメチン色素を形成するのに必要な基を表す。L1及びL2はメチン基を表す。p1は0または1を表す。M1は電荷均衡のための対イオンを表し、m1は分子の電荷を中和するのに必要な0以上の数を表す。 In the formula, Z 1 represents an atomic group necessary for forming a nitrogen-containing heterocycle. However, these may be further condensed with a ring. R 1 represents an alkyl group. Q 1 represents a group necessary for the compound represented by the general formula (I) to form a methine dye. L 1 and L 2 represent a methine group. p 1 represents 0 or 1. M 1 represents a counter ion for charge balance, and m 1 represents a number of 0 or more necessary for neutralizing the charge of the molecule.

本発明の組成物は、色素会合体及びイオン性液体を有し、これを用いることにより、優れた非線形光学定数を有し、光スイッチや光学素子などの非線形光学材料に好適に利用しうるという効果を奏する。
また、本発明の組成物及び非線形光学材料は、空気中に開放系にて放置しても溶媒であるイオン性液体が揮発することなく、安定に存在できる。
The composition of the present invention has a dye aggregate and an ionic liquid, and by using this, has an excellent nonlinear optical constant, and can be suitably used for nonlinear optical materials such as optical switches and optical elements. There is an effect.
Further, the composition and the nonlinear optical material of the present invention can exist stably without leaving the ionic liquid as a solvent volatilizing even if left in an open system in the air.

以下、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” indicates a range including numerical values described before and after the values as a minimum value and a maximum value, respectively.

(組成物)
本発明の組成物は、色素会合体とイオン性液体とを有する組成物である。
(Composition)
The composition of the present invention is a composition having a dye aggregate and an ionic liquid.

(非線形光学材料)
本発明の組成物を有する本発明の非線形光学材料は、基板上に、色素会合体とイオン性液体とを有することを特徴とする非線形光学材料である。図1は、本発明の非線形光学材料の一態様をを表すモデル図である。図1はモデル図であり、本発明の非線形光学材料は図示された態様に限定されるものではない。なお図1においては、各要素は相対的な位置関係を表すものであって、絶対的な位置を表すものではなく、また図示された各要素の大きさは、相対的なものであり絶対的なものではない。本発明の非線形光学材料10は、基板12と、該基板12上に形成されたイオン性液体層14とから構成され、イオン性液体層14中には、配向された色素会合体16が存在する。
(Non-linear optical material)
The nonlinear optical material of the present invention having the composition of the present invention is a nonlinear optical material characterized by having a dye aggregate and an ionic liquid on a substrate. FIG. 1 is a model diagram showing one embodiment of the nonlinear optical material of the present invention. FIG. 1 is a model diagram, and the nonlinear optical material of the present invention is not limited to the illustrated embodiment. In FIG. 1, each element represents a relative positional relationship and does not represent an absolute position, and the size of each illustrated element is relative and absolute. Not something. The nonlinear optical material 10 of the present invention includes a substrate 12 and an ionic liquid layer 14 formed on the substrate 12, and an oriented dye aggregate 16 exists in the ionic liquid layer 14. .

(基板)
本発明に用いられる基板は、特に限定されず、非線形光学材料の基板として用いられるもの、例えば、ガラス基板、石英基板、及びシリコン基板などはいずれも使用可能であるが、基板上に形成されるイオン性液体層を構成するイオン性液体と反応せずに安定に保持する観点から、材質としては好ましくは、ガラス基板あるいは石英基板などが挙げられる。
また、本発明に用いられる基板の厚さとしては、特に限定されないが、光がロスなく透過するという観点から、0.05mm〜10mm、さらには、0.1mm〜1.0mmの厚さであることが好ましい。
(substrate)
The substrate used in the present invention is not particularly limited, and any substrate used as a substrate of a nonlinear optical material such as a glass substrate, a quartz substrate, and a silicon substrate can be used, but is formed on the substrate. From the viewpoint of stably holding without reacting with the ionic liquid constituting the ionic liquid layer, the material is preferably a glass substrate or a quartz substrate.
In addition, the thickness of the substrate used in the present invention is not particularly limited, but is 0.05 mm to 10 mm, more preferably 0.1 mm to 1.0 mm from the viewpoint of transmitting light without loss. It is preferable.

本発明に係る基板の表面は、本発明のイオン性液体と反応せずに該液体を安定に保持する観点及び/又は本発明の色素会合体を配向させ易いという観点から、ラビング処理されたものが好ましい。ここでいうラビング処理としては、高分子膜に布やブラシなどを用いて擦ることで、一定方向に凹凸をつける処理であることが好ましい。   The surface of the substrate according to the present invention has been rubbed from the viewpoint of stably holding the liquid without reacting with the ionic liquid of the present invention and / or from the viewpoint of easy orientation of the dye aggregate of the present invention. Is preferred. The rubbing treatment referred to here is preferably a treatment for forming irregularities in a certain direction by rubbing the polymer film with a cloth or a brush.

(イオン性液体)
本発明の非線形光学材料は、色素会合体とともにイオン性液体を用いることが大きな特徴である。イオン性液体とは、カチオン性化合物とアニオン性化合物とからなるイオン性化合物であり、かつ、液体であるものを意味する。イオン性液体は、通常の溶媒が蒸気圧を応じた揮発性化合物であるのに対し、蒸気圧がない揮発しない液体として、機能性材料の溶媒として応用が期待されているものである。これまで、イオン性液体の応用としては例えば、特開2003−123791公報に電池の電解質などへの応用が提案されているが、色素会合体との組み合わせや非線形光学材料の応用については、従来検討された例はない。
(Ionic liquid)
The nonlinear optical material of the present invention is characterized by using an ionic liquid together with a dye aggregate. The ionic liquid means an ionic compound composed of a cationic compound and an anionic compound and is a liquid. An ionic liquid is a volatile compound corresponding to a vapor pressure, whereas an ionic liquid is expected to be used as a solvent for a functional material as a non-volatile liquid having no vapor pressure. Up to now, as an application of an ionic liquid, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-123791 has proposed an application to an electrolyte of a battery. However, a combination with a dye aggregate and an application of a nonlinear optical material have been studied in the past. There are no examples.

このような特殊なイオン性液体を色素会合体の媒体として用いる場合には、公知のPVAなどを用いる場合に比較して、(1)溶媒の蒸発がないため経時安定性に優れる、(2)誘電率が高く色素の会合に有利である、などの利点がある。
本発明に用いられるイオン性液体は、イオン性化合物からなるものであればいかなるものであってもよいが、化学的安定性の観点から、好ましくは、イミダゾリウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物、アンモニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物などが挙げられる。
When such a special ionic liquid is used as a medium for a dye aggregate, compared with the case where a known PVA or the like is used, (1) since there is no evaporation of the solvent, the stability over time is excellent. (2) There are advantages such as high dielectric constant and advantageous for association of dyes.
The ionic liquid used in the present invention may be any ionic liquid as long as it is composed of an ionic compound, but from the viewpoint of chemical stability, preferably an imidazolium salt compound, a pyridinium salt compound, or an ammonium salt. Compounds, phosphonium salt compounds and the like.

本発明に係るイオン性液体としては、具体的には、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム クロライド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ブロマイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ヨーダイド、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホネート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム ヘキサフルオロホスフェート、1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウム クロライド、1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウム ブロマイド、1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート、オクチルトリフェニルホスホニウム トシレート、オクチルトリフェニルホスホニウム クロライド、オクチルトリフェニルホスホニウム ブロマイド、メチルトリブチルアンモニウム トシレート、メチルトリブチルアンモニウム クロライド、メチルトリブチルアンモニウム ブロマイドなどが挙げられる。   Specific examples of the ionic liquid according to the present invention include 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium iodide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bromide, Ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-n-butyl-3-methylimidazolium chloride, 1-n-butyl-3-methylimidazolium bromide, 1-n-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, octyltriphenylphosphonium tosylate, octyltriphenylphosphonium chloride, octyl riff Examples include phenylphosphonium bromide, methyltributylammonium tosylate, methyltributylammonium chloride, and methyltributylammonium bromide.

