JP2010049741A - Nano structure and optical recording medium using the same - Google Patents

Nano structure and optical recording medium using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new nano structure formed in an arbitrary organic polymer in which metal microparticle dispersed structure of a nanometer size is highly ordered, and an optical recording medium which uses the nano structure as a recording layer. <P>SOLUTION: The nano structure has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which immiscible polymer chains are bonded. The polymer chains which forms one separation phase of the microphase separation structure has a detachable substituent. The nano structure includes two or more types of metal microparticles in a hole formed by detachment of the substituent. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ナノ構造体(ナノメータサイズの構造体)と該ナノ構造体を用いた光記録媒体に関する。   The present invention relates to a nanostructure (nanometer-sized structure) and an optical recording medium using the nanostructure.

ナノメータサイズの機能性材料を高分子内に導入して複合化することは、電子的性質、導電的性質、光学的性質、磁気的性質等の新たな機能を発揮する機能性複合材料を得るのに重要な技術である。
従来、機能性材料として金属超微粒子(金属ナノクラスター)を用いた金属−有機複合材料は研究開発が進められている。しかしながら金属超微粒子を任意の高分子内に秩序構造を制御して導入する複合材料の研究開発は未だ実用化には至っていない。
一方光メモリ分野では、基板上に反射層を有する光記録媒体であるCD規格、DVD規格に対応した記録可能なCD−R、DVD−R、DVD+Rが商品化されている。今後このような光記録媒体において、更なる記録容量と小型化が望まれており、記録密度の更なる向上が求められている。
Introducing a nanometer-sized functional material into a polymer to form a composite can yield a functional composite material that exhibits new functions such as electronic properties, conductive properties, optical properties, and magnetic properties. It is an important technology.
Conventionally, metal-organic composite materials using metal ultrafine particles (metal nanoclusters) as functional materials have been researched and developed. However, research and development of composite materials in which ultrafine metal particles are introduced into an arbitrary polymer while controlling the ordered structure has not yet been put into practical use.
On the other hand, in the optical memory field, recordable CD-R, DVD-R, and DVD + R corresponding to the CD standard and DVD standard, which are optical recording media having a reflective layer on a substrate, have been commercialized. In the future, in such an optical recording medium, further recording capacity and downsizing are desired, and further improvement in recording density is required.

本発明に関連すると思われる公知文献としては、ミクロ相分離構造(又は類似の技術)を光記録媒体に用いているものとして特許文献1及び2がある。また、ミクロ相分離構造を磁気記録媒体に用いているものとして特許文献3がある。また、金属微粒子を記録材として用いているものとして特許文献4がある。更に、本出願人の先願に係る文献として、特許文献5〜16がある。このうち、特許文献6ではミクロ相分離構造の一方の相の表面を架橋することが記載されており、特許文献9ではミクロ相分離の一方の相を脱離させ、その孔に金属微粒子を含有させることが記載されている。
この他に、特許文献17には、ミクロ相分離構造のパターン形成方法が開示されている。
Patent Documents 1 and 2 are known literatures that are considered to be related to the present invention and that use a microphase-separated structure (or similar technique) for an optical recording medium. Patent Document 3 discloses that a microphase separation structure is used for a magnetic recording medium. Further, there is Patent Document 4 in which metal fine particles are used as a recording material. Furthermore, there are patent documents 5 to 16 as documents related to the prior application of the present applicant. Among them, Patent Document 6 describes that the surface of one phase of the microphase separation structure is crosslinked, and Patent Document 9 contains one phase of microphase separation and contains fine metal particles in the pores. Is described.
In addition, Patent Document 17 discloses a pattern forming method of a microphase separation structure.

特開2005−209330号公報JP 2005-209330 A 特許第3229048号公報Japanese Patent No. 3229048 特開2001−151834号公報JP 2001-151834 A 特開2000−1049号公報JP 2000-1049 A 特開2003−89269号公報JP 2003-89269 A 特開2003−94825号公報JP 2003-94825 A 特開2004−306404号公報JP 2004-306404 A 特開2004−347978号公報JP 2004-347978 A 特開2005−112934号公報JP 2005-112934 A 特開2005−288809号公報JP 2005-288809 A 特開2006−172584号公報JP 2006-172584 A 特開2006−241278号公報JP 2006-241278 A 特開2006−241282号公報JP 2006-241282 A 特開2006−312253号公報JP 2006-312253 A 特開2007−15221号公報JP 2007-15221 A 特開2007−242188号公報JP 2007-242188 A 特許第3940546号公報Japanese Patent No. 3940546

本発明は、ナノメータサイズの金属微粒子分散構造を高度に秩序化された任意の有機高分子中に構築した新規なナノ構造体を提供すること、また、従来の光ディスクでは実現不可能な、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を提供することを目的とする。また、金属微粒子を複数用いることにより、多波長での記録を可能とする光記録媒体を提供することも目的とする。   The present invention provides a novel nanostructure in which a nanometer-sized metal fine particle dispersion structure is constructed in a highly ordered arbitrary organic polymer, and a pickup lens that cannot be realized by a conventional optical disk. It is an object of the present invention to provide an optical recording medium capable of recording / reproducing at a recording density exceeding the diffraction limit. Another object of the present invention is to provide an optical recording medium capable of recording at multiple wavelengths by using a plurality of metal fine particles.

本発明者等は、種々検討した結果、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用し、その一方の相に2種類以上の金属微粒子を含有させることにより上記目的とするナノ構造体を得た。さらにそのナノ構造体を光記録媒体に利用することで、レーザピックアップの回折限界を超える記録密度で、しかも多波長で記録再生可能な光記録媒体を得るに至った。本発明はこのような知見によりなされたものである。   As a result of various studies, the present inventors have obtained the above-mentioned nanostructure by utilizing the microphase separation phenomenon of the block copolymer and incorporating two or more kinds of metal fine particles in one phase. . Furthermore, by using the nanostructure as an optical recording medium, an optical recording medium capable of recording / reproducing at multiple wavelengths with a recording density exceeding the diffraction limit of the laser pickup has been obtained. The present invention has been made based on such findings.

