JP2010217579A - Two-photon absorbing material and application therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-efficiency two-photon absorbing material for attaining practical applications using two-photon absorption by the use of a small inexpensive laser, to provide a two-photon absorption recording and reproducing method, in which after non-rewritable recording is carried out, using two-photon absorption of a two-photon absorption material that contains an electron-withdrawing compound having a high ionization potential and a pi-electron conjugate two-photon absorption compound having an electron donating group and thereby chemically amplified by the electron withdrawing compound, the information is reproduced by irradiating the recording material with light and detecting the difference in the intensity of the light emission of the material, to provide a two-photon absorption optical recording material allowing the recording and reproducing, and moreover, and to provide a two-photon absorption three-dimensional optical recording material, a two-photon absorption three-dimensional optical recording method and reproducing method using the material. <P>SOLUTION: The two-photon absorbing material contains an electron-withdrawing compound and a two-photon absorption compound comprising a non-cyclic pi-electron conjugate system at least one end terminal of which is modified with an electron-donating group. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は二光子吸収材料に関し、高い二光子吸収断面積を有する二光子吸収材料に関する。また、三次元メモリ材料、光制限材料、光造形用光硬化樹脂の硬化材料、光化学療法用材料、二光子蛍光顕微鏡用蛍光色素材料などの用途に関する。   The present invention relates to a two-photon absorption material, and relates to a two-photon absorption material having a high two-photon absorption cross section. The present invention also relates to uses such as a three-dimensional memory material, a light limiting material, a photocuring resin curing material, a photochemotherapy material, and a fluorescent dye material for a two-photon fluorescence microscope.

二光子吸収材料とは、非共鳴領域の波長において分子を励起することが可能な材料で、この時励起に用いた光子の2倍のエネルギー準位に、実励起状態が存在する材料のことである。   A two-photon absorption material is a material that can excite molecules at a wavelength in the non-resonant region, and has a real excited state at an energy level twice that of the photon used for excitation. is there.

ところで、二光子吸収現象とは、三次の非線形光学効果の一種で、分子が二つのフォトンを同時に吸収して、基底状態から励起状態へ遷移する現象であり、古くから知られていたがJean−Luc Bredas等が1998年に分子構造とメカニズムの関係を解明して以来(Science,281,1653 (1998))、近年になって二光子吸収能を有する材料に関する研究が進むようになった。   By the way, the two-photon absorption phenomenon is a kind of third-order nonlinear optical effect, which is a phenomenon in which a molecule absorbs two photons simultaneously and transitions from a ground state to an excited state. Since Luc Bredas et al. Elucidated the relationship between molecular structure and mechanism in 1998 (Science, 281, 1653 (1998)), research on materials having two-photon absorption ability has recently advanced.

しかしながらこのような二光子同時吸収の遷移効率は、一光子吸収に較べて極めて低くく、極めて大きなパワー密度の光子を必要とするため、通常に使用されるレーザー光強度では殆ど無視され、ピーク光強度(最大発光波長における光強度)が高いモード同期レーザーのようなフェムト秒程度の極超短パルスレーザーを用いると、観察されることが確認されている。   However, the transition efficiency of such two-photon simultaneous absorption is extremely low compared with one-photon absorption and requires extremely high power density photons. It has been confirmed that an ultra-short pulse laser of about femtosecond such as a mode-locked laser having high intensity (light intensity at the maximum emission wavelength) is used.

二光子吸収の遷移効率は印加する光電場の二乗に比例する(二光子吸収の二乗特性)。このため、レーザーを照射した場合、レーザースポット中心部の電界強度の高い位置でのみ二光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では二光子の吸収は全く起こらない。三次元空間においては、レーザー光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ二光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために二光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる一光子の線形吸収に比べて、二光子吸収は、この二乗特性に由来して空間内部のピンポイントのみでしか励起が起こらないため、空間分解能が著しく向上する。   The transition efficiency of two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (the two-photon absorption square characteristic). For this reason, when a laser is irradiated, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high at the center of the laser spot, and no two-photon absorption occurs at a portion where the electric field strength is weak at the peripheral portion. In the three-dimensional space, two-photon absorption occurs only in a region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and no two-photon absorption occurs in the region outside the focal point because the electric field strength is weak. Compared to the linear absorption of one photon where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, the two-photon absorption is excited only at a pinpoint inside the space due to this square characteristic. Therefore, the spatial resolution is significantly improved.

この特性を利用して、記録媒体の所定の位置に二光子吸収によりスペクトル変化、屈折率変化または偏光変化を生じさせ、ビットデータを記録する三次元メモリの研究が進められている。二光子吸収は、光の強度の二乗に比例して生じるため、二光子吸収を利用したメモリは、一光子吸収を利用したメモリに比べて、スポットサイズを小さくすることができ、超解像記録が可能となる。その他この二乗特性に由来する高い空間分解能の特性から、光制限材料、光造形用光硬化樹脂の硬化材料、二光子蛍光顕微鏡用蛍光色素材料などの用途への開発も進められている。   Utilizing this characteristic, research on a three-dimensional memory for recording bit data by causing a spectral change, a refractive index change or a polarization change by two-photon absorption at a predetermined position of a recording medium is underway. Since two-photon absorption occurs in proportion to the square of the intensity of light, a memory using two-photon absorption can reduce the spot size compared to a memory using one-photon absorption, and super-resolution recording. Is possible. In addition, from the characteristics of high spatial resolution derived from this square characteristic, development for applications such as a light limiting material, a cured material of a photo-curing resin for stereolithography, and a fluorescent dye material for a two-photon fluorescence microscope is being promoted.

さらに、二光子吸収を誘起する場合には、化合物の線形吸収帯が存在する波長領域よりも長波長でかつ吸収の存在しない、近赤外領域の短パルスレーザーを用いることが可能である。化合物の線形吸収帯が存在しない、いわゆる透明領域の近赤外光を用いるため、励起光が吸収や散乱を受けずに試料内部まで到達でき、かつ二光子吸収の二乗特性のために試料内部のピンポイントを高い空間分解能で励起できるため、二光子吸収及び二光子発光は生体組織の二光子造影や二光子フォトダイナミックセラピー(PDT)などの光化学療法応用面でも期待されている。また、二光子吸収、二光子発光を用いると、入射した光子のエネルギーよりも高いエネルギーの光子を取り出せるため、波長変換デバイスという観点からアップコンバージョンレージングに関する研究も報告されている。   Furthermore, in the case of inducing two-photon absorption, it is possible to use a short-pulse laser in the near-infrared region that has a longer wavelength than the wavelength region in which the linear absorption band of the compound exists and does not have absorption. Since the near-infrared light of the so-called transparent region, which does not have a linear absorption band of the compound, is used, the excitation light can reach the inside of the sample without being absorbed or scattered, and because of the square characteristic of the two-photon absorption, Since pinpoints can be excited with high spatial resolution, two-photon absorption and two-photon emission are also expected in photochemotherapy applications such as two-photon contrast and two-photon photodynamic therapy (PDT) in biological tissues. In addition, research on upconversion lasing has been reported from the viewpoint of a wavelength conversion device because photons with higher energy than the energy of incident photons can be extracted by using two-photon absorption and two-photon emission.

二光子吸収材料としてはこれまでに多数の無機材料が見出されてきた。ところが無機物においては、所望の二光子吸収特性や、素子製造のために必要な諸物性を最適化するためのいわゆる分子設計が困難であることから実用するのは非常に困難であった。一方、有機化合物は分子設計により所望の二光子吸収の最適化が可能であるのみならず、その他の諸物性のコントロールも可能であるため、実用の可能性が高く、有望な二光子吸収材料として注目を集めている。   Many inorganic materials have been found so far as two-photon absorption materials. However, inorganic materials are very difficult to put into practical use because so-called molecular design for optimizing desired two-photon absorption characteristics and various physical properties necessary for device manufacture is difficult. On the other hand, organic compounds can be optimized not only for the desired two-photon absorption by molecular design, but also for other physical properties, making it highly practical and a promising two-photon absorption material. It attracts attention.