本発明に係るイオン性液体としては、色素の会合体形成を促進する観点から、立体的にかさ高くない複素環化合物が好ましい。好ましくは、イミダゾリウム塩化合物である。さらに好ましくは、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム塩化合物、1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリウム塩化合物である。本発明に用いられるイオン性液体としては、色素の会合体形成を促進する観点から、ハロゲンイオンを対イオンとして有するものが好ましく、特に好ましくは、ヨードイオンである。   The ionic liquid according to the present invention is preferably a heterocyclic compound that is not three-dimensionally bulky from the viewpoint of promoting the formation of dye aggregates. Preferably, it is an imidazolium salt compound. More preferred are 1-ethyl-3-methylimidazolium salt compounds and 1-n-butyl-3-methylimidazolium salt compounds. As the ionic liquid used in the present invention, those having a halogen ion as a counter ion are preferred, and an iodo ion is particularly preferred from the viewpoint of promoting the formation of an association of dyes.

(色素会合体に用いられる色素)
本発明の色素会合体に用いられる色素としては、いかなるものであってもよいが、例えば、シアニン色素、スチリル色素、ヘミシアニン色素、メロシアニン色素、3核メロシアニン色素、4核メロシアニン色素、ロダシアニン色素、コンプレックスシアニン色素、コンプレックスメロシアニン色素、アロポーラー色素、オキソノール色素、ヘミオキソノール色素、スクアリウム色素、クロコニウム色素、アザメチン色素、アゾ色素、アントラキノン色素、ペリレン色素、フタロシアニン色素、ジケトピロロピロール色素、ナフトキノリン色素、ストレプトシアニン色素、スチリル色素、キレート色素などが挙げられる。
(Dye used for dye aggregate)
The dye used in the dye aggregate of the present invention may be any dye, for example, cyanine dye, styryl dye, hemicyanine dye, merocyanine dye, trinuclear merocyanine dye, tetranuclear merocyanine dye, rhodacyanine dye, complex Cyanine dye, complex merocyanine dye, allopolar dye, oxonol dye, hemioxonol dye, squalium dye, croconium dye, azamethine dye, azo dye, anthraquinone dye, perylene dye, phthalocyanine dye, diketopyrrolopyrrole dye, naphthoquinoline dye, streptocyanine Examples thereof include dyes, styryl dyes, and chelate dyes.

本発明の色素としては、非線形光学材料に用いる観点から、遷移双極子モーメントの大きな発色団が好ましい。これは、非線形光学定数は、化合物の分極に依存しており、遷移双極子モーメントの大きな発色団のほうが、分極率が大きくなるため、より大きな非線形光学定数を与えるためである。そのような、大きな遷移双極子モーメントの大きな発色団としては、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素が挙げられる。   As the dye of the present invention, a chromophore having a large transition dipole moment is preferable from the viewpoint of use in a nonlinear optical material. This is because the nonlinear optical constant depends on the polarization of the compound, and the chromophore having a large transition dipole moment has a higher polarizability, and therefore gives a larger nonlinear optical constant. Examples of such chromophores having a large transition dipole moment include cyanine dyes, merocyanine dyes, and oxonol dyes.

本発明の色素として、シアニン色素、及び/又はメロシアニン色素を好適に用いることができる。上記色素の一般式は、米国特許第5,340,694号第21〜22欄の(XI)、(XII)に示されているものが好ましい。ただし、n12 、n15 、n17 、n18 の数は限定せず、0以上の整数とする。これらの色素の詳細については、エフ・エム・ハーマー(F.M.Harmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−シアニンダイズ・アンド・リレィティド・コンパウンズ(Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compounds)」、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ(John Wiley & Sons)社−ニューヨーク、ロンドン、1964年刊、デー・エム・スターマー(D.M.Sturmer)著「ヘテロサイクリック・コンパウンズ−スペシャル・トピックス・イン・ヘテロサイクリック・ケミストリー(Heterocyclic Compounds-Special topics in heterocyclic chemistry)」、第18章、第14節、第482から515貢などに記載されている。   As the dye of the present invention, a cyanine dye and / or a merocyanine dye can be suitably used. The general formula of the above dye is preferably those shown in (XI) and (XII) of US Pat. No. 5,340,694, columns 21-22. However, the number of n12, n15, n17, and n18 is not limited and is an integer of 0 or more. For more information on these dyes, see FMHarmer, “Heterocyclic Compounds-Cyanine Dyes and Related Compounds”, John Willie &・ John Wiley & Sons-New York, London, 1964, DMSturmer "Heterocyclic Compounds-Special Topics in Heterocyclic Compounds-Special topics in cyclic chemistry) ”, Chapter 18, Section 14, 482-515 Mitsugu.

本発明に係る色素会合体を形成するための色素としては、シアニン色素、メロシアニン色素、オキソノール色素が好ましく、特に好ましくは、シアニン色素である。   As the dye for forming the dye aggregate according to the present invention, a cyanine dye, a merocyanine dye, and an oxonol dye are preferable, and a cyanine dye is particularly preferable.

本発明に係る色素としては、より具体的には、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。   More specifically, the dye according to the present invention is preferably a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2005128152
一般式(1)
Figure 2005128152
General formula (1)

式中、Z1は含窒素複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、これらにさらに環が縮環していてもよい。R1はアルキル基を表す。Q1は一般式(I)で表される化合物がメチン色素を形成するのに必要な基を表す。L1及びL2はメチン基を表す。p1は0または1を表す。M1は電荷均衡のための対イオンを表し、m1は分子の電荷を中和するのに必要な0以上の数を表す。 In the formula, Z 1 represents an atomic group necessary for forming a nitrogen-containing heterocycle. However, these may be further condensed with a ring. R 1 represents an alkyl group. Q 1 represents a group necessary for the compound represented by the general formula (I) to form a methine dye. L 1 and L 2 represent a methine group. p 1 represents 0 or 1. M 1 represents a counter ion for charge balance, and m 1 represents a number of 0 or more necessary for neutralizing the charge of the molecule.

1は含窒素複素環を形成するのに必要な原子群を表す。ただし、この含窒素複素環には、さらに環が縮環していてもよい。含窒素複素環としては、チアゾリン核、チアゾール核、ベンゾチアゾール核、オキサゾリン核、オキサゾール核、ベンゾオキサゾール核、セレナゾリン核、セレナゾール核、ベンゾセレナゾール核、3,3−ジアルキルインドレニン核(例えば3,3−ジメチルインドレニン)、イミダゾリン核、イミダゾール核、ベンゾイミダゾール核、2−ピリジン核、4−ピリジン核、2−キノリン核、4−キノリン核、1−イソキノリン核、3−イソキノリン核、イミダゾ〔4,5−b〕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、ピリミジン核などを挙げることができるが、好ましくは、ベンゾチアゾール核、ベンゾオキサゾール核、3,3−ジアルキルインドレニン核(例えば3,3−ジメチルインドレニン)、ベンゾイミダゾール核、2−ピリジン核、4−ピリジン核、2−キノリン核、4−キノリン核、1−イソキノリン核、3−イソキノリン核であり、さらに好ましくは、ベンゾチアゾール核、ベンゾオキサゾール核、3,3−ジアルキルインドレニン核(例えば3,3−ジメチルインドレニン)、ベンゾイミダゾール核であり、特に好ましくは、ベンゾオキサゾール核、ベンゾチアゾール核、ベンゾイミダゾール核であり、最も好ましくは、ベンゾオキサゾール核、ベンゾチアゾール核である。 Z 1 represents an atomic group necessary for forming a nitrogen-containing heterocyclic ring. However, the nitrogen-containing heterocycle may further have a condensed ring. Examples of the nitrogen-containing heterocycle include thiazoline nucleus, thiazole nucleus, benzothiazole nucleus, oxazoline nucleus, oxazole nucleus, benzoxazole nucleus, selenazoline nucleus, selenazole nucleus, benzoselenazole nucleus, 3,3-dialkylindolenine nucleus (for example, 3, 3-dimethylindolenine), imidazoline nucleus, imidazole nucleus, benzimidazole nucleus, 2-pyridine nucleus, 4-pyridine nucleus, 2-quinoline nucleus, 4-quinoline nucleus, 1-isoquinoline nucleus, 3-isoquinoline nucleus, imidazo [4 , 5-b] quinoxaline nucleus, oxadiazole nucleus, thiadiazole nucleus, tetrazole nucleus, pyrimidine nucleus, etc., preferably benzothiazole nucleus, benzoxazole nucleus, 3,3-dialkylindolenine nucleus (for example, 3,3-dimethylindolenine), Nzoimidazole nucleus, 2-pyridine nucleus, 4-pyridine nucleus, 2-quinoline nucleus, 4-quinoline nucleus, 1-isoquinoline nucleus, 3-isoquinoline nucleus, more preferably benzothiazole nucleus, benzoxazole nucleus, 3 , 3-dialkylindolenine nucleus (for example, 3,3-dimethylindolenine), benzimidazole nucleus, particularly preferably benzoxazole nucleus, benzothiazole nucleus, benzimidazole nucleus, most preferably benzoxazole nucleus, Benzothiazole nucleus.