本発明によれば、前記課題は下記(1)〜(9)によって解決される。
(1)互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔内に、2種以上の金属微粒子を含有していることを特徴とするナノ構造体。
(2)前記ミクロ相分離構造が球状、柱状もしくは該各形状もしくは該各形状に類似の構造であることを特徴とする上記(1)に記載のナノ構造体。
(3)上記(1)又は(2)に記載のナノ構造体を記録層として利用したことを特徴とする光記録媒体。
(4)前記記録層を基板上に設けたことを特徴とする上記(3)に記載の光記録媒体。
(5)前記金属微粒子のプラズモン吸収波長が、記録再生用レーザの波長近傍にあることを特徴とする上記(3)又は(4)に記載の光記録媒体。
(6)前記プラズモン吸収波長が、金属微粒子ごとに異なることを特徴とする上記(5)に記載の光記録媒体。
(7)前記金属微粒子が金、銀、プラチナおよびその合金から選ばれる微粒子であることを特徴とする上記(3)〜(6)のいずれかに記載の光記録媒体。
(8)光のスポットで記録再生を行う光記録媒体において、前記ミクロ相分離構造の球状、柱状もしくは該各形状に類似の構造の断面の径が、記録再生光のスポットより小さいことを特徴とする上記(3)〜(7)のいずれかに記載の光記録媒体。
(9)前記ナノ構造体を基板上に形成する場合において、該基板上に溝を形成したものにナノ構造体を設けたことを特徴とする上記(3)〜(8)のいずれかに記載の光記録媒体。
According to this invention, the said subject is solved by following (1)-(9).
(1) It has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and the polymer chain forming one separated phase of the microphase separation structure can be removed. A nanostructure having a substituent and containing two or more kinds of fine metal particles in a pore formed by elimination of the substituent.
(2) The nanostructure according to (1), wherein the microphase separation structure is spherical, columnar, or each shape or a structure similar to each shape.
(3) An optical recording medium using the nanostructure according to (1) or (2) as a recording layer.
(4) The optical recording medium according to (3), wherein the recording layer is provided on a substrate.
(5) The optical recording medium as described in (3) or (4) above, wherein the plasmon absorption wavelength of the metal fine particles is in the vicinity of the wavelength of the recording / reproducing laser.
(6) The optical recording medium as described in (5) above, wherein the plasmon absorption wavelength is different for each metal fine particle.
(7) The optical recording medium as described in any one of (3) to (6) above, wherein the metal fine particles are fine particles selected from gold, silver, platinum and alloys thereof.
(8) In an optical recording medium for recording / reproducing with a light spot, the diameter of the cross-section of the spherical, columnar or similar structure of the microphase separation structure is smaller than the spot of the recording / reproducing light. The optical recording medium according to any one of (3) to (7) above.
(9) In the case of forming the nanostructure on a substrate, the nanostructure is provided on a substrate in which a groove is formed. Any one of (3) to (8) above Optical recording media.

本発明によれば、ナノメータサイズの金属微粒子を用いることにより、秩序構造内の任意の高分子に制御して導入、複合化することが可能となる、電子的性質、導電的性質、光学的性質等の新たな機能を発揮する機能性複合材料としてのナノ構造体、及びこのナノ構造体を光記録媒体として応用することにより、従来の光ディスクでは実現不可能なピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度での記録再生が可能な光記録媒体を提供することができた。また、複数種の異なる吸収波長を示す金属微粒子を用いることにより、複数の記録システムで記録可能な光記録媒体を提供することができた。更に、上記のナノ構造体を光記録媒体に応用し、記録体の面積自体が照射光の回折限界よりも小さなドット列化した光記録媒体とすることで、従来では達成出来なかった超高密度光記録媒体を提供することができた。   According to the present invention, by using nanometer-sized fine metal particles, electronic properties, conductive properties, optical properties that can be controlled and introduced into any polymer in an ordered structure can be combined. As a functional composite material that exhibits new functions such as nanostructures, and by applying this nanostructure as an optical recording medium, recording beyond the diffraction limit of a pickup lens that cannot be realized with conventional optical discs An optical recording medium capable of recording / reproducing at a density could be provided. Further, by using metal fine particles having a plurality of different absorption wavelengths, an optical recording medium that can be recorded by a plurality of recording systems can be provided. Furthermore, by applying the above-mentioned nanostructure to an optical recording medium, and making the optical recording medium into a dot array in which the area of the recording body itself is smaller than the diffraction limit of irradiation light, an ultrahigh density that could not be achieved in the past An optical recording medium could be provided.

以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のナノ構造体は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔内に、2種以上の金属微粒子を含有しているものである。即ち、このナノ構造体は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有しており、そのミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖には、最初、脱離可能な置換基が結合しており、薄膜化した後に置換基を脱離させて空孔を形成し、この空孔に2種以上の金属微粒子を含有させた構造からなる。なお、置換基は酸触媒により脱離されるものであることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The nanostructure of the present invention has a microphase-separated structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and a polymer chain that forms one separated phase of the microphase-separated structure Has a detachable substituent, and two or more kinds of metal fine particles are contained in the pores formed by the elimination of the substituent. That is, the nanostructure has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and forms one separated phase of the microphase separation structure. At first, a detachable substituent is bonded to the polymer chain, and after forming a thin film, the substituent is eliminated to form a void, and two or more kinds of metal fine particles are contained in the void. Consists of structure. In addition, it is preferable that a substituent is a thing remove | eliminated by an acid catalyst.

このナノ構造体の特徴は、複数の金属微粒子がナノメータサイズで、しかも高度に秩序化されて高分子マトリックスの空孔に含有されていることである。その秩序化されたナノメータサイズ構造の形成における原動力として、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用するものである。ここで言う、秩序化とは、空孔同士の距離(周期)および大きさが揃っていることを意味する。
なお、本発明の方法によれば、最初の製膜はブロック共重合体の溶液から行うことができる。そのため、スピンコート法やキャスト法、ブレード塗布法等の簡便な方法を用いて製膜することができる。また、その後の一部の分離相の除去も加熱のみでよい。その結果、秩序化された空孔を持つナノ構造材料を形成する際、多段階の反応や溶媒浸漬、エッチング等の煩雑でコストもかかる手法を用いなくても良いので好ましい。
A feature of this nanostructure is that a plurality of metal fine particles are nanometer-sized and highly ordered and contained in the pores of the polymer matrix. The micro phase separation phenomenon of the block copolymer is used as a driving force in the formation of the ordered nanometer size structure. As used herein, ordering means that the distances (periods) and sizes of the holes are uniform.
According to the method of the present invention, the initial film formation can be performed from a solution of a block copolymer. Therefore, the film can be formed using a simple method such as a spin coating method, a casting method, or a blade coating method. Further, removal of a part of the separated phase thereafter may be performed only by heating. As a result, when forming a nanostructured material with ordered vacancies, it is not necessary to use complicated and costly techniques such as multi-step reaction, solvent immersion, and etching.