従来の有機系二光子吸収材料としては、ローダミン、クマリンなどの色素化合物、ジチエノチオフェン誘導体、オリゴフェニレンビニレン誘導体などの化合物が知られている。しかしながら、分子あたりの二光子吸収能を示す二光子吸収断面積が小さく、特にフェムト秒パルスレーザーを用いた場合の二光子吸収断面積は、200(GM:×10-50cm4・s・molecule-1・photon-1)未満のものが殆どで工業的な実用化には至っていない。   As conventional organic two-photon absorption materials, pigment compounds such as rhodamine and coumarin, compounds such as dithienothiophene derivatives and oligophenylene vinylene derivatives are known. However, the two-photon absorption cross section showing the two-photon absorption capacity per molecule is small, and the two-photon absorption cross-section when using a femtosecond pulse laser is 200 (GM: × 10-50cm4 · s · molecule-1 -Most of those less than photon-1) have not been put into practical use.

〈二光子吸収材料を用いた三次元多層光メモリへの応用〉
最近、インターネット等のネットワークやハイビジョンTVが急速に普及している。また、HDTV(High Definition Television)の放映も間近にひかえて、民生用途においても50GB以上、好ましくは100GB以上の画像情報を安価簡便に記録するための大容量記録媒体の要求が高まっている。さらにコンピューターバックアップ用途、放送バックアップ用途等、業務用途においては、1TB程度あるいはそれ以上の大容量の情報を高速かつ安価に記録できる光記録媒体が求められている。そのような中、DVD±Rのような従来の2次元光記録媒体は物理原理上、たとえ記録再生波長を短波長化したとしてもせいぜい25GB程度で、将来の要求に対応できる程の充分大きな記録容量が期待できるとは言えない状況である。
<Application to three-dimensional multilayer optical memory using two-photon absorption material>
Recently, networks such as the Internet and high-definition TV are rapidly spreading. In addition, HDTV (High Definition Television) will soon be broadcast, and there is an increasing demand for a large-capacity recording medium for easily and inexpensively recording image information of 50 GB or more, preferably 100 GB or more for consumer use. Furthermore, for business use such as computer backup use and broadcast backup use, an optical recording medium capable of recording large-capacity information of about 1 TB or more at high speed and at low cost is required. Under such circumstances, the conventional two-dimensional optical recording medium such as DVD ± R is about 25 GB at most even if the recording / reproducing wavelength is shortened on the physical principle, and the recording is large enough to meet future requirements. It cannot be said that capacity can be expected.

そのような状況の中、究極の高密度、高容量記録媒体として、三次元光記録媒体が俄然、注目されてきている。三次元光記録媒体は、三次元(膜厚)方向に何十、何百層もの記録を重ねることで、従来の二次元記録媒体の何十、何百倍もの超高密度、超高容量記録を達成しようとするものである。三次元光記録媒体を提供するためには、三次元(膜厚)方向の任意の場所にアクセスして書き込みできなければならないが、その手段として、二光子吸収材料を用いる方法とホログラフィ(干渉)を用いる方法とある。二子吸収材料を用いる三次元光記録媒体では、上記で説明した物理原理に基づいて何十、何百倍にもわたっていわゆるビット記録が可能であって、より高密度記録が可能であり、まさに究極の高密度、高容量光記録媒体であると言える。二光子吸収材料を用いた3次元光記録媒体としては、記録再生に蛍光性物質を用いて蛍光で読み取る方法(レウ"ィッチ、ユージーン、ポリス他、特表2001−524245号公報[特許文献1]、パベル、ユージエン他、特表2000−512061号公報[特許文献2])、フォトクロミック化合物を用いて吸収または蛍光で読み取る方法(コロティーフ、ニコライ・アイ他、特表2001−522119号公報[特許文献3]、アルセノフ、ウ"ラディミール他、特表2001−508221号公報[特許文献4])等が提案されているが、いずれも具体的な2光子吸収材料の提示はなく、また抽象的に提示されている二光子吸収化合物の例も2光子吸収効率の極めて小さい二光子吸収化合物を用いている。さらに、これらの特許文献に用いているフォトクロミック化合物は可逆材料であるため、非破壊読み出し、記録の長期保存性、再生のS/N比等に問題があり、光記録媒体として実用性のある方式であるとは言えない。特に非破壊読出し、記録の長期保存性等の点では、不可逆材料を用いて反射率(屈折率または吸収率)または発光強度の変化で再生するのが好ましいが、このような機能を有する2光子吸収材料を具体的に開示している例はなかった。   Under such circumstances, a three-dimensional optical recording medium has attracted attention as an ultimate high-density, high-capacity recording medium. Three-dimensional optical recording media can be recorded in dozens or hundreds of layers in the three-dimensional (film thickness) direction, resulting in tens or hundreds of times the ultra-high density and ultra-high capacity recording of conventional two-dimensional recording media. That is what we are trying to achieve. In order to provide a three-dimensional optical recording medium, it is necessary to be able to access and write at an arbitrary place in the three-dimensional (film thickness) direction. As a means for this, a method using a two-photon absorption material and holography (interference) There is a method of using. In a three-dimensional optical recording medium using a two-element absorbing material, so-called bit recording can be performed over tens or hundreds of times based on the physical principle described above, and higher density recording is possible, which is exactly the ultimate. It can be said that this is a high-density, high-capacity optical recording medium. As a three-dimensional optical recording medium using a two-photon absorbing material, a method of reading with fluorescence using a fluorescent substance for recording / reproduction (Lewitch, Eugene, Police et al., Japanese Translation of PCT International Publication No. 2001-524245 [Patent Document 1] Pavel, Eugen et al., Japanese translation of PCT publication No. 2000-512061 [Patent Document 2], and a method of reading with absorption or fluorescence using a photochromic compound (Korotif, Nikolai Eye et al., Japanese Patent Publication No. 2001-522119 [Patent Document 3]. ], Arsenov, U "Radimir et al., Japanese Patent Publication No. 2001-508221 [Patent Document 4]) have been proposed, but none of them presents a specific two-photon absorption material and is presented abstractly. An example of the two-photon absorption compound used is a two-photon absorption compound having extremely small two-photon absorption efficiency. Furthermore, since the photochromic compounds used in these patent documents are reversible materials, there are problems in non-destructive readout, long-term storage stability of recording, S / N ratio of reproduction, and the like, a method that is practical as an optical recording medium I can't say that. In particular, in terms of non-destructive readout, long-term storage stability of recording, etc., it is preferable to reproduce by changing the reflectance (refractive index or absorption rate) or emission intensity using an irreversible material. There was no example that specifically disclosed the absorbent material.

また、河田聡、川田善正、特開平6−28672号公報[特許文献5]、河田聡、川田善正他、特開平6−118306号公報[特許文献6]には、屈折率変調により三次元的に記録する記録装置、及び再生装置、読み出し方法等が開示されているが、二光子吸収三次元光記録材料を用いた方法についての記載はない。   In addition, Kawada Jun, Kawada Yoshimasa, JP-A-6-28672 [Patent Document 5], Kawada Kei, Kawada Yoshimasa et al. And JP-A-6-118306 [Patent Document 6] are three-dimensional by refractive index modulation. However, there is no description of a method using a two-photon absorption three-dimensional optical recording material.

上に述べたように、非共鳴2光子吸収により得た励起エネルギーを用いて反応を起こし、その結果レーザー焦点(記録)部と非焦点(非記録)部で光を照射した際の発光強度を書き換えできない方式で変調することができれば、三次元空間の任意の場所に極めて高い空間分解能で発光強度変調を起こすことができ、究極の高密度記録媒体と考えられる3次元光記録媒体への応用が可能となる。さらに、非破壊読み出しが可能で、かつ不可逆材料であるため良好な保存性も期待でき実用的である。   As described above, the reaction is caused using the excitation energy obtained by non-resonant two-photon absorption, and as a result, the emission intensity when the laser focus (recording) part and the non-focus (non-recording) part are irradiated with light is determined. If modulation is possible with a method that cannot be rewritten, light emission intensity modulation can be generated at an arbitrary place in three-dimensional space with extremely high spatial resolution, and it can be applied to a three-dimensional optical recording medium that is considered to be the ultimate high-density recording medium. It becomes possible. Furthermore, since non-destructive readout is possible and the material is an irreversible material, it can be expected to have good storage stability and is practical.