これらの含窒素複素環上にはさらに置換基を有していてもよく、ここで導入可能な置換基をVとすると、置換基Vとしては特に制限は無いが、例えば、グアニジン基、ハロゲン原子(例えば塩素、臭素、沃素、フッ素)、メルカプト基、シアノ基、カルボキシ基、リン酸基、スルホ基、ヒドロキシ基、炭素数1から10、好ましくは炭素数2から8、更に好ましくは炭素数2から5のカルバモイル基(例えばメチルカルバモイル、エチルカルバモイル、モルホリノカルボニル)、炭素数0から10、好ましくは炭素数2から8、更に好ましくは炭素数2から5のスルファモイル基(例えばメチルスルファモイル、エチルスルファモイル、ピペリジノスルフォニル)、ニトロ基、炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から8のアルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ、2−メトキシエトキシ、2−フェニルエトキシ)、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から12、更に好ましくは炭素数6から10のアリールオキシ基(例えばフェノキシ、p−メチルフェノキシ、p−クロロフェノキシ、ナフトキシ)、炭素数1から20、好ましくは炭素数2から12、更に好ましくは炭素数2から8のアシル基(例えばアセチル、ベンゾイル、トリクロロアセチル)、炭素数1から20、好ましくは炭素数2から12、更に好ましくは炭素数2から8のアシルオキシ基(例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ)、炭素数1から20、好ましくは炭素数2から12、更に好ましくは炭素数2から8のアシルアミノ基(例えばアセチルアミノ)、炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から8のスルホニル基(例えばメタンスルホニル、エタンスルホニル、ベンゼンスルホニル)、   These nitrogen-containing heterocycles may further have a substituent. If the substituent that can be introduced here is V, the substituent V is not particularly limited. For example, a guanidine group, a halogen atom (For example, chlorine, bromine, iodine, fluorine), mercapto group, cyano group, carboxy group, phosphate group, sulfo group, hydroxy group, 1 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms, more preferably 2 carbon atoms To carbamoyl groups (for example, methylcarbamoyl, ethylcarbamoyl, morpholinocarbonyl), sulfamoyl groups having 0 to 10, preferably 2 to 8, and more preferably 2 to 5 carbon atoms (for example, methylsulfamoyl, ethyl). Sulfamoyl, piperidinosulfonyl), nitro group, 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably An alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms (for example, methoxy, ethoxy, 2-methoxyethoxy, 2-phenylethoxy), aryloxy having 6 to 20, preferably 6 to 12, more preferably 6 to 10 carbon atoms A group (for example, phenoxy, p-methylphenoxy, p-chlorophenoxy, naphthoxy), an acyl group having 1 to 20, preferably 2 to 12, more preferably 2 to 8 carbon atoms (for example, acetyl, benzoyl, trichloro) Acetyl), an acyloxy group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms (eg acetyloxy, benzoyloxy), 1 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms. More preferably, the acylamino group having 2 to 8 carbon atoms (for example, acetylamino), carbon 1 to 20, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably a sulfonyl group having 1 to 8 carbon atoms (e.g., methanesulfonyl, ethanesulfonyl, benzenesulfonyl),

炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から8のスルフィニル基(例えばメタンスルフィニル、エタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニル)、炭素数1から20、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から8のスルホニルアミノ基(例えばメタンスルホニルアミノ、エタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノ)、炭素数0から20、好ましくは炭素数1から12、更に好ましくは炭素数1から8の置換もしくは無置換のアミノ基(例えばメチルアミノ、ジメチルアミノ、ベンジルアミノ、アニリノ、ジフェニルアミノ)、炭素数0から15、好ましくは炭素数3から10、更に好ましくは炭素数3から6のアンモニウム基(例えばトリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム)、炭素数0から15、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から6のヒドラジノ基(例えばトリメチルヒドラジノ基)、炭素数1から15、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から6のウレイド基(例えばウレイド基、N,N−ジメチルウレイド基)、炭素数1から15、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から6のイミド基(例えばスクシンイミド基)、炭素数1から20、好ましくは炭素数1から12、更に好ましくは炭素数1から8のアルキルチオ基(例えばメチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ)、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から12、更に好ましくは炭素数6から10のアリールチオ基(例えばフェニルチオ、p−メチルフェニルチオ、p−クロロフェニルチオ、2−ピリジルチオ、ナフチルチオ)、炭素数2から20、好ましくは炭素数2から12、更に好ましくは炭素数2から8のアルコキシカルボニル基(例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニル、2−ベンジルオキシカルボニル)、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から12、更に好ましくは炭素数6から10のアリーロキシカルボニル基(例えばフェノキシカルボニル)、炭素数1から18、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から5の無置換アルキル基(例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル)、 A sulfinyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms (for example, methanesulfinyl, ethanesulfinyl, benzenesulfinyl), 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms More preferably a sulfonylamino group having 1 to 8 carbon atoms (for example, methanesulfonylamino, ethanesulfonylamino, benzenesulfonylamino), 0 to 20, preferably 1 to 12, more preferably 1 to 8 carbon atoms. A substituted or unsubstituted amino group (for example, methylamino, dimethylamino, benzylamino, anilino, diphenylamino), an ammonium group having 0 to 15 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 6 carbon atoms (Eg trimethylammonium, triethylammonium A hydrazino group having 0 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms (for example, trimethylhydrazino group), 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, More preferably, it is a ureido group having 1 to 6 carbon atoms (for example, a ureido group, N, N-dimethylureido group), an imide group having 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, and more preferably 1 to 6 carbon atoms. (For example, a succinimide group), an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms (for example, methylthio, ethylthio, propylthio), 6 to 20 carbon atoms, preferably a carbon number An arylthio group having 6 to 12, more preferably 6 to 10 carbon atoms (eg phenylthio, p-methylphenylthio, p-chloro) Thiol, 2-pyridylthio, naphthylthio), an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms, preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 8 carbon atoms (for example, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, 2-benzyloxycarbonyl), An aryloxycarbonyl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 12 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms (eg, phenoxycarbonyl), 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably An unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (eg, methyl, ethyl, propyl, butyl),

炭素数1から18、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から5の置換アルキル基{例えばヒドロキシメチル、トリフルオロメチル、ベンジル、カルボキシエチル、エトキシカルボニルメチル、アセチルアミノメチル、またここでは炭素数2から18、好ましくは炭素数3から10、更に好ましくは炭素数3から5の不飽和炭化水素基(例えばビニル基、エチニル基1−シクロヘキセニル基、ベンジリジン基、ベンジリデン基)も置換アルキル基に含まれることにする}、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から15、更に好ましくは炭素数6から10の置換又は無置換のアリール基(例えばフェニル、ナフチル、p−カルボキシフェニル、p−ニトロフェニル、3,5−ジクロロフェニル、p−シアノフェニル、m−フルオロフェニル、p−トリル)、炭素数1から20、好ましくは炭素数2から10、更に好ましくは炭素数4から6の置換又は無置換のヘテロ環基(例えばピリジル、5−メチルピリジル、チエニル、フリル、モルホリノ、テトラヒドロフルフリル)が挙げられる。
また、先に述べたように、含窒素複素環に、さらに環が縮合した構造をとることもできる。縮合可能な環としては、芳香族あるいは非芳香族(脂肪族)の炭化水素環、又は、複素環が挙げられ、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、キノリン環などが具体的なものとして挙げられる。このような環もまた前記のVで表わされる置換基に包含される。
A substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms (for example, hydroxymethyl, trifluoromethyl, benzyl, carboxyethyl, ethoxycarbonylmethyl, acetylaminomethyl, In this case, an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 18 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 5 carbon atoms (for example, vinyl group, ethynyl group 1-cyclohexenyl group, benzylidine group, benzylidene group) is also substituted. To be included in the alkyl group}, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 15 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms (eg, phenyl, naphthyl, p-carboxyphenyl). P-nitrophenyl, 3,5-dichlorophenyl, p-cyanophenyl, m- Fluorophenyl, p-tolyl), substituted or unsubstituted heterocyclic group having 1 to 20, preferably 2 to 10, more preferably 4 to 6 carbon atoms (eg pyridyl, 5-methylpyridyl, thienyl, furyl) , Morpholino, and tetrahydrofurfuryl).
Further, as described above, it is also possible to take a structure in which a ring is further condensed to a nitrogen-containing heterocycle. Examples of the condensable ring include an aromatic or non-aromatic (aliphatic) hydrocarbon ring or a heterocyclic ring. Specific examples include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, and a quinoline ring. Can be mentioned. Such a ring is also included in the substituent represented by V.