ミクロ相分離構造としては、球状構造、柱状構造もしくはその類似構造が利用できる。図1に本発明における金属微粒子が含有される一方の分離相の代表的なミクロ相分離構造の模式図を示す。前記構造を用いると、空孔部分が球状、柱状もしくは該各形状に類似の構造となり、また、秩序化された構造を得ることが可能となる。ブロック共重合体として成分が2成分であるジブロック共重合体を用いた場合には球状(a)、柱状(b)、ラメラ状、共連続状の4種類の構造を作ることができるが、成分が3種類以上のブロック共重合体を用いると、構造の種類はほぼ無限に広がる(3種の成分が規則的に配列されている構造(c)、2種の球状部分を有する構造(d)等)。また、その構造を制御するために、他のポリマー(ブロック共重合体等を含む)および低分子を混合しても良い。   As the microphase separation structure, a spherical structure, a columnar structure, or a similar structure can be used. FIG. 1 shows a schematic diagram of a typical microphase separation structure of one separated phase containing metal fine particles in the present invention. When the structure is used, the pore portion has a spherical shape, a columnar shape, or a structure similar to each shape, and an ordered structure can be obtained. When a diblock copolymer having two components as a block copolymer is used, four types of structures, spherical (a), columnar (b), lamellar, and co-continuous, can be made. When a block copolymer having three or more types of components is used, the types of structures expand almost infinitely (a structure in which three types of components are regularly arranged (c), a structure having two types of spherical portions (d )etc). In addition, in order to control the structure, other polymers (including block copolymers and the like) and low molecules may be mixed.

このように一方の分離相に空孔を形成し、この空孔にナノメータサイズの金属微粒子を導入し、三次元的に高度に構造制御化して複合化することにより、電子的性質、導電的性質、光学的性質等の新たな機能が発現するナノ構造体を作製することが出来る。なお、ナノ構造体を光記録媒体に適用する場合には、金属微粒子としては、光または熱によりその光学特性を変化させる機能を有するものからなることが好ましい。   In this way, vacancies are formed in one of the separated phases, nanometer-sized metal fine particles are introduced into the vacancies, and the structure is electronically and electrically conductive by highly controlling the structure in three dimensions. In addition, nanostructures that exhibit new functions such as optical properties can be produced. In the case where the nanostructure is applied to an optical recording medium, it is preferable that the metal fine particles have a function of changing the optical characteristics by light or heat.

本発明のナノ構造体におけるミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖に結合した脱離基は、脱離した後に気化することが好ましく、その沸点はブロック共重合体のTg(ガラス転移点)以下であることが好ましい。本発明においてはミクロ相分離構造を形成した後に酸触媒反応を進行させるためにさらに加熱をする必要があるが、その際ミクロ相分離構造を崩さないためにはブロック共重合体のTg以下で(短時間)加熱することが好ましいためである。さらに脱離した置換基が気化することにより、ミクロ相分離したブロック共重合体中に空孔ができ、その空孔に金属微粒子を効率よく埋め込むことができる。   In the nanostructure of the present invention, the leaving group bonded to the polymer chain forming one of the separated phases of the microphase-separated structure is preferably vaporized after being removed, and the boiling point thereof is Tg of the block copolymer (glass (Transition point) or less is preferable. In the present invention, after the microphase separation structure is formed, it is necessary to further heat in order to advance the acid-catalyzed reaction. In this case, in order not to destroy the microphase separation structure, the Tg of the block copolymer ( This is because heating for a short time is preferable. Furthermore, when the desorbed substituent is vaporized, vacancies are formed in the microcopolymerized block copolymer, and metal fine particles can be efficiently embedded in the vacancies.

脱離可能な置換基の好ましい例としては、下記〔化1〕、〔化2〕で示される基が挙げられる。   Preferable examples of the detachable substituent include groups represented by the following [Chemical Formula 1] and [Chemical Formula 2].

Figure 2010049741
Figure 2010049741

Figure 2010049741
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本発明におけるブロック共重合体は、互いに非相溶である各ポリマーを組み合わせて合成することができる。2種以上のポリマーの組合せであってもよい。
本発明に用いるブロック共重合体の合成法としては、例えば、スチレン、イソプレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、2ビニルピリジン、アミノスチレン、4−ビニルピリジン、メタクリレート類、ε−カプロラクトン、ブタジエン、ビニルメチルエーテル、1、3−シクロヘキサンジエン、エチレンオキシドや、酸触媒により脱離可能な置換基で保護されたビニルフェノールやアクリル酸、メタクリル酸等の各種モノマーを用いて得られる、当該互いに非相溶のポリマー鎖の末端から重合するリビング重合法(アニオン重合、リビングラジカル重合)、あるいは鎖の中央から合成するリビング重合(アニオン重合)、または末端官能性ポリマーの末端を結合させる合成法(アニオン重合、リビングラジカル重合等)などの重合方法によって合成することができる。
例えば、リビングラジカル重合法によって、酸触媒により脱離する置換基を有するポリスチレンと、ポリメチルメタクリレートとのブロック共重合体、あるいはポリスチレンと、酸触媒により脱離する置換基を有するポリメタクリル酸とのブロック共重合体が合成できる。
The block copolymer in the present invention can be synthesized by combining polymers that are incompatible with each other. It may be a combination of two or more polymers.
Examples of the method for synthesizing the block copolymer used in the present invention include styrene, isoprene, α-methylstyrene, chloromethylstyrene, 2 vinylpyridine, aminostyrene, 4-vinylpyridine, methacrylates, ε-caprolactone, butadiene, Incompatible with each other obtained by using various monomers such as vinyl methyl ether, 1,3-cyclohexanediene, ethylene oxide, vinylphenol protected by a substituent removable by an acid catalyst, acrylic acid, and methacrylic acid. Living polymerization method (anionic polymerization, living radical polymerization) that polymerizes from the end of the polymer chain, or living polymerization (anionic polymerization) that is synthesized from the center of the chain, or a synthetic method that bonds the end of the terminal functional polymer (anionic polymerization, Such as living radical polymerization) It can be synthesized by the method.
For example, by a living radical polymerization method, a block copolymer of polystyrene having a substituent that is eliminated by an acid catalyst and polymethyl methacrylate, or polystyrene and polymethacrylic acid having a substituent that is eliminated by an acid catalyst. A block copolymer can be synthesized.

本発明において好ましく用いられる酸触媒としては、所望のポリマー鎖に結合した置換基を脱離することができるものであり、空孔形成を阻害せず、またミクロ相分離構造を壊すものでなければ、特に制約はなく使用することができる。このような酸触媒としては、酸化合物、あるいは光照射もしくは加熱により酸化合物を発生する化合物(光酸発生剤、熱酸発生剤)を用いることができる。
酸化合物としては、例えば、p−トルエンスルホン酸等の公知の化合物を用いることができる。また、酸化合物を発生する化合物としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフレート等のスルホニウム化合物、ジフェニルヨードニウムトリフレート等のヨードニウム化合物、ニトロベンジルエステル化合物等いずれも公知の化合物を用いることができる。
上記酸触媒は、適用対象物や、それに応用するナノ構造体の製造工程などに応じて適宜選択される。
The acid catalyst preferably used in the present invention is one that can remove a substituent bonded to a desired polymer chain, does not inhibit pore formation, and does not destroy the microphase separation structure. It can be used without any particular restrictions. As such an acid catalyst, an acid compound or a compound that generates an acid compound by photoirradiation or heating (a photoacid generator or a thermal acid generator) can be used.
As the acid compound, for example, a known compound such as p-toluenesulfonic acid can be used. Moreover, as a compound which generate | occur | produces an acid compound, all can use well-known compounds, such as sulfonium compounds, such as a triphenylsulfonium triflate, iodonium compounds, such as a diphenyl iodonium triflate, and a nitrobenzyl ester compound, for example.
The acid catalyst is appropriately selected according to the object to be applied, the manufacturing process of the nanostructure applied to the target, and the like.