しかし、現時点で利用可能な二光子吸収化合物では、二光子吸収能が低いため、光源としては非常に高出力のレーザーが必要で、かつ記録時間も長くかかる。特に三次元光記録媒体に使用するためには、速い転送レート達成のために、高感度にて発光能の違いによる記録を二光子吸収により行うことができる二光子吸収三次元光記録材料の構築が必須である。そのためには、高効率に二光子を吸収し励起状態を生成することができる二光子吸収化合物と、二光子吸収化合物励起状態を用いて何らかの方法にて二光子吸収光記録材料の発光能の違いを効率的に形成できる記録成分を含む材料が有力であるが、そのような材料は今までほとんど開示されておらず、そのような材料の構築が望まれていた。   However, the currently available two-photon absorption compounds have a low two-photon absorption capability, so that a very high-power laser is required as a light source and a long recording time is required. Especially for use in three-dimensional optical recording media, construction of a two-photon absorption three-dimensional optical recording material that can perform recording with two-photon absorption with high sensitivity to achieve a fast transfer rate. Is essential. For that purpose, the difference between the two-photon absorption compound that can absorb two-photons with high efficiency and generate an excited state, and the two-photon absorption optical recording material using a two-photon absorption compound excited state in some way. Although a material containing a recording component that can efficiently form a thin film is effective, such a material has hardly been disclosed so far, and it has been desired to construct such a material.

そのため、二光子吸収材料に関して、従来から、多くの提案(例えば、特許文献7の特開2005−213434号公報、特許文献8の特開2005−82507号公報、特許文献9の特開2004−168690号公報等)がなされており、また、我々も、既に多くの当該材料関連技術を提案(例えば、特許文献10の特開2007−241168号公報、特許文献11の特開2007−241170、特許文献12の特開2007−246422号公報、特許文献13の特開2007−246463号公報、特許文献14の特開2007−246790号公報、特許文献15の特開2008−69294号公報、特許文献16の特開2008−74708号公報等参照)してきた。   Therefore, conventionally, many proposals (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-213434 of Patent Document 7, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-82507 of Patent Document 8, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-168690 of Patent Document 9 are related to the two-photon absorption material. In addition, we have already proposed many materials-related technologies (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-241168 in Patent Document 10, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-241170 in Patent Document 11, and Patent Documents). 12 of JP-A-2007-246422, JP-A-2007-246463 of JP-A-2007-246463, JP-A-2007-246790 of JP-A-2007-246790, JP-A-2008-69294 of JP-A-2008-69294, and JP-A-2008-69294. Japanese Patent Laid-Open No. 2008-74708).

また、我々は、二光子吸収材料の増感技術に関する従来例として、表面プラズモン増強場による物理的増感機構を、多光子吸収素子に付与することを提案(例えば、特許文献17の特開2006−330683公報参照)している。
さらに、三次元メモリ媒体(材料)に関する従来例としては、特許文献18の特開2004−100606号公報記載のもの、特許文献19の特表2005−517769号公報記載のもの、特許文献20の特表2004−534849号公報記載のものがある。
In addition, as a conventional example relating to a sensitization technique for a two-photon absorption material, we proposed that a physical sensitization mechanism using a surface plasmon enhancement field is imparted to a multiphoton absorption element (for example, Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. 2006-2006). -330683).
Further, as conventional examples of the three-dimensional memory medium (material), those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-100606 of Patent Literature 18, those disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2005-517769, and Patent Literature 20 are disclosed. There exists a thing of Table 2004-534849 gazette.

また、光制限素子(材料)に関する従来例として、特許文献21の特開平08−320422号公報記載のものがあり、さらに、光造形技術に関する従来例として、例えば、特許文献22の特開2005−134783号公報記載のものがある。
また、二光子特性を利用した(蛍光)顕微鏡に関する従来例には、特許文献23の特開平09−230246号公報記載のもの、特許文献24の特開平10−142507号公報記載のもの、特許文献25の特開2005−165212号公報記載のものがある。
Further, as a conventional example related to the light limiting element (material), there is one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-320422 of Patent Document 21, and as a conventional example related to the optical modeling technology, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-2005 No. 134783.
Further, examples of conventional (fluorescence) microscopes utilizing two-photon characteristics include those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-230246 of Patent Document 23, those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-142507, Patent Document 24, and Patent Documents. 25 are described in JP-A-2005-165212.

いずれも従来の技術例には、二光子吸収材料そのものの出願で二光子吸収の増感法に関する記述はなく、また、前記特許文献17記載の技術は、金属微粒子のプラズモン場を利用する物理増感であり、化学用増感法に関する記述は当該特許文献中にない。   In any of the conventional technical examples, there is no description about the two-photon absorption sensitization method in the application for the two-photon absorption material itself, and the technique described in Patent Document 17 is a physical enhancement using a plasmon field of metal fine particles. There is no description in the patent literature regarding chemical sensitization.

二光子吸収現象を利用すると、上記のように極めて高い空間分解能を特徴とする種々の応用が可能となるが、現時点で利用可能な二光子吸収化合物では二光子吸収能が低いため、二光子吸収を誘起する励起光源としては高価で非常に高出力のレーザが必要である。従って、小型で安価なレーザを使って、二光子吸収を利用した実用用途を実現するためには、高効率の二光子吸収材料の開発が必須であり、したがって本発明の目的は、高効率の二光子吸収材料を提供することにある。   The use of the two-photon absorption phenomenon enables various applications characterized by extremely high spatial resolution as described above. However, the two-photon absorption compounds currently available have a low two-photon absorption ability, so two-photon absorption is possible. As an excitation light source for inducing the light, an expensive and very high-power laser is required. Therefore, in order to realize a practical application using two-photon absorption using a small and inexpensive laser, it is essential to develop a high-efficiency two-photon absorption material. It is to provide a two-photon absorbing material.

また本発明の目的は、イオン化ポテンシャルが高い電子吸引性化合物と、電子供与性基を有することにより前記電子吸引性化合物で化学増感され得るパイ電子共役系の二光子吸収化合物とを含有する二光子吸収材料の二光子吸収を利用して書き換えできない方式で記録を行った後、光を記録材料に照射してその発光強度の違いを検出することにより再生することを特徴とする二光子吸収光記録再生方法及びそのような記録再生が可能な二光子吸収光記録材料を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an electron-withdrawing compound having a high ionization potential and a pi-electron conjugated two-photon absorbing compound having an electron-donating group and capable of being chemically sensitized with the electron-withdrawing compound. Two-photon absorption light, which is recorded by recording in a non-rewritable manner using the two-photon absorption of the photon-absorbing material, and then reproducing by irradiating the recording material with light and detecting the difference in emission intensity It is an object of the present invention to provide a recording / reproducing method and a two-photon absorption optical recording material capable of such recording / reproducing.

さらに本発明の目的は、それらを用いた二光子吸収三次元光記録材料及び二光子吸収三次元光記録方法及び再生方法を提供することにある。   A further object of the present invention is to provide a two-photon absorption three-dimensional optical recording material, a two-photon absorption three-dimensional optical recording method and a reproducing method using them.