前記のVで表わされる置換基上には、さらにVが置換していてもよい。
上記置換基Vとして好ましいものは、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、ハロゲン原子、芳香環縮合、スルホ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基である。
On the substituent represented by V, V may further be substituted.
Preferred as the substituent V are an alkyl group, aryl group, alkoxy group, halogen atom, aromatic ring condensation, sulfo group, carboxy group, and hydroxy group.

式中、Q1は、一般式(1)で表される化合物がメチン化合物を形成するのに必要な基を表す。一般式(1)で表される化合物がシアニン色素を表すとき、Q1は塩基性核となり、上記Z1で記載した含窒素複素環と同義である。一方、一般式(1)で表される化合物がメロシアニン色素を表すとき、Q1は酸性核を表す。
ここでいう酸性核とは、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、198貢により定義される。具体的には、米国特許第3、567、719号、第3、575、869号、第3、804、634号、第3、837、862号、第4、002、480号、第4、925、777号、特開平3−167546号などに記載されているものが挙げられる。酸性核が、炭素、窒素、及びカルコゲン(典型的には酸素、硫黄、セレン、及びテルル)原子からなる5員又は6員の含窒素複素環を形成するとき好ましく、次の核が挙げられる。2−ピラゾリン−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、イソオキサゾリン−5−オン、2−チアゾリン−4−オン、チアゾリジン−4−オン、チアゾリジン−2、4−ジオン、ローダニン、チアゾリジン−2、4−ジチオン、イソローダニン、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−オキソインダゾリニウム、3−オキソインダゾリニウム、5、7−ジオキソ−6、7−ジヒドロチアゾロ[3,2-a]ピリミジン、シクロヘキサン−1、3−ジオン、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、クロマン−2、4−ジオンの核。
In the formula, Q 1 represents a group necessary for the compound represented by the general formula (1) to form a methine compound. When the compound represented by the general formula (1) represents a cyanine dye, Q 1 is a basic nucleus and is synonymous with the nitrogen-containing heterocycle described in Z 1 above. On the other hand, when the compound represented by the general formula (1) represents a merocyanine dye, Q 1 represents an acidic nucleus.
The acidic nuclei here refers to, for example, the 4th edition of “The Theory of the Photographic Process” edited by James (The Theory of the Photographic Process), Macmillan Publishing Co., Ltd., 1977, 1982 Defined. Specifically, U.S. Pat. Nos. 3,567,719, 3,575,869, 3,804,634, 3,837,862, 4,002,480, No. 925,777, JP-A-3-167546, and the like. The acidic nucleus is preferred when forming a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocycle consisting of carbon, nitrogen, and chalcogen (typically oxygen, sulfur, selenium, and tellurium) atoms, and includes the following nuclei. 2-pyrazolin-5-one, pyrazolidin-3,5-dione, imidazolin-5-one, hydantoin, 2 or 4-thiohydantoin, 2-iminooxazolidine-4-one, 2-oxazolin-5-one, 2- Thiooxazoline-2,4-dione, isoxazoline-5-one, 2-thiazoline-4-one, thiazolidine-4-one, thiazolidine-2,4-dione, rhodanine, thiazolidine-2,4-dithione, isorhodanthin, Indan-1,3-dione, thiophen-3-one, thiophen-3-one-1, 1-dioxide, indoline-2-one, indoline-3-one, 2-oxoindazolinium, 3-oxoindazoli Nium, 5,7-dioxo-6,7-dihydrothiazolo [3,2-a] pyrimidine, cyclohexane-1,3- Nucleus of dione, 3,4-dihydroisoquinolin-4-one, 1,3-dioxane-4,6-dione, barbituric acid, 2-thiobarbituric acid, chroman-2,4-dione.

1はアルキル基を表す。具体的には、炭素原子1から18、好ましくは1から7、特に好ましくは1から4の無置換アルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ヘキシル、オクチル、ドデシル、オクタデシル)、炭素原子1から18、好ましくは1から7、特に好ましくは1から4の置換アルキル基{例えば置換基として前述のVが置換したアルキル基が挙げられる、アラルキル基(例えばベンジル、2−フェニルエチル)、不飽和炭化水素基(例えばアリル基)、ヒドロキシアルキル基(例えば、2−ヒドロキシエチル、3−ヒドロキシプロピル)、カルボキシアルキル基(例えば、2−カルボキシエチル、3−カルボキシプロピル、4−カルボキシブチル、カルボキシメチル)、アルコキシアルキル基(例えば、2−メトキシエチル、2−(2−メトキシエトキシ)エチル)、アリーロキシアルキル基(例えば2−フェノキシエチル、2−(1−ナフトキシ)エチル)、アルコキシカルボニルアルキル基(例えばエトキシカルボニルメチル、2−ベンジルオキシカルボニルエチル)、アリーロキシカルボニルアルキル基(例えば3−フェノキシカルボニルプロピル)、アシルオキシアルキル基(例えば2−アセチルオキシエチル)、アシルアルキル基(例えば2−アセチルエチル)、カルバモイルアルキル基(例えば2−モルホリノカルボニルエチル)、スルファモイルアルキル基(例えばN,N−ジメチルスルファモイルメチル)、スルホアルキル基(例えば、2−スルホエチル、3−スルホプロピル、3−スルホブチル、4−スルホブチル、2−[3−スルホプロポキシ]エチル、2−ヒドロキシ−3−スルホプロピル、3−スルホプロポキシエトキシエチル)、スルホアルケニル基、スルファトアルキル基(例えば、2−スルファトエチル基、3−スルファトプロピル、4−スルファトブチル)、複素環置換アルキル基(例えば2−(ピロリジン−2−オン−1−イル)エチル、テトラヒドロフルフリル)、 R 1 represents an alkyl group. Specifically, an unsubstituted alkyl group having 1 to 18, preferably 1 to 7, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, hexyl, octyl, dodecyl, octadecyl) ), A substituted alkyl group having 1 to 18, preferably 1 to 7, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms {for example, an aralkyl group (for example, benzyl, 2-phenyl), which includes an alkyl group substituted with the aforementioned V as a substituent. Ethyl), unsaturated hydrocarbon group (for example, allyl group), hydroxyalkyl group (for example, 2-hydroxyethyl, 3-hydroxypropyl), carboxyalkyl group (for example, 2-carboxyethyl, 3-carboxypropyl, 4-carboxy) Butyl, carboxymethyl), alkoxyalkyl groups (eg 2- Toxiethyl, 2- (2-methoxyethoxy) ethyl), aryloxyalkyl groups (eg 2-phenoxyethyl, 2- (1-naphthoxy) ethyl), alkoxycarbonylalkyl groups (eg ethoxycarbonylmethyl, 2-benzyloxycarbonylethyl) ), Aryloxycarbonylalkyl group (for example 3-phenoxycarbonylpropyl), acyloxyalkyl group (for example 2-acetyloxyethyl), acylalkyl group (for example 2-acetylethyl), carbamoylalkyl group (for example 2-morpholinocarbonylethyl) Sulfamoylalkyl group (for example, N, N-dimethylsulfamoylmethyl), sulfoalkyl group (for example, 2-sulfoethyl, 3-sulfopropyl, 3-sulfobutyl, 4-sulfobutyl, 2- [3- Rufopropoxy] ethyl, 2-hydroxy-3-sulfopropyl, 3-sulfopropoxyethoxyethyl), sulfoalkenyl group, sulfatoalkyl group (for example, 2-sulfatoethyl group, 3-sulfatopropyl, 4-sulfatobutyl) ), A heterocyclic-substituted alkyl group (for example, 2- (pyrrolidin-2-one-1-yl) ethyl, tetrahydrofurfuryl),