また、本発明のナノ構造体に用いられるナノメータサイズの金属微粒子(金属ナノクラスター)は、通常有機溶媒中に金属化合物とその還元剤を溶解し加熱することにより得られる。本発明の金属微粒子は、分散安定化剤により保護されたものも用いることができる。分散安定化剤により保護された金属微粒子を得るには、例えば金属化合物とその還元剤を有機溶媒中に溶解し、分散安定化剤を加えた後、熱処理(加熱)することにより得られる。有機溶媒としては、金属化合物を溶解させるもので、還元を阻害しないものであれば特に制約はなくどのようなものでも使用できる。また、金属化合物の還元剤としては、例えば、アルカリ金属水素化ホウ素塩、ヒドラジン化合物、クエン酸及びその塩、コハク酸及びその塩、アミン類など一般に用いられているものが使用できる。   The nanometer-sized metal fine particles (metal nanoclusters) used in the nanostructure of the present invention are usually obtained by dissolving and heating a metal compound and its reducing agent in an organic solvent. As the metal fine particles of the present invention, those protected by a dispersion stabilizer can also be used. In order to obtain metal fine particles protected by a dispersion stabilizer, for example, the metal compound and its reducing agent are dissolved in an organic solvent, and after adding the dispersion stabilizer, heat treatment (heating) is performed. The organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the metal compound and does not inhibit the reduction, and any organic solvent can be used. Moreover, as a reducing agent of a metal compound, what is generally used, such as an alkali metal borohydride salt, a hydrazine compound, a citric acid and its salt, a succinic acid and its salt, amines, can be used, for example.

分散安定化剤としては、金属微粒子に多点吸着するような主鎖に窒素を含有する高分子化合物が好ましい。また、溶媒中に均一に分散させるために、側鎖に溶媒と親和性が高くなるような置換基を有することが好ましい。   As the dispersion stabilizer, a polymer compound containing nitrogen in the main chain that is adsorbed on the metal fine particles at a multipoint is preferable. Moreover, in order to disperse | distribute uniformly in a solvent, it is preferable to have a substituent which becomes affinity with a solvent high in a side chain.

本発明のナノ構造体には、金、銀、プラチナ、銅、錫、ロジウム、イリジウム等を用いることが出来るが、保存安定性及び光学特性から、金、銀、プラチナ及びその合金の分散安定化剤で保護された金属微粒子が特に好ましい。   For the nanostructure of the present invention, gold, silver, platinum, copper, tin, rhodium, iridium, etc. can be used. From the viewpoint of storage stability and optical properties, dispersion stabilization of gold, silver, platinum and their alloys is possible. Particularly preferred are metal fine particles protected with an agent.

また金属微粒子の径は、5nm〜500nm、好ましくは10nm〜200nmが適当である。微粒子の形状は球状、ロッド状等、様々なものをあげることができる。また、プラズモンに由来する吸収を示すものが好ましい。
本発明は、金属微粒子を2種以上用いるものであり、複数の吸収波長の異なる金属微粒子を用いることにより、複数の記録光、すなわち複数のシステムで記録することが可能となる。
The diameter of the metal fine particles is 5 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 200 nm. The shape of the fine particles can be various, such as a spherical shape or a rod shape. Moreover, what shows the absorption derived from a plasmon is preferable.
In the present invention, two or more kinds of metal fine particles are used. By using a plurality of metal fine particles having different absorption wavelengths, it is possible to perform recording with a plurality of recording lights, that is, a plurality of systems.

次に、前記ナノ構造体を、記録材料(記録層)として応用した光記録媒体について説明する。
従来の光記録媒体は、連続した記録材料から構成された記録層(記録材料が存在する層)を備えており、この記録層にレーザビームを照射し、レーザビームの形状に相応した何らかの変化(光学的な変化を伴う物理的、化学的等の変化)を記録材料に対して形成して記録するものである。したがって、最小記録ピットのサイズは、光学系の発振波長とレンズのNAで決定されるレーザビーム径に依存するため、従来の記録再生システムでは、高密度化は基本的にレーザの発振波長やレンズのNAの実用化技術力に左右されてきた。
また、ビーム形状がガウス分布した形状であることと、記録材料として熱または光に対し、明瞭なしきい値で変化する材料はほとんど存在ないこととから、形成されるピットの最外周の大きさや変化量は均一とはならず、その再生信号品質にもバラツク要因が必ず存在し、高品質の信号特性を得るにも限界があった。
Next, an optical recording medium in which the nanostructure is applied as a recording material (recording layer) will be described.
A conventional optical recording medium includes a recording layer composed of a continuous recording material (a layer in which the recording material exists). The recording layer is irradiated with a laser beam, and some change corresponding to the shape of the laser beam ( (Physical and chemical changes accompanying optical changes) are formed on the recording material and recorded. Therefore, since the size of the minimum recording pit depends on the laser beam diameter determined by the oscillation wavelength of the optical system and the NA of the lens, in the conventional recording / reproducing system, the increase in density is basically the laser oscillation wavelength or lens. Has been influenced by the practical technology of NA.
Also, because the beam shape is a Gaussian distribution and there is almost no material that changes with a clear threshold for heat or light as a recording material, the size and change of the outermost circumference of the pits formed The amount is not uniform, and there is always a variation factor in the quality of the reproduced signal, and there is a limit to obtaining high quality signal characteristics.