本発明は、下記(1)〜(18)によって解決される。
(1) 非環状で、末端の少なくとも一つが電子供与基で修飾されたパイ電子共役系からなる二光子吸収化合物と電子吸引性化合物を含有する二光子吸収材料。
(2) 該二光子吸収化合物のイオン化ポテンシャルが、該電子吸引性化合物のイオン化ポテンシャルより低いことを特徴とする前記第(1)項に記載の二光子吸収材料。
(3) 該二光子吸収化合物が、(電子供与基)−(パイ電子共役基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかであることを特徴とする前記第(1)項に記載の二光子吸収材料。
(4) 該電子吸引性化合物が、シアノ、ハロゲン、モノ-、ジ-又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N-(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基の電子吸引基を有する化合部及び有機カチオン化合物のいずれかであることを特徴とする前記第(1)項に記載の二光子吸収材料。
(5) 該二光子吸収化合物が、(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかであり、該電子供与基がアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基のいずれかであることを特徴とする前記第(1)項に記載の二光子吸収材料。
(6) 該二電子吸引性化合物が、ニトロ基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、アミニウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物のいずれかであることを特徴とする前記第(1)項に記載の二光子吸収材料。
(7) 前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を含む光記録材料。
(8) 前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を含む光制限材料。
(9) 前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を含む光造形材料。
(10) 前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を含む二光子励起蛍光材料。
(11) 平面上に形成され、該平面に対し平面上、及び垂直方向に記録再生が可能な三次元光記録媒体において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、光記録が行われる記録層の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする三次元光記録媒体。
(12) 制御光により信号光の光透過光強度を制限する素子を備えた光制限方法において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限方法。
(13) 光硬化性樹脂に光を照射して光造形を行う方法において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、前記光硬化性樹脂の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光造形方法。
(14) 試料中の被分析物に前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を選択的に担持させ、該被分析物に光照射して前記二光子吸収材料の二光子蛍光光を発現、検出することによって、被分析物を検出することを特徴とする二光子励起蛍光検出方法。
(15) 光硬化性樹脂に集光したレーザー光を照射して光造形を行う光造形装置において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、前記光硬化性樹脂の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光造形装置。
(16) 制御光により信号光の光透過光強度を制限する素子を備えた光制限装置において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限装置。
(17) 制御光により信号光の光の進路を制限する素子を備えた光制限装置において、前記第(1)項に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限装置。
(18) 試料中の被分析物に前記第(1)項に記載の二光子吸収材料を選択的に担持させ、該被分析物に光照射して前記二光子吸収材料の二光子蛍光光を発現、検出することによって、被分析物を検出することを特徴とする二光子励起蛍光検出装置。
The present invention is solved by the following (1) to (18).
(1) A two-photon absorption material containing a two-photon absorption compound and an electron-withdrawing compound which are non-cyclic and comprise a pi-electron conjugated system in which at least one terminal is modified with an electron donating group.
(2) The two-photon absorption material according to item (1), wherein the ionization potential of the two-photon absorption compound is lower than the ionization potential of the electron-withdrawing compound.
(3) The two-photon absorbing compound has an (electron-donating group)-(pi-electron conjugated group) structure, or (electron-donating group)-(pi-electron conjugated group)-(electron-donating group) structure, or (electron-donating group) )-(Pi electron conjugated group)-(electron withdrawing group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure material.
(4) The electron-withdrawing compound is cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester The two-photon absorption material as described in (1) above, which is either a compound part having an electron withdrawing group or an organic cation compound.
(5) The two-photon absorbing compound has an (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure or (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron withdrawing group)- (Pi-electron conjugated group)-(electron donating group) structure, wherein the electron donating group is any one of an alkoxy group, an alkylthio group, a dialkylamino group, and a diarylamino group. The two-photon absorption material according to item 1).
(6) The two-electron-withdrawing compound is any one of the compound having a nitro group, a compound having a cyano group, an aminium salt compound, and a pyridinium salt compound. Photon absorbing material.
(7) An optical recording material comprising the two-photon absorption material according to item (1).
(8) An optical limiting material comprising the two-photon absorption material according to item (1).
(9) An optical modeling material including the two-photon absorption material according to item (1).
(10) A two-photon excited fluorescent material comprising the two-photon absorbing material according to item (1).
(11) In a three-dimensional optical recording medium formed on a plane and capable of recording / reproducing on the plane and in a direction perpendicular to the plane, the two-photon absorption material described in (1) above is capable of optical recording. A three-dimensional optical recording medium characterized in that it is contained as at least a part of a recording layer to be performed.
(12) In the light limiting method including an element for limiting the light transmission light intensity of the signal light by the control light, the two-photon absorption material according to (1) is included as at least a part of the element. A light limiting method characterized by comprising:
(13) In the method of performing photo-molding by irradiating light to a photocurable resin, the two-photon absorption material according to (1) above is included as at least a part of the photocurable resin. Stereolithography method characterized by
(14) The analyte in the sample is selectively supported by the two-photon absorbing material described in the item (1), and the analyte is irradiated with light to emit the two-photon fluorescence light of the two-photon absorbing material. A two-photon excitation fluorescence detection method, characterized in that an analyte is detected by expression and detection.
(15) In the optical modeling apparatus that performs optical modeling by irradiating the laser beam condensed on the photocurable resin, the two-photon absorption material according to the item (1) is at least a part of the photocurable resin. An optical modeling apparatus characterized by being included as:
(16) In the light limiting device including an element that limits the light transmission light intensity of the signal light by the control light, the two-photon absorption material according to (1) is included as at least a part of the element. A light limiting device.
(17) In the light limiting device including an element that limits the path of the signal light by the control light, the two-photon absorption material described in the item (1) is included as at least a part of the element. A light limiting device.
(18) The analyte in the sample is selectively supported by the two-photon absorption material described in the item (1), and the analyte is irradiated with light to emit the two-photon fluorescence light of the two-photon absorption material. A two-photon excitation fluorescence detection apparatus that detects an analyte by expression and detection.

本発明により、効率良く二光子を吸収し、スペクトル、屈折率または偏光状態の変化を、高感度に実現する二光子吸収性有機材料、すなわち二光子吸収断面積の大きな有機材料、特にその化学増感材料提供されるという極めて優れた効果が発揮される。   According to the present invention, a two-photon-absorbing organic material that efficiently absorbs two-photons and realizes a change in spectrum, refractive index, or polarization state with high sensitivity, that is, an organic material having a large two-photon absorption cross section, particularly its chemical enhancement. The extremely excellent effect of providing a sensitive material is exhibited.

(a)三次元多層光メモリの記録/再生のシステム概略図である。 (b)記録媒体の概略断面図である。FIG. 2A is a schematic diagram of a recording / reproducing system for a three-dimensional multilayer optical memory. (B) It is a schematic sectional drawing of a recording medium. 一光子励起し得る波長の信号光を光スイッチングする光制御素子の一例である。It is an example of the optical control element which optically switches the signal light of the wavelength which can carry out one photon excitation. 二光子励起させる全光スイッチングする光制御素子の動作例である。It is an example of operation | movement of the light control element which carries out the all-optical switching excited by two photons. 出力光の光路を光スイッチングする光制御素子の一例である。It is an example of the light control element which optically switches the optical path of output light. 光造形装置を示す図である。It is a figure which shows an optical modeling apparatus. 光導波路である。It is an optical waveguide. 二光子励起蛍光顕微鏡である。It is a two-photon excitation fluorescence microscope. 測定システム概略を示す図である。It is a figure which shows a measurement system outline. 透過率変化の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the transmittance | permeability change. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 二光子吸収断面積の測定結果である。It is a measurement result of a two-photon absorption cross section. 膜の吸収スペクトルと膜の蛍光特性を示すグラフである。It is a graph which shows the absorption spectrum of a film | membrane, and the fluorescence characteristic of a film | membrane.

本発明の二光子吸収光記録材料は、スピンコーター、ロールコーターまたはバーコーターなどを用いることによって基板上に直接塗布することも、あるいはフィルムとしてキャストしついで通常の方法により基板にラミネートすることもでき、それらにより2光子吸収光記録材料とすることができる。   The two-photon absorption optical recording material of the present invention can be applied directly on the substrate by using a spin coater, roll coater or bar coater, or can be cast as a film and laminated on the substrate by a usual method. Thus, a two-photon absorption optical recording material can be obtained.

ここで、「基板」とは、任意の天然又は合成支持体、好適には柔軟性又は剛性フィルム、シートまたは板の形態で存在することができるものを意味する。
基板として好ましくは、ポリエチレンテレフタレート、樹脂下塗り型ポリエチレンテレフタレート、火炎又は静電気放電処理されたポリエチレンテレフタレート、セルロースアセテート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ガラス等である。また、この基板にはあらかじめ、トラッキング用の案内溝やアドレス情報が付与されたものであっても良い。
Here, “substrate” means any natural or synthetic support, preferably one that can exist in the form of a flexible or rigid film, sheet or plate.
Preferred examples of the substrate include polyethylene terephthalate, resin-primed polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate subjected to flame or electrostatic discharge treatment, cellulose acetate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyester, polyvinyl alcohol, and glass. The substrate may be provided with a guide groove for tracking and address information in advance.