アルキルスルホニルカルバモイルアルキル基(例えばメタンスルホニルカルバモイルメチル基)、アシルカルバモイルアルキル基(例えばアセチルカルバモイルメチル基)、アシルスルファモイルアルキル基(例えばアセチルスルファモイルメチル基)、アルキルスルフォニルスルファモイルアルキル基(例えばメタンスルフォニルスルファモイルメチル基)}、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から10、さらに好ましくは炭素数6から8の無置換アリール基(例えばフェニル基、1−ナフチル基)、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から10、さらに好ましくは炭素数6から8の置換アリール基(例えば置換基の例として挙げた前述のVが置換したアリール基が挙げられる。具体的にはp−メトキシフェニル基、p−メチルフェニル基、p−クロロフェニル基などが挙げられる。)、炭素数1から20、好ましくは炭素数3から10、さらに好ましくは炭素数4から8の無置換複素環基(例えば2−フリル基、2−チエニル基、2−ピリジル基、3−ピラゾリル、3−イソオキサゾリル、3−イソチアゾリル、2−イミダゾリル、2−オキサゾリル、2−チアゾリル、2−ピリダジル、2−ピリミジル、3−ピラジル、2−(1,3,5-トリアゾリル)、3−(1,2,4-トリアゾリル)、5−テトラゾリル)、炭素数1から20、好ましくは炭素数3から10、さらに好ましくは炭素数4から8の置換複素環基(例えば置換基の例として挙げた前述のVが置換した複素環基が挙げられる。具体的には5−メチル−2−チエニル基、4−メトキシ−2−ピリジル基などが挙げられる。)が挙げられる。 An alkylsulfonylcarbamoylalkyl group (for example, methanesulfonylcarbamoylmethyl group), an acylcarbamoylalkyl group (for example, acetylcarbamoylmethyl group), an acylsulfamoylalkyl group (for example, acetylsulfamoylmethyl group), an alkylsulfonylsulfamoylalkyl group ( For example, a methanesulfonylsulfamoylmethyl group)}, an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, more preferably 6 to 8 carbon atoms (for example, a phenyl group, 1-naphthyl group), carbon A substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, more preferably 6 to 8 carbon atoms (for example, an aryl group substituted with V described above as an example of a substituent group). p-methoxyphenyl group, p-methyl An unsubstituted heterocyclic group having 1 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 4 to 8 carbon atoms (for example, a 2-furyl group, 2), and the like. -Thienyl group, 2-pyridyl group, 3-pyrazolyl, 3-isoxazolyl, 3-isothiazolyl, 2-imidazolyl, 2-oxazolyl, 2-thiazolyl, 2-pyridazyl, 2-pyrimidyl, 3-pyrazyl, 2- (1, 3,5-triazolyl), 3- (1,2,4-triazolyl), 5-tetrazolyl), substituted heterocycle having 1 to 20, preferably 3 to 10, more preferably 4 to 8 carbon atoms A group (for example, a heterocyclic group substituted with V described above as an example of the substituent. Specific examples include a 5-methyl-2-thienyl group, a 4-methoxy-2-pyridyl group, and the like. That.), And the like.

1として好ましくは、スルホアルキル基、カルボキシアルキル基、無置換アルキル基である。 R 1 is preferably a sulfoalkyl group, a carboxyalkyl group, or an unsubstituted alkyl group.

1およびL2はそれぞれ独立にメチン基を表す。L1およびL2で表されるメチン基は置換基を有していてもよく、置換基としては前述のVにおいて例示したものが同様に挙げられる。
例えば、置換又は無置換の炭素数1から15、好ましくは炭素数1から10、特に好ましくは炭素数1から5のアルキル基(例えば、メチル、エチル、2−カルボキシエチル)、置換または無置換の炭素数6から20、好ましくは炭素数6から15、更に好ましくは炭素数6から10のアリール基(例えばフェニル、o−カルボキシフェニル)、置換または無置換の炭素数3から20、好ましくは炭素数4から15、更に好ましくは炭素数6から10の複素環基(例えばN,N−ジメチルバルビツール酸基)、ハロゲン原子、(例えば塩素、臭素、沃素、フッ素)、炭素数1から15、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から5のアルコキシ基(例えばメトキシ、エトキシ)、炭素数0から15、好ましくは炭素数2から10、更に好ましくは炭素数4から10のアミノ基(例えばメチルアミノ、N,N−ジメチルアミノ、N−メチル−N−フェニルアミノ、N−メチルピペラジノ)、炭素数1から15、好ましくは炭素数1から10、更に好ましくは炭素数1から5のアルキルチオ基(例えばメチルチオ、エチルチオ)、炭素数6から20、好ましくは炭素数6から12、更に好ましくは炭素数6から10のアリールチオ基(例えばフェニルチオ、p−メチルフェニルチオ)などが挙げられる。また他のメチン基と環を形成してもよく、もしくはZ1、あるいは、R1と互いに結合し、環を形成することもできる。
L 1 and L 2 each independently represent a methine group. The methine group represented by L 1 and L 2 may have a substituent, and examples of the substituent include those exemplified in the above-mentioned V.
For example, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms, particularly preferably 1 to 5 carbon atoms (for example, methyl, ethyl, 2-carboxyethyl), substituted or unsubstituted An aryl group having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 15 carbon atoms, more preferably 6 to 10 carbon atoms (eg, phenyl, o-carboxyphenyl), substituted or unsubstituted carbon atoms having 3 to 20 carbon atoms, preferably 4 to 15, more preferably a heterocyclic group having 6 to 10 carbon atoms (for example, N, N-dimethylbarbituric acid group), halogen atom (for example, chlorine, bromine, iodine, fluorine), 1 to 15 carbon atoms, preferably Is an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms (for example, methoxy, ethoxy), 0 to 15 carbon atoms, preferably 2 to carbon atoms. 0, more preferably an amino group having 4 to 10 carbon atoms (for example, methylamino, N, N-dimethylamino, N-methyl-N-phenylamino, N-methylpiperazino), 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 carbon atom To 10, more preferably an alkylthio group having 1 to 5 carbon atoms (for example, methylthio, ethylthio), an arylthio group having 6 to 20, preferably 6 to 12, and more preferably 6 to 10 carbon atoms (for example, phenylthio, p-methylphenylthio) and the like. Further, it may form a ring with another methine group, or may be bonded to Z 1 or R 1 to form a ring.

1およびL2としては、好ましくは無置換メチン基である。
1は0または1を表す。好ましくは0である。
L 1 and L 2 are preferably unsubstituted methine groups.
p 1 represents 0 or 1. Preferably it is 0.

1は色素のイオン電荷を中性にするために必要であるとき、陽イオン又は陰イオンの存在を示すために式の中に含められている。典型的な陽イオンとしては水素イオン(H+)、アルカリ金属イオン(例えばナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン)、アルカリ土類金属イオン(例えばカルシウムイオン)などの無機陽イオン、アンモニウムイオン(例えば、アンモニウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、ピリジニウムイオン、エチルピリジニウムイオン)などの有機イオンが挙げられる。陰イオンは無機陰イオンあるいは有機陰イオンのいずれであってもよく、ハロゲン陰イオン(例えばフッ素イオン、塩素イオン、ヨウ素イオン)、置換アリ−ルスルホン酸イオン(例えばp−トルエンスルホン酸イオン、p−クロルベンゼンスルホン酸イオン)、アリ−ルジスルホン酸イオン(例えば1、3−ベンゼンスルホン酸イオン、1、5−ナフタレンジスルホン酸イオン、2、6−ナフタレンジスルホン酸イオン)、アルキル硫酸イオン(例えばメチル硫酸イオン)、硫酸イオン、チオシアン酸イオン、過塩素酸イオン、テトラフルオロホウ酸イオン、ピクリン酸イオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンが挙げられる。さらに、イオン性ポリマー又は色素と逆電荷を有する他の色素を用いてもよい。また、CO2 -、SO3 -は、対イオンとして水素イオンを持つときはCO2H、SO3Hと表記することも可能である。 M 1 is included in the formula to indicate the presence of a cation or anion when necessary to neutralize the ionic charge of the dye. Typical cations include inorganic cations such as hydrogen ions (H + ), alkali metal ions (eg, sodium ions, potassium ions, lithium ions), alkaline earth metal ions (eg, calcium ions), ammonium ions (eg, Organic ions such as ammonium ion, tetraalkylammonium ion, pyridinium ion, ethylpyridinium ion). The anion may be either an inorganic anion or an organic anion, such as a halogen anion (for example, fluorine ion, chlorine ion, iodine ion), a substituted aryl sulfonate ion (for example, p-toluenesulfonate ion, p- Chlorobenzenesulfonate ion), aryl disulfonate ion (for example, 1,3-benzenesulfonate ion, 1,5-naphthalenedisulfonate ion, 2,6-naphthalenedisulfonate ion), alkyl sulfate ion (for example, methyl sulfate ion) ), Sulfate ion, thiocyanate ion, perchlorate ion, tetrafluoroborate ion, picrate ion, acetate ion, trifluoromethanesulfonate ion. Furthermore, you may use the ionic polymer or the other pigment | dye which has a charge opposite to a pigment | dye. CO 2 and SO 3 can also be expressed as CO 2 H and SO 3 H when they have hydrogen ions as counter ions.