これに対して、本発明の光記録媒体は、上記従来の光記録媒体の課題を克服した新しい構造の光記録媒体である。すなわち、本発明のナノ構造体を応用した光記録媒体は、連続した層中に、金属微粒子が形成するナノメータサイズの記録層ドットがマトリックスを介して高度に秩序化され、非連続して存在する構造である。この記録層ドットのサイズは、10〜500nmであり、均一に形成されている。
したがって、このような予め形成されたナノメータサイズの記録層ドットを利用することにより、レーザ発振波長やレンズのNAで決定されることなく、最小記録ピットのサイズは、形成する記録層ドットのみで決定されるため、任意の記録密度の記録媒体が設計可能となる。更に、記録ピットの最外周のエッジもこのナノ構造体の構造体で決定されているため、この記録層ドット全体を変化させるように記録することで、ピットのバラツキのない、高品質の信号特性を得ることが可能となる。
On the other hand, the optical recording medium of the present invention is an optical recording medium having a new structure that overcomes the problems of the conventional optical recording medium. That is, in the optical recording medium to which the nanostructure of the present invention is applied, the nanometer-sized recording layer dots formed by the metal fine particles are highly ordered through the matrix in the continuous layer and are discontinuously present. Structure. The size of the recording layer dots is 10 to 500 nm and is formed uniformly.
Therefore, by using such a nanometer-sized recording layer dot formed in advance, the minimum recording pit size is determined only by the recording layer dot to be formed without being determined by the laser oscillation wavelength or lens NA. Therefore, a recording medium having an arbitrary recording density can be designed. In addition, since the outermost edge of the recording pit is also determined by the structure of this nanostructure, high quality signal characteristics with no pit variation can be achieved by recording the entire recording layer dot. Can be obtained.

つぎに、本発明の光記録媒体の構成及びその必要物性について以下に説明する。   Next, the configuration of the optical recording medium of the present invention and the necessary physical properties thereof will be described below.

〈記録媒体構成〉
本発明の光記録媒体は、基板上に前記ナノ構造体からなる記録層を設けるものであるが、その他必要により構成層として、下引き層、金属反射層、保護層、基板面ハードコート層などを設けることができ、目的や要求特性に応じて構成層の形態が選ばれる。本発明の光記録媒体について図面を参考にして説明する。
本発明の光記録媒体は、例えば図2(a)〜(d)や図3(a)〜(e)の概略断面図に示す例のような構成を有するものである。すなわち、図2(a)〜(d)の場合には、基板上に金属反射層を設けずに構成した例を示す。また、図3(a)〜(e)の場合には、金属反射層を設けて構成した例を示す。
本発明の光記録媒体の構成としては、追記型光ディスクの構造(基板上に記録層を設けたものを2枚貼り合わせたいわゆるエアーサンドイッチ構造)としてもよく、CD−R構造(基板上に記録層、反射層、保護層を設ける)としてもよく、CD−R構造を貼り合わせたDVD構造でもよい。なお、上記構成は実施の形態を説明するための例であって他の構成でもよい。
以下に光記録媒体の各構成層について説明する。
<Recording medium configuration>
The optical recording medium of the present invention is provided with a recording layer composed of the nanostructure on a substrate, but if necessary, as a constituent layer, an undercoat layer, a metal reflective layer, a protective layer, a substrate surface hard coat layer, etc. The form of the constituent layer is selected according to the purpose and required characteristics. The optical recording medium of the present invention will be described with reference to the drawings.
The optical recording medium of the present invention has a configuration such as the example shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 2 (a) to 2 (d) and FIGS. 3 (a) to 3 (e). That is, in the case of FIGS. 2A to 2D, an example is shown in which a metal reflective layer is not provided on the substrate. 3A to 3E show examples in which a metal reflective layer is provided.
The structure of the optical recording medium of the present invention may be a write-once optical disk structure (a so-called air sandwich structure in which two recording layers are provided on a substrate) and a CD-R structure (recording on a substrate). Providing a layer, a reflective layer, and a protective layer), or a DVD structure in which a CD-R structure is bonded. The above configuration is an example for describing the embodiment, and other configurations may be used.
Hereinafter, each constituent layer of the optical recording medium will be described.

〈基板〉
本発明の光記録媒体に用いる基板としては、基板側より記録再生を行なう場合のみ使用レーザに対して透明でなければならず、記録層側(基板と反対側)から記録、再生を行なう場合には基板は透明である必要はない。
基板材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなどのプラスチック、またはガラス、セラミック、あるいは金属などを用いることができる。なお、基板の表面にトラッキング用の案内溝や、案内ピット、更にアドレス信号などのプリフォーマットなどが形成されていてもよい。
<substrate>
The substrate used for the optical recording medium of the present invention must be transparent to the laser used only when recording / reproducing is performed from the substrate side, and when recording / reproducing is performed from the recording layer side (opposite side of the substrate). The substrate need not be transparent.
As the substrate material, for example, plastic such as polyester, acrylic resin, polyamide, polycarbonate resin, polyolefin resin, phenol resin, epoxy resin, polyimide, glass, ceramic, or metal can be used. Note that a guide groove for tracking, a guide pit, and a preformat such as an address signal may be formed on the surface of the substrate.

〈記録層〉
記録層は、レーザ光の照射により何らかの変化(光学特性の変化または形状の変化)を生じさせ、その変化により情報を記録し、光学的に再生可能なものであって、その記録層は、前記のように互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖は、脱離可能な置換基(例えば、酸触媒により脱離する置換基)を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔に複数の金属微粒子を含有する構成からなる。
ここで、金属超微粒子として、プラズモン吸収を示す金属超微粒子を用いることがより好ましい。金属超微粒子に光を照射すると金属中の自由電子が光電場により分極され、金属超微粒子表面に電荷が発生して非線形分極が生じる。これによって、電子のプラズマ振動に起因するプラズモン吸収と呼ばれる発色機構に基づく特有の吸収を示す(なお、吸収特性は、金属の種類、粒径、形状などに依存する)。このような金属超微粒子を用いることによって、例えば光記録媒体の光吸収波長を制御することができ、効果的な記録、再生を可能とすることができる。このため、各金属微粒子の光学特性としては、記録再生用レーザ波長近傍にプラズモン吸収を発現するように波長制御することが好ましい。
また、光のスポットで記録再生を行う本発明の光記録媒体においては、前記ミクロ相分離構造の球状、柱状もしくは該各形状に類似の構造の断面の径を、記録再生光のスポットより小さく設定しておくことで、確実な記録再生を行うことができる。
<Recording layer>
The recording layer is capable of causing some kind of change (change in optical characteristics or change in shape) by irradiation with laser light, recording information by the change, and optically reproducing the recording layer. The polymer chain that forms one separated phase of the microphase-separated structure is removable, with a microphase-separated structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded. And a plurality of fine metal particles are contained in the vacancies formed by the elimination of the substituent.
Here, as the metal ultrafine particles, it is more preferable to use metal ultrafine particles exhibiting plasmon absorption. When the metal ultrafine particles are irradiated with light, free electrons in the metal are polarized by the photoelectric field, and electric charges are generated on the surface of the metal ultrafine particles to cause nonlinear polarization. Thus, specific absorption based on a coloring mechanism called plasmon absorption caused by electron plasma vibration is exhibited (the absorption characteristics depend on the type, particle size, shape, etc. of the metal). By using such metal ultrafine particles, for example, the light absorption wavelength of the optical recording medium can be controlled, and effective recording and reproduction can be achieved. For this reason, it is preferable to control the wavelength of each metal fine particle so that plasmon absorption is exhibited in the vicinity of the recording / reproducing laser wavelength.
In addition, in the optical recording medium of the present invention in which recording / reproduction is performed with a light spot, the diameter of the cross-section of the spherical, columnar or similar structure of the microphase separation structure is set smaller than that of the recording / reproducing light spot By doing so, reliable recording and reproduction can be performed.