使用した溶媒は乾燥時に蒸発除去することができる。蒸発除去には加熱や減圧を用いても良い。
さらに、二光子吸収光記録材料の上に、酸素遮断や層間クロストーク防止のための保護層(中間層)を形成してもよい。保護層(中間層)は、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレートまたはセロファンフィルムなどのプラスチック製のフィルムまたは板を静電的な密着、押し出し機を使った積層等により貼合わせるか、前記ポリマーの溶液を塗布してもよい。また、ガラス板を貼合わせてもよい。また、保護層と感光膜の間および/または、基材と感光膜の間に、気密性を高めるために粘着剤または液状物質を存在させてもよい。さらに感光膜間の保護層(中間層)にもあらかじめ、トラッキング用の案内溝やアドレス情報が付与されたものであっても良い。
The solvent used can be removed by evaporation during drying. Heating or reduced pressure may be used for evaporation removal.
Furthermore, a protective layer (intermediate layer) for blocking oxygen and preventing interlayer crosstalk may be formed on the two-photon absorption optical recording material. The protective layer (intermediate layer) is made of a plastic film or plate such as polypropylene, polyethylene, polyolefins such as polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene terephthalate or cellophane film. Alternatively, the layers may be laminated together or the polymer solution may be applied. Further, a glass plate may be bonded. Further, an adhesive or a liquid substance may be present between the protective layer and the photosensitive film and / or between the base material and the photosensitive film in order to improve airtightness. Further, the protective layer (intermediate layer) between the photosensitive films may be provided with tracking guide grooves and address information in advance.

上述した三次元多層光記録媒体の任意の層に焦点を合わせ、記録再生を実施することで、本発明の三次元記録媒体として機能する。また、層間を保護層(中間層)で区切っていなくとも、二光子吸収色素特性から深さ方向の三次元記録が可能である。
以下、三次元多層光メモリの好ましい実施形態(具体例)を示すが、本発明はこれらの実施形態により何ら限定されず、三次元記録(平面及び膜厚方向に記録)が可能な構造であれば、他にどのような構造であっても構わない。三次元多層光メモリの記録/再生のシステム概略図を図1-(a)に、記録媒体の概略断面図を図1-(b)に示す。
By focusing on an arbitrary layer of the above-described three-dimensional multilayer optical recording medium and performing recording and reproduction, it functions as the three-dimensional recording medium of the present invention. Further, even if the layers are not separated by a protective layer (intermediate layer), three-dimensional recording in the depth direction is possible from the two-photon absorption dye characteristics.
Hereinafter, preferred embodiments (specific examples) of the three-dimensional multilayer optical memory will be described. However, the present invention is not limited to these embodiments, and any structure capable of three-dimensional recording (recording in a plane and a film thickness direction) can be used. Any other structure may be used. A schematic diagram of a recording / reproducing system of a three-dimensional multilayer optical memory is shown in FIG. 1- (a), and a schematic sectional view of a recording medium is shown in FIG. 1- (b).

図中(b)の記録媒体においては、平らな支持体(基板1)に本発明の二光子吸収化合物を用いた記録層と、クロストーク防止用の中間層(保護層)が交互に50層ずつ積層され、各層はスピンコート法により成膜されている。記録層の厚さは0.01〜0.5μ、中間層の厚さは0.1μ〜5μが好ましく、この構造であれば、現在普及しているCD/DVDと同じディスクサイズで、テラバイト級の超高密度光記録が実現できる。更にデータの再生方法(透過/或いは反射型)により、基板1と同様の基板2(保護層)、或いは高反射率材料からなる反射層が構成される。   In the recording medium (b) in the figure, a recording layer using the two-photon absorption compound of the present invention on a flat support (substrate 1) and an intermediate layer (protective layer) for preventing crosstalk are alternately 50 layers. Each layer is laminated, and each layer is formed by spin coating. The thickness of the recording layer is preferably 0.01 to 0.5 μm, and the thickness of the intermediate layer is preferably 0.1 μm to 5 μm. With this structure, the disk size is the same as the currently popular CD / DVD, and the terabyte class Can be realized. Further, a substrate 2 (protective layer) similar to the substrate 1 or a reflective layer made of a highly reflective material is formed by a data reproduction method (transmission / or reflection type).

記録時は単一ビームが使用され、この場合フェムト秒オーダーの超短パルス光を利用することができる。また再生時は、データ記録に使用するビームとは異なる波長、或いは低出力の同波長の光を用いることもできる。記録及び再生は、ビット単位/ページ単位のいずれにおいても実行可能であり、面光源や二次元検出器等を利用する並行記録/再生は、転送レートの高速化に有効である。   A single beam is used at the time of recording, and in this case, ultrashort pulse light of femtosecond order can be used. At the time of reproduction, it is also possible to use light having a wavelength different from that of the beam used for data recording or light of the same wavelength with low output. Recording and playback can be performed in either bit units or page units, and parallel recording / playback using a surface light source, a two-dimensional detector, or the like is effective in increasing the transfer rate.

なお、本発明に従い同様に形成される三次元多層光メモリの形態としては、カード状、プレート状、テープ状、ドラム状等が考えられる。   Note that a three-dimensional multilayer optical memory similarly formed according to the present invention may have a card shape, a plate shape, a tape shape, a drum shape, or the like.

〈二光子吸収材料を用いた光制限素子への応用〉
光通信や光情報処理では、情報等の信号を光で搬送するためには変調、スイッチング等の光制御が必要になる。この種の光制御には、電気信号を用いた電気−光制御方法が従来採用されている。しかし電気−光制御方法は、電気回路のようなCR時定数による帯域制限、素子自体の応答速度や電気信号と光信号との間の速度の不釣合いで処理速度(>10 ps)が制限されることなどの制約があり、光の利点である広帯域性や高速性を十分に生かすためには、光信号によって光信号を制御する光−光制御技術が非常に重要になってくる。この要求に応えるものとして本発明の二光子吸収材料を加工して作製した光学素子は、
<Application to optical limiting element using two-photon absorption material>
In optical communication and optical information processing, optical control such as modulation and switching is required to carry signals such as information with light. For this type of light control, an electro-light control method using an electric signal has been conventionally employed. However, in the electro-optical control method, the processing speed (> 10 ps) is limited due to the band limitation due to the CR time constant as in the electric circuit, the response speed of the element itself, and the mismatch between the speed between the electric signal and the optical signal. In order to make full use of the broadband and high speed, which are the advantages of light, the light-light control technology for controlling the optical signal by the optical signal becomes very important. An optical element manufactured by processing the two-photon absorption material of the present invention as a response to this requirement,

光を照射することで引き起こされる透過率や屈折率、吸収係数などの光学的変化を利用し、電子回路技術を用いずに光の強度や周波数を直接光で変調することで、光通信、光交換、光コンピューター、光インターコネクション等における高速光スイッチなどに応用することが可能である。   By utilizing optical changes such as transmittance, refractive index, absorption coefficient, etc. caused by irradiating light, the light intensity and frequency are directly modulated by light without using electronic circuit technology. It can be applied to high-speed optical switches in exchanges, optical computers, optical interconnections, and the like.

二光子吸収による光学特性変化を利用する本発明の光制限素子は、通常の半導体材料により形成される光制限素子や、一光子励起によるものに比べ、応答速度にはるかに優れた素子(<1 ps)を提供することができ、また高感度ゆえに、S/N比の高い信号特性に優れた光制限素子を提供することができる。   The optical limiting element of the present invention that utilizes the change in optical characteristics due to two-photon absorption is an optically limiting element made of a normal semiconductor material, or an element with a much higher response speed (<1 ps) can be provided, and because of high sensitivity, an optical limiting element excellent in signal characteristics with a high S / N ratio can be provided.