1は電荷を均衡させるのに必要な0以上の数を表し、好ましくは0〜4の数であり、さらに好ましくは0〜1の数であり、分子内で塩を形成する場合には0である。 m 1 represents a number of 0 or more necessary for balancing electric charges, preferably a number of 0 to 4, more preferably a number of 0 to 1, and 0 when a salt is formed in the molecule. It is.

次に、本発明において色素会合体の形成に好適に用いられる色素であるポリメチン化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Next, specific examples of the polymethine compound, which is a dye suitably used for forming the dye aggregate in the present invention, are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2005128152
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前記本発明に好適に用いうるポリメチン化合物は、公知の方法で合成することができる。ポリメチン化合物の合成は、「Cyanine Dyes and Related Compounds」(Hamer著、John&Willey New York、1964年)に記載されている方法を参考に実施することができる。   The polymethine compound that can be suitably used in the present invention can be synthesized by a known method. The synthesis of polymethine compounds can be carried out with reference to the method described in “Cyanine Dyes and Related Compounds” (Hamer, John & Willey New York, 1964).

(色素会合体及びその形成方法)
次に、本発明に係る色素会合体について説明する。本発明の非線形光学材料に用いられる色素会合体は、前記色素とイオン性液体とを混合することによって形成することができる。このとき、前記色素は、単独で用いてもよいし、複数の色素を併用してもよい。
また、支持体上に配置する前記色素とイオン性液体との混合割合は特に限定されないが、モル比で、色素:イオン性液体=1:0.01〜1:1000が好ましく、1:1〜1:100がより好ましく、1:2〜1:50が更に好ましい。
本発明においては、基板上にこの混合液を配置することで非線形光学材料を得るものである。前記したようにイオン性液体は揮発性が低いため、支持体上に混合液からなる層を形成した場合、液体の揮発による変質が少なく、安定な層が形成される。しかしながら、条件によって、例えば、色素会合体に対するイオン性液体の量が過剰になる場合などには、層の流動性が高くなるため、このような場合、塗布液層の安定化を図るために、増粘作用のある化合物を添加するなどの手段を用いることもできる。そのような化合物としては、例えば、ゲル化剤などが挙げられる。
(Dye aggregate and method for forming the same)
Next, the dye aggregate according to the present invention will be described. The dye aggregate used in the nonlinear optical material of the present invention can be formed by mixing the dye and an ionic liquid. At this time, the said pigment | dye may be used independently and may use a some pigment | dye together.
Further, the mixing ratio of the dye and the ionic liquid disposed on the support is not particularly limited, but the molar ratio is preferably dye: ionic liquid = 1: 0.01 to 1: 1000, and 1: 1 to 1: 100 is more preferable, and 1: 2-1: 50 is still more preferable.
In the present invention, a nonlinear optical material is obtained by disposing this mixed solution on a substrate. As described above, since the ionic liquid has low volatility, when a layer made of the mixed liquid is formed on the support, the stable change of the liquid due to the volatilization of the liquid is formed. However, depending on conditions, for example, when the amount of the ionic liquid with respect to the dye aggregate is excessive, the fluidity of the layer becomes high. In such a case, in order to stabilize the coating liquid layer, Means such as adding a compound having a thickening action can also be used. Examples of such compounds include gelling agents.

色素会合体の形成に用いられるイオン性液体は、1種のみを用いてもよく、2種類以上のイオン性液体を混合したものであってもよい。また、色素と混合する際には、1種以上のイオン性液体のみを用いてもよく、目的に応じてイオン性液体以外の溶媒を併用してもよい。ここで併用可能な溶媒としては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、極性溶媒であり、たとえば、水、メタノールなどのアルコール、ジメチルホルムアミドなどのアミド、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドである。添加される溶媒は2種以上を組み合わせたものであってもよい。   As the ionic liquid used for forming the dye aggregate, only one kind may be used, or a mixture of two or more kinds of ionic liquids may be used. Moreover, when mixing with a pigment | dye, only 1 or more types of ionic liquids may be used, and solvents other than an ionic liquid may be used together according to the objective. The solvent that can be used in combination here may be any solvent, but is preferably a polar solvent, such as water, alcohols such as methanol, amides such as dimethylformamide, and sulfoxides such as dimethyl sulfoxide. The added solvent may be a combination of two or more.

また、色素会合体を形成させる際に、会合を促進させる目的で、添加物を併用してもよい。添加物としては、無機塩化合物、有機塩化合物が好ましい。特に、好ましくは、無機塩化合物であり、カリウムヨーダイド、ナトリウムヨーダイド、カリウムブロマイド、ナトリウムブロマイドなどである。
このような会合を促進するための添加物の添加量には特に制限はないが、好ましくは、モル比で、添加物:イオン性液体=1:1〜1:1000であり、特に好ましくは、1:5〜1:100の範囲、更に好ましくは、1:10〜1:50である。
Further, when forming the dye aggregate, an additive may be used in combination for the purpose of promoting the association. As the additive, inorganic salt compounds and organic salt compounds are preferable. Particularly preferred are inorganic salt compounds such as potassium iodide, sodium iodide, potassium bromide, sodium bromide and the like.
The addition amount of the additive for promoting such association is not particularly limited, but is preferably in a molar ratio of additive: ionic liquid = 1: 1 to 1: 1000, particularly preferably The range is from 1: 5 to 1: 100, more preferably from 1:10 to 1:50.

本発明の非線形光学材料に用いられる色素会合体は、より大きな遷移モーメントを与えるものが好ましく、そのような観点から、色素同士が直線状に会合したJ−会合体が好ましい。会合体を構成する色素の分子数は、いかなるものであってもよいが、好ましくは10分子以上1000分子以下、とくに好ましくは、20分子以上100分子以下の色素会合体である。   The dye aggregate used in the nonlinear optical material of the present invention preferably gives a larger transition moment. From such a viewpoint, a J-aggregate in which the dyes are associated linearly is preferable. The number of molecules of the dye constituting the aggregate may be any, but it is preferably a dye aggregate of 10 to 1000 molecules, particularly preferably 20 to 100 molecules.

色素会合体を形成させるにあたって、色素とイオン性液体とを混合する場合の温度条件には特に制限はないが、会合形成を促進させるといった観点からは、好ましくは0℃から300℃の範囲であり、特に好ましくは、10℃から100℃の範囲である。
また、色素会合体を形成させる時間についても特に制限はなく、好ましくは10分〜1000時間であり、特に好ましくは、30分〜500時間である。
In forming the dye aggregate, the temperature condition in the case of mixing the dye and the ionic liquid is not particularly limited, but is preferably in the range of 0 ° C. to 300 ° C. from the viewpoint of promoting association formation. Particularly preferably, it is in the range of 10 ° C to 100 ° C.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular also about the time to form a pigment | dye aggregate, Preferably it is 10 minutes-1000 hours, Most preferably, it is 30 minutes-500 hours.

本発明の非線形光学材料は、基板上に、配向された色素会合体とイオン性液体とを有するものであるが、この形成にあたっては、色素とイオン性液体とを混合し、前記条件によりイオン性液体中で色素会合体を形成させた後、この混合物を基板上に塗布して配置すればよい。
基板上への配置は、色素会合体の形成後に行ってもよく、また、色素とイオン性液体とを混合した後、基板上に塗布し、塗布後にイオン性液体中で色素会合体を形成させても良い。
The nonlinear optical material of the present invention has an oriented dye aggregate and an ionic liquid on a substrate. In forming the nonlinear optical material, the dye and the ionic liquid are mixed, and the ionic liquid is mixed according to the above conditions. After the dye aggregate is formed in the liquid, the mixture may be applied and placed on the substrate.
The arrangement on the substrate may be performed after the dye aggregate is formed, or the dye and the ionic liquid are mixed and then applied onto the substrate, and after the application, the dye aggregate is formed in the ionic liquid. May be.

混合液を基材上に塗布する方法には特に制限はなく、公知の塗布方法を任意に選択することができるが、均一な塗膜の形成といった観点からはロールコーティング、スピンコーティング、印刷法(例えば、スクリーン印刷、シルク印刷)などの方法をとることが好ましい。
基板上への混合液の塗布量は、目的に応じて適宜選択されるが、色素会合体の吸収が非線形光学材料として好適な値となるという観点からは、1.0g/m2〜1000g/m2程度であることが好ましい。
There is no particular limitation on the method for applying the mixed solution on the substrate, and a known application method can be arbitrarily selected. From the viewpoint of forming a uniform coating film, roll coating, spin coating, printing method ( For example, it is preferable to take a method such as screen printing or silk printing.
The coating amount of the mixed solution on the substrate is appropriately selected according to the purpose, but from the viewpoint that the absorption of the dye aggregate becomes a suitable value as the nonlinear optical material, 1.0 g / m 2 to 1000 g / It is preferably about m 2 .