〈下引き層〉
下引き層は、(1)接着性の向上、(2)水またはガスなどのバリアー、(3)記録層の保存安定性の向上、(4)反射率の向上、(5)溶剤からの基板の保護、(6)案内溝、案内ピット、プレフォーマットの形成などを目的として設ける。
(1)の目的に対しては、高分子材料、例えば、アイオノマー樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂、天然樹脂、天然高分子、シリコーン、液状ゴムなどの種々の高分子化合物、及びシランカップリング剤などを用いることができる。(2)あるいは(3)の目的に対しては、上記高分子材料以外に無機化合物、例えば、SiO、MgF、SiO、TiO、ZnO、TiN、SiNなどがあり、更に金属あるいは半金属、例えば、Zn、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Au、Ag、Al、などを用いることができる。(4)の目的に対しては、金属、例えば、Al、Au、Ag等や、金属光沢を有する有機薄膜、例えば、メチン染料、キサンテン系染料などを用いることができる。(5)あるいは(6)の目的に対しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。
上記下引き層の膜厚としては0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
<Underlayer>
The undercoat layer consists of (1) improved adhesion, (2) a barrier such as water or gas, (3) improved storage stability of the recording layer, (4) improved reflectance, and (5) a substrate from a solvent. And (6) formation of guide grooves, guide pits, and preformats.
For the purpose of (1), polymer materials such as ionomer resins, polyamide resins, vinyl resins, natural resins, natural polymers, silicones, various polymer compounds such as liquid rubber, and silane coupling agents Can be used. For the purpose of (2) or (3), there are inorganic compounds other than the above polymer materials, for example, SiO, MgF, SiO 2 , TiO, ZnO, TiN, SiN, etc., and further metals or semimetals, Zn, Cu, Ni, Cr, Ge, Se, Au, Ag, Al, or the like can be used. For the purpose of (4), metals such as Al, Au, and Ag, and organic thin films having metallic luster such as methine dyes and xanthene dyes can be used. For the purpose of (5) or (6), an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used.
The thickness of the undercoat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.

〈金属反射層〉
金属反射層は、要求される反射率に応じて必要な場合に設けられる。
反射層材料としては、単体で高反射率が得られる腐食されにくい金属あるいは半金属等が用いられ、このような材料例としては、Au、Ag、Cr、Ni、Al、Fe、Snなどが挙げられる。これら材料の中で、反射率、生産性の点からAu、Ag、Alが最も好ましい。これらの金属、半金属は、単独で使用してもよく、2種の合金として用いてもよい。
反射層の膜形成法としては、限定するものではないが、蒸着、スッパタリングなどが挙げられる。
反射層の膜厚としては、50〜5000Åが好ましく、更には100〜3000Åが好ましい。
<Metal reflective layer>
The metal reflective layer is provided when necessary according to the required reflectance.
As the reflective layer material, a metal or semimetal that is highly corrosive and is not easily corroded is used. Examples of such materials include Au, Ag, Cr, Ni, Al, Fe, Sn, and the like. It is done. Among these materials, Au, Ag, and Al are most preferable from the viewpoint of reflectance and productivity. These metals and metalloids may be used alone or as two kinds of alloys.
Examples of the method for forming the reflective layer include, but are not limited to, vapor deposition and sputtering.
The thickness of the reflective layer is preferably from 50 to 5000 mm, more preferably from 100 to 3000 mm.

〈保護層、基板面ハードコート層〉
保護層及び基板面ハードコート層は、(1)記録層(反射吸収層)を傷、ホコリ、汚れ等から保護する、(2)記録層(反射吸収層)の保存安定性の向上、(3)反射率の向上等を目的として設けられる。これらの目的に対しては、前記下引き層に示した材料を用いることができる。
また、無機材料として、SiO、SiOなども用いることができ、有機材料としてポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、天然ゴム、スチレンブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂、乾性油、ロジン等の熱軟化性、熱溶融性樹脂も用いることができる。
上記材料のうち最も好ましい例としては、生産性に優れた紫外線硬化樹脂である。
保護層または基板面ハードコート層の膜厚は、0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
本発明において、前記下引き層、保護層及び基板面ハードコート層には、記録層の場合と同様に、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤等を含有させることができる。
<Protective layer, hard coat layer on substrate surface>
The protective layer and the hard coat layer on the substrate surface are (1) protecting the recording layer (reflection / absorption layer) from scratches, dust, dirt, etc. (2) improving the storage stability of the recording layer (reflection / absorption layer), (3 ) It is provided for the purpose of improving the reflectance. For these purposes, the materials shown in the undercoat layer can be used.
In addition, SiO, SiO 2 or the like can be used as the inorganic material, and polymethyl acrylate, polycarbonate, epoxy resin, polystyrene, polyester resin, vinyl resin, cellulose, aliphatic hydrocarbon resin, natural rubber, styrene butadiene as the organic material. Thermosoftening and heat melting resins such as resins, chloroprene rubber, waxes, alkyd resins, drying oils and rosins can also be used.
The most preferable example among the above materials is an ultraviolet curable resin excellent in productivity.
The film thickness of the protective layer or the substrate surface hard coat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.
In the present invention, the undercoat layer, the protective layer, and the substrate surface hard coat layer have the same stabilizers, dispersants, flame retardants, lubricants, antistatic agents, surfactants, plasticizers, etc. as in the recording layer. Can be contained.