(一光子吸収/過飽和吸収を利用した光スイッチ例および問題点)
利用できる現象
・SHB(スペクトル ホール バーニング)
・励起し吸収
・ISBT(サブバンド間遷移)
・QCSE(量子閉じ込めシャタルク効果)
(Examples of optical switches using single-photon absorption / supersaturated absorption and problems)
Available phenomena · SHB (spectrum hole burning)
・ Excitation and absorption ・ ISBT (transition between subbands)
・ QCSE (Quantum Confinement Shatalc effect)

問題点
・超高速応答を得るのが難しい
・素子作製(組成、構造)が複雑
・対応波長域が狭いことが多い → 波長選択制が狭い
・偏波依存性が大きい系が多い
Problems ・ It is difficult to obtain an ultra-high-speed response ・ Complex device fabrication (composition and structure) ・ Compatible wavelength range is often narrow → Wavelength selection system is narrow ・ Polarization dependence is large

(本発明における二光子吸収を利用した光スイッチの利点)
利用できる現象
・二光子吸収の非線形性利点
・原理的に超高速応答
・素子作製(組成、構造)が容易
・対応波長域が広い → 波長選択制が広い
・偏波依存性がない
(Advantages of an optical switch using two-photon absorption in the present invention)
Available phenomena ・ Advantages of nonlinearity of two-photon absorption ・ Super fast response in principle ・ Easy device fabrication (composition and structure) ・ Wide wavelength range → Wide wavelength selection ・ No polarization dependence

(吸収特性の変化の応用例)
図2は、本発明の二光子吸収材料を、二光子励起し得る波長の制御光により二光子励起させることによって、一光子励起し得る波長の信号光を光スイッチングする光制御素子の一例である。光学素子として、保護層で狭持された二光子吸収材料の形態を示すが、この構成が本発明を限定するものではない。
制御光及び信号光から入射したレーザー光は、集光装置により集光され、制御光の強度が極めて強い場合のみ光学素子により吸収され、一光子励起波長の透過率が変化する。二光子吸収の非線形性に伴う透過率の変化を利用することにより、信号光を制御光の強弱で光スイッチが可能となる。
(Application example of changes in absorption characteristics)
FIG. 2 is an example of a light control element that optically switches a signal light having a wavelength that can be excited by one photon by exciting the two-photon absorbing material of the present invention with a control light having a wavelength that can be excited by two photons. . As an optical element, a form of a two-photon absorption material sandwiched between protective layers is shown, but this configuration does not limit the present invention.
The laser light incident from the control light and the signal light is condensed by the condensing device and is absorbed by the optical element only when the intensity of the control light is extremely strong, and the transmittance of the one-photon excitation wavelength changes. By utilizing the change in transmittance accompanying the nonlinearity of two-photon absorption, it becomes possible to switch the signal light with the intensity of the control light.

図3は、本発明の二光子吸収材料を、二光子励起し得る波長(λ1)の信号光と二光子励起し得る波長(λ2)の制御光により二光子励起させる全光スイッチングする光制御素子の動作例である。
制御光及び信号光であるレーザー光は、集光装置により二光子吸収材料を主構成要素とする光制限素子に集光され、制御光がoffの場合は信号光がそのまま出力され、制御光がonの場合は信号光と共に二光子吸収され出力は無くなる。制御光の on/off によ、信号光の光スイッチが可能となる。
FIG. 3 shows an all-optical switching optical control element that excites the two-photon absorption material of the present invention by two-photon excitation using signal light having a wavelength (λ1) capable of two-photon excitation and control light having a wavelength (λ2) capable of two-photon excitation. It is an operation example.
Laser light that is control light and signal light is condensed by a condensing device onto a light limiting element having a two-photon absorption material as a main component. When the control light is off, signal light is output as it is, and control light is emitted. In the case of on, two-photons are absorbed together with the signal light, and the output is lost. By switching on / off the control light, an optical switch of signal light becomes possible.

(屈折率の変化の応用例)
図4は、本発明の二光子吸収材料を、二光子励起し得る波長の制御光により二光子励起させることによって、出力光の光路を光スイッチングする光制御素子の一例である。
制御光及び信号光から入射したレーザー光は、集光装置により二光子吸収材料を主構成要素とする光導波路の分岐路部位に集光され、制御光の強度が極めて強い場合のみ光導波路の分岐路部位により吸収され、その部位の屈折率が変化する。二光子吸収による光導波路の分岐路部位の屈折率変化、信号光の光導波路の屈折率、および出力光の光導波路の屈折率を調整することにより出力光の光路を切り替えることができる。二光子吸収の非線形性に伴う屈折率の変化を利用することにより、光導波路の光路の光スイッチングが可能となる。
(Application example of refractive index change)
FIG. 4 is an example of a light control element that optically switches the optical path of output light by two-photon excitation of the two-photon absorption material of the present invention with control light having a wavelength that can be two-photon excited.
The laser light incident from the control light and the signal light is focused on the branch path portion of the optical waveguide whose main component is the two-photon absorption material by the condensing device, and is branched only when the intensity of the control light is extremely strong. It is absorbed by the road part and the refractive index of the part changes. The optical path of the output light can be switched by adjusting the refractive index change of the branch path portion of the optical waveguide due to two-photon absorption, the refractive index of the optical waveguide of the signal light, and the refractive index of the optical waveguide of the output light. By utilizing the change in the refractive index accompanying the nonlinearity of two-photon absorption, optical switching of the optical path of the optical waveguide becomes possible.

本光制限素子の公知文献として特開平8−320422号公報が挙げられる。これによると光照射により屈折率が変化する光屈折率材料に、その屈折率が変化する波長の光を照射してフォーカシングを行い、屈折率分布を形成する光導波路として開示されている。すなわち、本発明の高い二光子吸収能を有した材料、薄膜、もしくは光硬化性樹脂等に分散させた固体物を光学素子として配置し、ひとつの波長(λ1)の光で励起状態に励起され、さらにその状態から他の波長(λ2)の光で他の状態に励起されることにより波長による屈折率変化分布を利用した光導波路の設計が可能となる。また、二光子吸収材料はその多くが蛍光を有するものが多く、光デバイスの一方の出射端またはその近傍に蛍光物質を配置し、他方から励起光(λ1)を出射させ、励起光と蛍光(λ2)で屈折率分布を形成することもできる。この場合、通常蛍光の方が励起光より弱いので、感度は蛍光の波長において大きくすることが望ましい。
蛍光物質としては、蛍光色素を光硬化性物質や種々の樹脂等に分散させたものなどが例示される。
JP-A-8-320422 can be cited as a known document of this light limiting element. According to this, it is disclosed as an optical waveguide which forms a refractive index distribution by irradiating a light refractive index material whose refractive index changes with light irradiation with light having a wavelength whose refractive index changes. That is, a solid material dispersed in a material having a high two-photon absorption ability, a thin film, or a photocurable resin according to the present invention is arranged as an optical element, and is excited to an excited state by light of one wavelength (λ1). Further, by being excited from the state to another state with light of another wavelength (λ2), it becomes possible to design an optical waveguide using a refractive index change distribution according to the wavelength. Many of the two-photon absorption materials have fluorescence, and a fluorescent substance is arranged at one of the emission ends of the optical device or in the vicinity thereof, and excitation light (λ1) is emitted from the other, and excitation light and fluorescence ( A refractive index profile can also be formed by λ2). In this case, since the fluorescence is usually weaker than the excitation light, it is desirable to increase the sensitivity at the fluorescence wavelength.
Examples of the fluorescent substance include those obtained by dispersing a fluorescent dye in a photocurable substance or various resins.