本発明の非線形光学材料を形成させるには、基板上に配置され、イオン性液体中に形成された色素会合体を配向させることが好ましい。色素会合体を配向させる手段はいかなるものであってもよく、せん断配向、ラビング処理した配向膜を用いた方法、磁場による配向、電場による配向、光による配向などが挙げられるが、好ましくは、せん断配向あるいはラビング処理した配向膜を用いた方法であり、特に好ましくは、ラビング処理した配向膜を用いた方法である。配向膜としては、いかなるものであってもよいが、好ましくはポリイミド膜である。
より具体的には、基板表面をラビング処理により配向させ、その後、イオン性液体と色素会合体を、配向させた基板上に配置する方法をとることが好ましい。このとき、基板表面をラビング処理して配向させてもよく、基板表面に他の配向膜を配置してもよい。
イオン性液体中の色素会合体の配向は、偏光顕微鏡で観察することにより確認することができる。即ち、色素会合体が配向している場合には、強い二色性を示すものである。即ち、互いに直交した直線偏光での各々の吸収スペクトルを測定した際に、片方の直線偏光にのみ強い吸収を有する色素会合体が好ましい。
In order to form the nonlinear optical material of the present invention, it is preferable to orient the dye aggregate formed on the substrate and formed in the ionic liquid. Any means for orienting the dye aggregate may be used, and examples include shear orientation, a method using an alignment film subjected to rubbing treatment, orientation by a magnetic field, orientation by an electric field, orientation by light, and the like. A method using an alignment film subjected to alignment or rubbing treatment, and a method using an alignment film subjected to rubbing treatment is particularly preferable. The alignment film may be any film, but is preferably a polyimide film.
More specifically, it is preferable to adopt a method in which the substrate surface is oriented by rubbing treatment, and then the ionic liquid and the dye aggregate are disposed on the oriented substrate. At this time, the substrate surface may be rubbed and aligned, or another alignment film may be disposed on the substrate surface.
The orientation of the dye aggregate in the ionic liquid can be confirmed by observing with a polarizing microscope. That is, when the dye aggregate is oriented, it exhibits strong dichroism. That is, a dye aggregate that has strong absorption only in one linearly polarized light when measuring each absorption spectrum with linearly polarized light orthogonal to each other is preferable.

なお、本発明においては色素会合体としてJ−会合体を用いることが好ましい。即ち、J−会合体は色素分子同士が直線的に配向している(通常50から100分子)ため、配向された色素会合体は、通常のモノマーがマトリックスの熱エネルギーにより配向緩和してしまうのに対して、配向緩和が小さいという特徴を有するためである。   In the present invention, it is preferable to use a J-aggregate as the dye aggregate. That is, since the dye molecules in the J-aggregate are linearly aligned (usually 50 to 100 molecules), the alignment of the aligned dye aggregate is relaxed by the thermal energy of the normal monomer. On the other hand, it is because it has the characteristic that orientation relaxation is small.

本発明において、イオン性液体中に存在する配向された色素会合体、特に直線的な構造を有するJ−会合体は、会合体長軸方向に非常に強い遷移双極子モーメントおよび大きな分極率を有する。この直線状の色素会合体が配向処理、例えば、ラビング処理により同一方向に配向したとき、大きな2次および3次の非線形光学定数を与える。また、この色素会合体は、光吸収において、大きな屈折率変化を与えるため、光により誘起された屈折率変化により信号光を変調することが可能となる。さらに、この色素会合体が誘電率の高いイオン性液体中に配置されることにより、会合体のサイズが大きくなり、その分極率及び屈折率変化が大きく、非線形性に優れることになる。   In the present invention, oriented dye aggregates present in an ionic liquid, particularly J-aggregates having a linear structure, have a very strong transition dipole moment and a large polarizability in the long axis direction of the aggregate. When this linear dye aggregate is aligned in the same direction by an alignment treatment, for example, a rubbing treatment, large second-order and third-order nonlinear optical constants are given. Further, since this dye aggregate gives a large refractive index change in light absorption, it becomes possible to modulate signal light by the refractive index change induced by light. Furthermore, by arranging the dye aggregate in an ionic liquid having a high dielectric constant, the size of the aggregate increases, the change in the polarizability and the refractive index is large, and the nonlinearity is excellent.

本発明の非線形光学材料には必要に応じて保護膜を設けることができるが、安定性の観点からは保護膜を設けることが好ましい。そのような保護膜の厚みには特に制限はなく、保護膜としては、例えば、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板(金属薄膜等)などが挙げられる。   The nonlinear optical material of the present invention can be provided with a protective film as necessary, but it is preferable to provide a protective film from the viewpoint of stability. There is no restriction | limiting in particular in the thickness of such a protective film, As a protective film, a glass substrate, a plastic substrate, a metal substrate (metal thin film etc.) etc. are mentioned, for example.

以上のようにして得られた本発明の非線形光学材料は、いかなる温度で作動させてもよいが、好ましくは0℃〜100℃の範囲であり、特に好ましくは、10℃〜50℃の範囲である。   The nonlinear optical material of the present invention obtained as described above may be operated at any temperature, but is preferably in the range of 0 ° C to 100 ° C, particularly preferably in the range of 10 ° C to 50 ° C. is there.

本発明における配向された色素会合体は、いかなる構造の非線形光学材料にも好適に用いることができる。例えば、福見俊夫編、「新編 光学材料ハンドブック」、リアライズ社、2000年に記載されている素子などが挙げられる。具体的には、光スイッチ、光カーシャッタースイッチ、光分配器、光変調器などである。   The oriented dye aggregate in the present invention can be suitably used for a nonlinear optical material having any structure. For example, the elements described in Toshio Fukumi, “New edition optical material handbook”, Realize, 2000, and the like can be mentioned. Specifically, an optical switch, an optical car shutter switch, an optical distributor, an optical modulator, and the like.

以下に、本発明の非線形光学材料を適用して素子の例を挙げて説明する。図2は、本発明の非線形光学材料を用いた光スイッチ20の構成の一態様を示すモデル図である。光スイッチ20は、基板12上に反射板22、配向膜24を配置した支持体上に、配向された色素会合体とイオン性液体とを含む層26、さらには、該層26の表面を反射させるために配置された金薄膜28の積層体から構成される。図2に示すように、光スイッチ表面に垂直に制御光が照射され、所定の角度で入射する信号光が該光スイッチ20によって変換されることで、本発明の非線形光学材料が光スイッチとして機能する。   Hereinafter, an example of an element will be described by applying the nonlinear optical material of the present invention. FIG. 2 is a model diagram showing an embodiment of the configuration of the optical switch 20 using the nonlinear optical material of the present invention. The optical switch 20 reflects a layer 26 containing an aligned dye aggregate and an ionic liquid on a support in which a reflecting plate 22 and an alignment film 24 are disposed on a substrate 12, and further reflects the surface of the layer 26. It is composed of a laminated body of gold thin films 28 arranged for the purpose. As shown in FIG. 2, the nonlinear optical material of the present invention functions as an optical switch by irradiating control light perpendicularly to the surface of the optical switch and converting the signal light incident at a predetermined angle by the optical switch 20. To do.

図3は、本発明の非線形光学材料が光カーシャッタースイッチ30に応用された構成例を示すモデル図である。プローブ光は、偏光子32、ミラー34を経て、配向された色素会合体とイオン性液体とを含む層36に入射する。ミラー34には、また、プローブ光の入射方向と対向する面にゲート光が照射されている。色素会合体とイオン性液体とを含む層36を通過したプローブ光は、フィルタ38、及び、検光子40を経て出力される。   FIG. 3 is a model diagram showing a configuration example in which the nonlinear optical material of the present invention is applied to the optical Kerr shutter switch 30. The probe light passes through the polarizer 32 and the mirror 34 and enters the layer 36 containing the aligned dye aggregate and the ionic liquid. The mirror 34 is also irradiated with gate light on the surface facing the incident direction of the probe light. The probe light that has passed through the layer 36 containing the dye aggregate and the ionic liquid is output through a filter 38 and an analyzer 40.