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

〔実施例1、2〕
ポリ(p−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン)(PBOCST)とポリメチルメタクリレート(PMMA)からなり、PBOCSTの体積分率がそれぞれ16vol%(実施例1)、33vol%(実施例2)で、数平均分子量が約5万のブロック共重合体をリビングラジカル法で合成した。
これらの共重合体をシクロヘキサノンに溶解し、マイカ上にキャスト膜を形成した。さらにこのキャスト膜を140℃で8時間加熱処理したところ、その相分離構造は、SAXS(小角X線散乱)測定、TEM(透過型電子顕微鏡)観察により、それぞれ数十nm以下の球状構造(実施例1)、柱状構造(実施例2)であることが確認された。
次に作製されたキャスト膜をp−トルエンスルホン酸の1wt%イソプロピルアルコール溶液に浸漬させた後に引上げ、90℃で5分間加熱処理を行った。そのキャスト膜をAFM(原子間力顕微鏡)により観察したところ、元PBOCSTの部分に孔があいていることが確認された。この孔は、PBOCSTのp−tert−ブトキシカルボニル基が脱離して、ポリp−ヒドロキシスチレン(PHS)に変化したことにより生じたものである。
さらにこれらの膜に、最大吸収波長がそれぞれ600nmを示す金微粒子と420nmを示す銀微粒子を含むエタノール溶液を滴下し、乾燥した。これらの構造体の表面層のTEM観察により、金属微粒子はPHS部分に偏析していることが確認された。
Examples 1 and 2
It is composed of poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) (PBOCST) and polymethyl methacrylate (PMMA), and the volume fractions of PBOCST are 16 vol% (Example 1) and 33 vol% (Example 2), respectively. A block copolymer having a molecular weight of about 50,000 was synthesized by the living radical method.
These copolymers were dissolved in cyclohexanone to form a cast film on mica. Furthermore, when this cast film was heat-treated at 140 ° C. for 8 hours, the phase separation structure was measured by SAXS (small angle X-ray scattering) measurement and TEM (transmission electron microscope) observation, each having a spherical structure of several tens of nm or less (implemented). Example 1) and a columnar structure (Example 2) were confirmed.
Next, the cast film thus prepared was dipped in a 1 wt% isopropyl alcohol solution of p-toluenesulfonic acid, then pulled up, and heat-treated at 90 ° C. for 5 minutes. When the cast film was observed with an AFM (atomic force microscope), it was confirmed that the original PBOCST had a hole. This hole was generated by the removal of the p-tert-butoxycarbonyl group of PBOCST and the change to poly-p-hydroxystyrene (PHS).
Further, an ethanol solution containing gold fine particles having a maximum absorption wavelength of 600 nm and silver fine particles having a wavelength of 420 nm was dropped onto these films and dried. By TEM observation of the surface layer of these structures, it was confirmed that the metal fine particles were segregated in the PHS portion.

〔実施例3〕
ポリスチレン(PSt)とポリtert−ブチルメタクリレート(PtBMA)からなり、PtBMAの体積分率が28vol%で、数平均分子量が約7万のブロック共重合体をリビングラジカル法で合成した。
この共重合体とトリフェニルスルホニウムトリフレートとを重量比で100:3となるようにシクロヘキサノンに溶解し、マイカ上にキャスト膜を形成した。さらにこのキャスト膜を140℃で10時間加熱処理したところ、このキャスト膜の相分離構造は、SAXS測定、TEM観察により、数十nm以下の柱状構造であることが確認された。
次に、このキャスト膜に光照射を行い、その後に100℃で3分間加熱し、AFM観察を行ったところ、元PtBMAの部分に孔があいていることが確認された。この孔は、PtBMAのtert−ブチル基が離脱して、ポリメタクリル酸(PMAA)に変化したことにより生じたものである。
さらにこの膜を、最大吸収波長がそれぞれ600nmを示す金微粒子と420nmを示す銀微粒子を含むエタノール溶液の中に浸漬し、乾燥した。この構造体の表面層のTEM観察により、金属微粒子は柱状構造(PMAA部分)に偏析していることが確認された。
Example 3
A block copolymer composed of polystyrene (PSt) and poly tert-butyl methacrylate (PtBMA) and having a PtBMA volume fraction of 28 vol% and a number average molecular weight of about 70,000 was synthesized by the living radical method.
This copolymer and triphenylsulfonium triflate were dissolved in cyclohexanone at a weight ratio of 100: 3 to form a cast film on mica. Furthermore, when this cast film was heat-treated at 140 ° C. for 10 hours, the phase separation structure of this cast film was confirmed to be a columnar structure of several tens of nm or less by SAXS measurement and TEM observation.
Next, the cast film was irradiated with light, then heated at 100 ° C. for 3 minutes, and AFM observation was performed. As a result, it was confirmed that the original PtBMA portion had a hole. This hole is caused by the removal of the tert-butyl group of PtBMA and the change to polymethacrylic acid (PMAA).
Further, this film was dipped in an ethanol solution containing gold fine particles each having a maximum absorption wavelength of 600 nm and silver fine particles having 420 nm, and was dried. By TEM observation of the surface layer of this structure, it was confirmed that the metal fine particles were segregated into a columnar structure (PMAA portion).

〔実施例4〕
実施例3において、銀微粒子の代わりに780nmの最大吸収波長を示す金微粒子(ナノロッド)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして構造体を形成した。この構造体の表面層のTEM観察により、金属微粒子は柱状構造(PMAA部分)に偏析していることが確認された。
Example 4
In Example 3, a structure was formed in the same manner as in Example 3 except that gold fine particles (nanorods) having a maximum absorption wavelength of 780 nm were used instead of silver fine particles. By TEM observation of the surface layer of this structure, it was confirmed that the metal fine particles were segregated into a columnar structure (PMAA portion).

〔比較例1〕
実施例3において、トリフェニルスルホニウムトリフレートの代わりにp−トルエンスルホン酸を用いたところ、柱状構造は確認されたが、孔は確認されなかった。
[Comparative Example 1]
In Example 3, when p-toluenesulfonic acid was used instead of triphenylsulfonium triflate, columnar structures were confirmed, but no pores were confirmed.

実施例1〜4の結果からナノメータサイズの球状、柱状の金属微粒子分散構造を有機ポリマー中に構築された薄膜を作製できた。金属微粒子の機能および高度に秩序化された構造とから新たな電子的性質、導電的性質、光学的性質の発現が期待される。
これに対し、比較例1では孔は確認されなかったが、これは、ミクロ相分離構造を構築するために加熱する際に脱離基も一緒に外れてしまい、そのために最初からPSTとPMAAのブロック共重合となってしまっていたためであると考えられる(隙間が埋まった形になってしまう)。
From the results of Examples 1 to 4, a thin film in which a nanometer-sized spherical and columnar metal fine particle dispersed structure was constructed in an organic polymer could be produced. New electronic properties, conductive properties, and optical properties are expected from the functions of the metal fine particles and the highly ordered structure.
On the other hand, in Comparative Example 1, no pores were confirmed, but this was because the leaving groups also came off together when heating to build a microphase separation structure, and for this reason, PST and PMAA from the beginning. This is probably because block copolymerization has occurred (the gap is filled).