〈二光子吸収材料、光造形用材料を用いた光造形装置への応用〉
光造形用二光子光硬化性樹脂とは、光を照射することにより二光子重合反応を起こし、液体から固体へと変化する特性を持った樹脂のことである。主成分はオリゴマーと反応性希釈剤からなる樹脂成分と光重合開始剤(必要に応じ光増感材料を含む)である。オリゴマーは重合度が2〜20程度の重合体であり、末端に多数の反応基を持つ。さらに、粘度、硬化性等を調整するため、反応性希釈剤が加えられている。光を照射すると、重合開始剤または光増感材料が二光子吸収し、重合開始剤から直接または光増感材料を介して反応種が発生し、オリゴマー、反応性希釈剤の反応基に反応して重合が開始される。その後、これらの間で連鎖的重合反応を起し三次元架橋が形成され、短時間のうちに三次元網目構造を持つ固体樹脂へと変化する。
光硬化性樹脂は光硬化インキ、光接着剤、積層式立体造形などの分野で使用されており、様々な特性を持つ樹脂が開発されている。特に、積層式立体造形においては反応性が良好であること、硬化時の堆積収縮が小さいこと、硬化後の機械特性が優れる事が重要になっている。
<Application to stereolithography equipment using two-photon absorption material and stereolithography material>
The two-photon photocurable resin for stereolithography is a resin having a characteristic of causing a two-photon polymerization reaction when irradiated with light and changing from a liquid to a solid. The main components are a resin component consisting of an oligomer and a reactive diluent and a photopolymerization initiator (including a photosensitizing material as required). An oligomer is a polymer having a degree of polymerization of about 2 to 20, and has a large number of reactive groups at its ends. Further, a reactive diluent is added to adjust the viscosity, curability and the like. When irradiated with light, the polymerization initiator or photosensitizing material absorbs two photons, and reactive species are generated directly from the polymerization initiator or through the photosensitizing material, and react with the reactive groups of the oligomer and reactive diluent. Polymerization is started. Thereafter, a chain polymerization reaction is caused between them to form a three-dimensional cross-link, and in a short time, a solid resin having a three-dimensional network structure is formed.
Photocurable resins are used in fields such as photocurable inks, photoadhesives, and layered three-dimensional modeling, and resins having various characteristics have been developed. In particular, in layered three-dimensional modeling, it is important that reactivity is good, deposition shrinkage during curing is small, and mechanical properties after curing are excellent.

本発明の二光子吸収材料は、このような要求を満たす、二光子吸収重合開始剤または二光子吸収光増感材料として用いることができる。本発明の二光子吸収材料は従来に比べ二光子吸収感度が高いため高速造形が可能となり、また二光子吸収現象を利用するため、微細で三次元的な造形を実現することができる。   The two-photon absorption material of the present invention can be used as a two-photon absorption polymerization initiator or a two-photon absorption photosensitizing material that satisfies such requirements. Since the two-photon absorption material of the present invention has a higher two-photon absorption sensitivity than before, high-speed modeling is possible, and since the two-photon absorption phenomenon is used, a fine and three-dimensional modeling can be realized.

本発明においては、光増感材料として利用する本発明の二光子吸収材料を紫外線硬化樹脂等に分散させて感光物固体を形成し、この感光物固体の所望の個所に光照射を行うことで、照射光の焦点付近のみに硬化反応を起こさせ、超精密三次元造形物を形成する。   In the present invention, the two-photon absorption material of the present invention used as a photosensitizing material is dispersed in an ultraviolet curable resin or the like to form a photosensitive material solid, and light irradiation is performed on a desired portion of the photosensitive material solid. The curing reaction is caused only in the vicinity of the focal point of the irradiation light to form an ultra-precise three-dimensional structure.

図5は、本発明の二光子吸収材料を用いて光造形を行う場合の光造形装置の一例である。光源(21)からのパルスレーザー光を可動形式のミラー(22)及び集光レンズ(23)を介し本発明の二光子吸収材料(24)に集光すると、集光点近傍のみに光子密度の高い領域が形成される。このとき、ビームの各断面を通過するフォトンの総数は一定のため、焦点面内でビームを二次元的に走査した場合、各断面における光強度の総和は一定である。しかしながら、二光子吸収の発生確率は光強度の二乗に比例するため、光強度の大きい集光点近傍にのみ二光子吸収の発生の高い領域が形成される。集光点は可動形式のミラー(22)や可動ステージ(25)(ガルバノミラー及びZステージ)を制御することで光硬化樹脂液内において自由に変化させることができるため、任意の位置にナノメートルオーダーの精度で樹脂を局所的に硬化することができ、所望の三次元加工物を容易に形成することができる。   FIG. 5 is an example of an optical modeling apparatus when performing optical modeling using the two-photon absorption material of the present invention. When the pulsed laser light from the light source (21) is condensed on the two-photon absorption material (24) of the present invention through the movable mirror (22) and the condenser lens (23), the photon density is only in the vicinity of the condensing point. A high region is formed. At this time, since the total number of photons passing through each cross section of the beam is constant, when the beam is scanned two-dimensionally within the focal plane, the total light intensity in each cross section is constant. However, since the probability of occurrence of two-photon absorption is proportional to the square of the light intensity, a region where the generation of two-photon absorption is high is formed only near the condensing point where the light intensity is high. The condensing point can be freely changed in the photocurable resin liquid by controlling the movable mirror (22) and the movable stage (25) (galvano mirror and Z stage). The resin can be locally cured with order accuracy, and a desired three-dimensional workpiece can be easily formed.

また、このように作製される造形物の一例として、図6には光導波路を挙げた。近年、大容量アーカイブ用途の記録媒体が求められる一方で、ユビキタスネットワークの実現に向けた光ファイバ通信の開発による情報伝送の高速化及び大容量化も求められている。その一つに、WDM(波長多重通信)と呼ばれる波長の異なる光の不干渉性を利用した大容量伝送技術が知られているが、そのWDMにおいては、特定の波長の光信号を合波或いは分波する素子が不可欠であり、そのための素子として光導波路が用いられている。   Moreover, an optical waveguide is shown in FIG. 6 as an example of the modeled object thus manufactured. In recent years, while a recording medium for large-capacity archives is demanded, an increase in information transmission speed and capacity is also demanded by development of optical fiber communication for realizing a ubiquitous network. One of them is known as WDM (Wavelength Multiplexing Communication), which is a large-capacity transmission technology that uses the incoherence of light of different wavelengths. In WDM, optical signals of specific wavelengths are combined or An element for demultiplexing is indispensable, and an optical waveguide is used as an element for that purpose.

光導波路においては、素子内部にある特定の屈折率分布などを形成させることで、電気回路中を電子が流れるように光信号をその分布に沿って導くことができる。このような波長による屈折率変化を利用する光導波路構造は、図2に示す光造形装置を用い、本発明の二光子吸収材料を含む薄膜、または本発明の二光子吸収材料を光硬化性樹脂等に分散させた固体物を光造形することで形成することができる。   In the optical waveguide, by forming a specific refractive index distribution or the like inside the element, an optical signal can be guided along the distribution so that electrons flow in the electric circuit. An optical waveguide structure using such a refractive index change due to wavelength uses the optical modeling apparatus shown in FIG. 2, and a thin film containing the two-photon absorption material of the present invention or the two-photon absorption material of the present invention is used as a photocurable resin. It can be formed by stereolithography of a solid object dispersed in the same.

本発明で用い得る造形物作製法に関する公知技術としては特開2005−134873号公報記載のものが挙げられる。これによるとパルスレーザー光を感光性高分子膜の表面にマスクを介さず干渉露光させている。レーザー光は、感光性高分子膜の感光性機能を発揮させる波長成分をもった光からなり、感光性高分子の種類、または感光性高分子の感光性機能を有する基又は部位に応じて選択されている。   A publicly known technique relating to a method for producing a molded article that can be used in the present invention includes that described in JP-A-2005-134873. According to this, pulsed laser light is subjected to interference exposure on the surface of the photosensitive polymer film without using a mask. The laser beam consists of light having a wavelength component that exerts the photosensitive function of the photosensitive polymer film, and is selected according to the type of photosensitive polymer or the group or site having the photosensitive function of the photosensitive polymer. Has been.