前記例示した光学素子は、本発明の非線形光学材料の応用例にすぎず、本発明の非線形光学材料はその優れた非線形性により、各種光学素子に好適に適用できる。   The optical elements exemplified above are merely examples of application of the nonlinear optical material of the present invention, and the nonlinear optical material of the present invention can be suitably applied to various optical elements due to its excellent nonlinearity.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、物質量とその割合、操作等は本発明の主旨から逸脱しない限り適宜変更することができる従って本発明の範囲は以下の具体例に制限されるものではない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, reagents, amounts and ratios, operations, etc. shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples. .

(実施例1)
イオン性液体としてエチルメチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート 1gを用い、そこに、シアニン色素(1−1) 0.1gとヨウ化ナトリウム 0.2gを添加し、室温下1時間放置して塗布液を調整した。該塗布液をラビング処理したポリイミド配向膜付きのガラス基材(日産化学社製、SE1211)上に、塗布量が10g/m2になるように、スピンコートにより塗布して非線形光学材料を形成した。
該光学材料の吸収スペクトルを測定したところ、色素モノマーよりも長波長シフトしたシアニン色素(1−1)のJ−会合体に基づく、590nmに最大極大波長を有するピークを与えた。また、偏光顕微鏡で観察したところ、該色素会合体は強い二色性を示した。このことは、イオン性液体中で形成された色素会合体がラビング処理したポリイミド配向膜上で配向していることを意味する。また、該ピークは強い蛍光を与えることが、蛍光スペクトル測定より確認され、得られた光学材料は優れた非線形性を有することがわかった。
さらに、この光学材料を空気中に開放系にて1週間放置しても、色素会合体とイオン性液体とを含む塗布液層から溶媒が揮発することなく、色素のJ−会合体が安定に存在することが確認された。
(Example 1)
Using 1 g of ethylmethylimidazolium tetrafluoroborate as the ionic liquid, 0.1 g of cyanine dye (1-1) and 0.2 g of sodium iodide are added thereto, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 1 hour to prepare a coating solution. did. A non-linear optical material was formed by applying the coating solution on a glass substrate with a polyimide alignment film subjected to rubbing treatment (SE1211, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) by spin coating so that the coating amount was 10 g / m 2 . .
When the absorption spectrum of the optical material was measured, a peak having a maximum maximum wavelength at 590 nm based on the J-aggregate of cyanine dye (1-1) shifted by a longer wavelength than the dye monomer was given. When observed with a polarizing microscope, the dye aggregate showed strong dichroism. This means that the dye aggregate formed in the ionic liquid is aligned on the rubbed polyimide alignment film. Further, it was confirmed by fluorescence spectrum measurement that the peak gave strong fluorescence, and it was found that the obtained optical material had excellent nonlinearity.
Furthermore, even when this optical material is left in the air in an open system for one week, the solvent does not evaporate from the coating liquid layer containing the dye aggregate and the ionic liquid, and the J-aggregate of the dye is stable. It was confirmed to exist.

(実施例2)
イオン性液体としてエチルメチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート 1gを用い、該液体中に、シアニン色素(1−13) 0.1gとヨウ化ナトリウム 0.2gを添加し、室温下3日間放置して塗布液を調整した。該塗布液を、実施例1で用いたのと同様のラビング処理したポリイミド配向膜付きのガラス上に、塗布量が10g/m2になるように、スピンコートにより塗布して非線形光学材料を形成した。
該光学材料の吸収スペクトルを測定したところ、モノマーよりも長波長シフトしたシアニン色素(1−13)のJ−会合体に基づく、550nmに最大極大波長を有するピークを与えた。また、偏光顕微鏡で観察したところ、該色素会合体は強い二色性を示した。このことは、形成した色素会合体がラビング処理したポリイミド配向膜上で配向していることを意味する。また、該ピークは強い蛍光を与えることが、蛍光スペクトル測定より確認され、得られた光学材料は優れた非線形性を有することがわかった。
さらに、この光学材料を空気中に開放系にて1週間放置しても、色素会合体とイオン性液体とを含む塗布液層から溶媒が揮発することなく、色素のJ−会合体が安定に存在することが確認された。
(Example 2)
Using 1 g of ethylmethylimidazolium tetrafluoroborate as an ionic liquid, 0.1 g of cyanine dye (1-13) and 0.2 g of sodium iodide are added to the liquid, and the mixture is allowed to stand at room temperature for 3 days. Adjusted. A non-linear optical material is formed by applying the coating solution by spin coating on a glass with a polyimide alignment film subjected to the same rubbing treatment as used in Example 1 so that the coating amount becomes 10 g / m 2. did.
When the absorption spectrum of the optical material was measured, a peak having a maximum maximum wavelength at 550 nm based on a J-aggregate of cyanine dye (1-13) shifted by a longer wavelength than the monomer was given. When observed with a polarizing microscope, the dye aggregate showed strong dichroism. This means that the formed dye aggregate is aligned on the rubbed polyimide alignment film. Further, it was confirmed by fluorescence spectrum measurement that the peak gave strong fluorescence, and it was found that the obtained optical material had excellent nonlinearity.
Furthermore, even when this optical material is left in the air in an open system for one week, the solvent does not evaporate from the coating liquid layer containing the dye aggregate and the ionic liquid, and the J-aggregate of the dye is stable. It was confirmed to exist.

(比較例1)
シアニン色素(1−13) 0.1gのメタノール溶液とPVA水溶液とを混合することにより、シアニン色素(1−13)の2質量%PVAメタノール水溶液を調製し、これを塗布液として、実施例2と同様の方法によりポリイミド配向膜付きのガラス上に、配向された色素会合体を形成させて非線形光学材料を得た。
該光学材料の吸収スペクトルを測定したところ、塗布10分後には、シアニン色素(1−13)のJ−会合体に基づくピークが見られたが、1日後には、そのピークが減少することがわかった。これは、溶媒の揮発により色素会合体が析出したためであり、経時安定性が低いことが確認された。
(Comparative Example 1)
Cyanine Dye (1-13) A 2% by weight PVA methanol aqueous solution of cyanine dye (1-13) was prepared by mixing 0.1 g of a methanol solution and an aqueous PVA solution. A non-linear optical material was obtained by forming an aligned dye aggregate on a glass with a polyimide alignment film by the same method.
When the absorption spectrum of the optical material was measured, a peak based on the J-aggregate of cyanine dye (1-13) was observed 10 minutes after coating, but the peak decreased after 1 day. all right. This is because the dye aggregate was precipitated by the volatilization of the solvent, and it was confirmed that the stability over time was low.

本発明の非線形光学材料の一態様をを表すモデル図である。It is a model figure showing the one aspect | mode of the nonlinear optical material of this invention. 本発明の非線形光学材料を用いた光スイッチの構成の一態様を示すモデル図である。It is a model figure which shows the one aspect | mode of the structure of the optical switch using the nonlinear optical material of this invention. 本発明の非線形光学材料を用いた光カーシャッタースイッチの構成の一態様を示すモデル図である。It is a model figure which shows the one aspect | mode of the structure of the optical Kerr shutter switch using the nonlinear optical material of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 非線形光学材料
12 基板
14 イオン性液体
16 色素会合体
20 光スイッチ
26 色素会合体とイオン性液体とを含む層
30 光カーシャッタースイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nonlinear optical material 12 Substrate 14 Ionic liquid 16 Dye aggregate 20 Optical switch 26 Layer 30 containing dye aggregate and ionic liquid Optical Kerr shutter switch

Claims (7)

色素会合体とイオン性液体とを含有することを特徴とする組成物。   A composition comprising a dye aggregate and an ionic liquid. 前記色素会合体が、J−会合体であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the dye aggregate is a J-aggregate. 前記色素会合体における色素が、シアニン色素、メロシアニン色素、及びオキソノール色素から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の組成物。   The composition according to claim 1 or 2, wherein the dye in the dye aggregate is at least one selected from a cyanine dye, a merocyanine dye, and an oxonol dye. 前記イオン性液体が、イミダゾリウム塩化合物、又はヨードニウムイオンを対イオンとして有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the ionic liquid has an imidazolium salt compound or an iodonium ion as a counter ion. 基板上に、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の組成物を有することを特徴とする非線形光学材料。   A nonlinear optical material comprising the composition according to any one of claims 1 to 4 on a substrate. 前記色素会合体を、ラビングにより配向された基板上に有することを特徴とする請求項5に記載の非線形光学材料。   6. The nonlinear optical material according to claim 5, wherein the dye aggregate is provided on a substrate oriented by rubbing. 前記色素会合体が、基板上に直線状に配向されたことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の非線形光学材料。   The nonlinear optical material according to claim 5 or 6, wherein the dye aggregate is linearly oriented on a substrate.
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