〔実施例5〕
実施例3で合成したブロック共重合体のシクロヘキサノン溶液を、厚さ1mm、5cm四方の石英基板上にスピンコートした。ただしスピンコートは溶媒が均一に広がったところで回転を停止した。その後乾燥し、さらに130℃で5時間加熱処理を行った。こうして得られた有機薄膜の相分離構造がTEM観察によりラメラ構造であることを確認した後に、p−トルエンスルホン酸の1wt%メタノール溶液を滴下し、100℃で3分間加熱した。さらに実施例3と同様に金微粒子と銀微粒子の混合溶液に浸漬し、金微粒子および銀微粒子をPMAAからなるラメラ構造内に埋め込み光記録媒体とした。
この光記録媒体に発振波長650nm、ビーム径1μmの半導体レーザを水平方向に1.5μm間隔で1.0cmスキャンさせた。さらに一部重なるように発振波長405nmの半導体レーザでも同様にスキャンさせた。この照射部および未照射部をTEM、光学顕微鏡による観察、顕微分光法による反射率および透過率の測定を行った。観察及び測定の評価結果を表1に示す。
Example 5
The cyclohexanone solution of the block copolymer synthesized in Example 3 was spin-coated on a 1 mm thick, 5 cm square quartz substrate. However, the spin coating stopped rotating when the solvent spread evenly. Thereafter, it was dried and further subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 5 hours. After confirming that the phase separation structure of the organic thin film thus obtained was a lamella structure by TEM observation, a 1 wt% methanol solution of p-toluenesulfonic acid was added dropwise and heated at 100 ° C. for 3 minutes. Further, as in Example 3, it was immersed in a mixed solution of gold fine particles and silver fine particles, and the gold fine particles and the silver fine particles were embedded in a lamellar structure made of PMAA to obtain an optical recording medium.
On this optical recording medium, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 650 nm and a beam diameter of 1 μm was scanned 1.0 cm 2 at 1.5 μm intervals in the horizontal direction. Further, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 405 nm was scanned in the same manner so as to partially overlap. The irradiated part and the unirradiated part were observed with a TEM, an optical microscope, and the reflectance and transmittance were measured by a microspectroscopic method. The evaluation results of observation and measurement are shown in Table 1.

〔比較例2〕
金微粒子と銀微粒子の混合溶液に浸漬しないこと以外は、実施例5と同様にして光記録媒体を形成し、記録を行った。これの観察及び測定の評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
An optical recording medium was formed and recorded in the same manner as in Example 5 except that it was not immersed in a mixed solution of gold fine particles and silver fine particles. The observation and measurement evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2010049741
Figure 2010049741

また、実施例5のキャスト膜はレーザにより記録可能なことが明らかになった。比較例2の評価結果から、PMMA内に埋め込まれた金属微粒子に記録がなされたことは明らかである。
本実験では、金属微粒子ドット径(数十nm)に比較し、大きなビーム径(1μm)の光源で記録したため多数の金属微粒子ドットを一度に記録したが、金属微粒子ドットと同程度のビーム径で記録することで、金属微粒子ドットを個別に記録することが可能なことは明らかである。
なお、記録信号が透過率変化・反射率変化として再生できることから、この現象を利用して再生する方式では、記録再生用レーザの発振波長近傍に、金属微粒子のプラズモン吸収波長を制御することが最も好ましい。
It was also revealed that the cast film of Example 5 was recordable with a laser. From the evaluation results of Comparative Example 2, it is clear that recording was performed on the metal fine particles embedded in PMMA.
In this experiment, since a large beam diameter (1 μm) was recorded with a light source having a large beam diameter (several tens of nanometers), a large number of metal fine particle dots were recorded at one time. It is clear that the metal fine particle dots can be individually recorded by recording.
Since the recording signal can be reproduced as a change in transmittance and a change in reflectance, in the reproduction method using this phenomenon, it is most preferable to control the plasmon absorption wavelength of the metal fine particles in the vicinity of the oscillation wavelength of the recording / reproducing laser. preferable.

ミクロ相分離構造を示す模式図であって、(a)は球状構造、(b)は柱状構造、(c)は3種類の成分からなる場合の一例、(d)は3種類の成分からなる場合の他の例である。It is a schematic diagram which shows a micro phase-separation structure, (a) is a spherical structure, (b) is a columnar structure, (c) is an example when it consists of three types of components, (d) consists of three types of components Another example of the case. (a)〜(d)は本発明の光記録媒体の層構成(金属反射層無し)を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the layer structure (no metal reflection layer) of the optical recording medium of this invention. (a)〜(d)は本発明の光記録媒体の層構成(金属反射層有り)を示す図である。(A)-(d) is a figure which shows the layer structure (with a metal reflective layer) of the optical recording medium of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 記録層
3 下引き層
4 保護層
5 基板面ハードコート層
6 金属反射層
1 Substrate 2 Recording layer 3 Undercoat layer 4 Protective layer 5 Substrate surface hard coat layer 6 Metal reflective layer

Claims (9)

互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔内に、2種以上の金属微粒子を含有していることを特徴とするナノ構造体。   It has a micro phase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and the polymer chain forming one separated phase of the micro phase separation structure has a detachable substituent. And a nanostructure comprising two or more kinds of metal fine particles in a pore formed by elimination of the substituent. 前記ミクロ相分離構造が球状、柱状もしくは該各形状もしくは該各形状に類似の構造であることを特徴とする請求項1に記載のナノ構造体。 2. The nanostructure according to claim 1, wherein the microphase separation structure is spherical, columnar, or each shape or a structure similar to each shape. 請求項1又は2に記載のナノ構造体を記録層として利用したことを特徴とする光記録媒体。   An optical recording medium using the nanostructure according to claim 1 as a recording layer. 前記記録層を基板上に設けたことを特徴とする請求項3に記載の光記録媒体。   The optical recording medium according to claim 3, wherein the recording layer is provided on a substrate. 前記金属微粒子のプラズモン吸収波長が、記録再生用レーザの波長近傍にあることを特徴とする請求項3又は4に記載の光記録媒体。   5. The optical recording medium according to claim 3, wherein a plasmon absorption wavelength of the metal fine particle is in the vicinity of a wavelength of a recording / reproducing laser. 前記プラズモン吸収波長が、金属微粒子ごとに異なることを特徴とする請求項5に記載の光記録媒体。   The optical recording medium according to claim 5, wherein the plasmon absorption wavelength is different for each metal fine particle. 前記金属微粒子が金、銀、プラチナ又はその合金から選ばれる微粒子であることを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の光記録媒体。   7. The optical recording medium according to claim 3, wherein the metal fine particles are fine particles selected from gold, silver, platinum or an alloy thereof. 光のスポットで記録再生を行う光記録媒体において、前記ミクロ相分離構造の球状、柱状もしくは該各形状に類似の構造の断面の径が、記録再生光のスポットより小さいことを特徴とする請求項3〜7に記載の光記録媒体。   The optical recording medium for recording and reproducing with a light spot is characterized in that the microphase-separated structure has a spherical, columnar shape or a cross-sectional diameter similar to each of the shapes smaller than the spot of the recording / reproducing light. The optical recording medium according to 3 to 7. 前記ナノ構造体を基板上に形成する場合において、該基板上に溝を形成したものにナノ構造体を設けたことを特徴とする請求項3〜7のいずれかに記載の光記録媒体。   8. The optical recording medium according to claim 3, wherein when the nanostructure is formed on a substrate, the nanostructure is provided on a groove formed on the substrate.
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