また光導波路に関する公知技術としては、特開平08‐320422号公報記載の光屈折率材料に光を照射して形成される光導波路をはじめ、特開2004‐277416号公報、特開平11‐167036号公報、特開2005‐257741号公報等で開示されているものが挙げられる。
従来に比べ、本発明の二光子吸収材料を利用した光造形物の特徴は以下のようである。即ち、
i)回折限界をこえる加工分解能
二光子吸収の光強度に対する非線形性によって、焦点以外の領域では光硬化性樹脂が硬化しない。このため照射光の回折限界を超えた加工分解能を実現できる。
ii)超高速造形
本発明の二光子吸収材料を用いて加工される造形物においては、従来に比べ、二光子吸収感度が高いため、ビームのスキャン速度を速くする事ができる。
iii)三次元加工性
光硬化性樹脂は、二光子吸収を誘起する近赤外光に対して透明である。したがって焦点光を樹脂の内部へ深く集光した場合でも、内部硬化が可能である。従来のSIHでは、ビームを深く集光した場合、光吸収によって集光点の光強度が小さくなり、内部硬化が困難になる問題点が、本発明ではこうした問題点を確実に解決することができる。
iv)高い歩留り
従来法では樹脂の粘性や表面張力によって造形物が破損、変形するという問題があったが、本手法では、樹脂の内部で造形を行うためこうした問題が解消される。
v)大量生産への適用:超高速造形を利用することによって、短時間に、連続的に多数個の部品あるいは可動機構の製造が可能である。
Also, as a known technique related to the optical waveguide, there are an optical waveguide formed by irradiating light to a photorefractive index material described in JP-A-08-320422, JP-A-2004-277416, and JP-A-11-167036. The thing currently disclosed by gazette, Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-257741, etc. is mentioned.
Compared with the prior art, the features of the optically shaped object using the two-photon absorption material of the present invention are as follows. That is,
i) Processing resolution beyond the diffraction limit Due to the nonlinearity of the two-photon absorption with respect to the light intensity, the photocurable resin is not cured in a region other than the focal point. For this reason, processing resolution exceeding the diffraction limit of irradiation light is realizable.
ii) Ultra-high-speed modeling Since the two-photon absorption sensitivity of the modeled object processed using the two-photon absorption material of the present invention is higher than the conventional one, the beam scanning speed can be increased.
iii) The three-dimensional processable photocurable resin is transparent to near-infrared light that induces two-photon absorption. Therefore, even when the focused light is condensed deeply into the resin, internal curing is possible. In the conventional SIH, when the beam is condensed deeply, the light intensity at the condensing point is reduced by light absorption, and the internal curing becomes difficult. In the present invention, these problems can be solved reliably. .
iv) High yield In the conventional method, there is a problem that the modeled object is damaged or deformed due to the viscosity or surface tension of the resin. However, in this method, such a problem is solved because modeling is performed inside the resin.
v) Application to mass production: By using ultra-high speed modeling, it is possible to manufacture a large number of parts or movable mechanisms continuously in a short time.

(二光子吸収材料を用いた二光子励起蛍光検出方法、装置への応用)
二光子励起蛍光検出法とは、二光子蛍光材料を結合させて標識した被分析物を含む試料に、近赤外のパルスレーザーを集光しながら走査し、被分析物が二光子励起されたときに発生する蛍光を検出することで三次元的に像を得る検出方法の事である。図7にそのような光検出デバイスの一例として、二光子励起蛍光顕微鏡を示した。
(Two-photon excitation fluorescence detection method using two-photon absorption material, application to equipment)
The two-photon excitation fluorescence detection method is a two-photon excited material that is scanned by focusing a near-infrared pulse laser on a sample containing an analyte labeled with a two-photon fluorescent material. It is a detection method that obtains an image three-dimensionally by detecting the fluorescence that is sometimes generated. FIG. 7 shows a two-photon excitation fluorescence microscope as an example of such a light detection device.

図7の装置は、近赤外域波長のサブピコ秒単色コヒーレントパルスを発生する光源(51)から、レーザー光を発生させ、ダイクロイックミラー(52)を経て、集光装置(53)により集光し、本発明の二光子吸収材料を結合させた被分析物を含む試料(54)中で焦点を結ばせることより、二光子蛍光を発生させる。試料上でレーザー光を操作し、各場所の蛍光強度を光検出器(56)で検出し、蛍光強度と得られた位置情報とをコンピューター上でプロットすることで、三次元蛍光像を得ることができる。この場合、該顕微鏡には所望の集光位置をレーザービームで走査するための走査機構が備えられており、例えばステージ(55)に置かれた試料を移動させても良く、また或いは可動ミラー(ガルバノミラーなど)を用いてレーザービームを走査してもよい。   The apparatus of FIG. 7 generates laser light from a light source (51) that generates sub-picosecond monochromatic coherent pulses in the near-infrared region, passes through a dichroic mirror (52), and is collected by a condenser (53). Two-photon fluorescence is generated by focusing in the sample (54) containing the analyte to which the two-photon absorbing material of the present invention is bound. A three-dimensional fluorescence image is obtained by manipulating laser light on a sample, detecting the fluorescence intensity at each location with a photodetector (56), and plotting the fluorescence intensity and the obtained position information on a computer. Can do. In this case, the microscope is provided with a scanning mechanism for scanning a desired condensing position with a laser beam. For example, a sample placed on the stage (55) may be moved, or a movable mirror ( The laser beam may be scanned using a galvanometer mirror or the like.

このような構成をとる二光子励起蛍光顕微鏡は光軸方向に高分解能の像を得ることができるが、共焦点ピンホール板を用いることで、面内、光軸方向共にさらに分解能をあげることができる。   A two-photon excitation fluorescence microscope having such a configuration can obtain a high-resolution image in the optical axis direction. However, by using a confocal pinhole plate, the resolution can be further improved in both the in-plane and optical axis directions. it can.

このように用いられる二光子蛍光材料は、被分析物の染色、または被分析物に分散させることで使用することができ、工業用途のみならず、生体細胞等の三次元画像マイクロイメージングにも用いることができる。また生体適合性のポリマーと混合することで光線力学的治療法(PDT)における光感受性材料として用いることも可能である。   The two-photon fluorescent material used in this way can be used by staining an analyte or by dispersing it in the analyte, and is used not only for industrial use but also for three-dimensional image microimaging of living cells and the like. be able to. It can also be used as a photosensitive material in photodynamic therapy (PDT) by mixing with a biocompatible polymer.

二光子励起蛍光顕微鏡の公知文献としては特開平9−230246が挙げられる。たとえば走査型蛍光顕微鏡は、所望の大きさに拡大されたコリメート光を発するレーザー照射光学系と、複数の集光素子が形成された基板とを備え、該集光素子の集光位置が対物レンズ系の像位置に一致するように配され、かつ、前記の集光素子が形成された基板と対物レンズ系との間に、長波長を透過し短波長を反射するビームスプリッタが配され、標本面で多光子吸収による蛍光を発生させることを特徴とするものである。このような構成により、多光子吸収そのものの非線形効果を利用して、光軸方向の高分解能を得ることができる。加えて、共焦点ピンホール板を用いれば、さらなる高分解能(面内、光軸方向共)が得られる。このような二光子光学素子は上述の光制御素子と全く同様に本発明の高い二光子吸収能を有した材料、薄膜、もしくは光硬化性樹脂等に分散させた固体物を光学素子として用いる事が可能である。   Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-230246 is a well-known document of a two-photon excitation fluorescence microscope. For example, a scanning fluorescent microscope includes a laser irradiation optical system that emits collimated light expanded to a desired size, and a substrate on which a plurality of condensing elements are formed. A beam splitter that transmits a long wavelength and reflects a short wavelength is disposed between the substrate on which the light condensing element is formed and the objective lens system, so as to coincide with the image position of the system. The surface is characterized by generating fluorescence by multiphoton absorption. With such a configuration, it is possible to obtain high resolution in the optical axis direction by utilizing the nonlinear effect of multiphoton absorption itself. In addition, if a confocal pinhole plate is used, higher resolution (both in-plane and in the optical axis direction) can be obtained. Such a two-photon optical element uses, as the optical element, a solid material dispersed in a material having a high two-photon absorption ability, a thin film, or a photocurable resin of the present invention, just like the above-described light control element. Is possible.

本発明の二光子吸収材料は二光子励起レーザー走査顕微鏡をはじめとする二光子励起蛍光を検出する装置への適用が可能である。しかも、従来の二光子励起蛍光材料に比較し、大きな二光子吸収断面積を有しているので、低濃度で高い二光子吸収(発光)特性を発揮する。従って、本発明によれば、高感度な二光子吸収材料が得られるだけでなく、材料に照射する光の強度を強くする必要がなくなり、材料の劣化、破壊を抑制することができ、材料中の他成分の特性に対する悪影響も低下させることができる。同様に生体への適用をする場合でも、照射する光の強度を下げることができるため、生体へのダメージが低減可能となる。   The two-photon absorption material of the present invention can be applied to a device for detecting two-photon excitation fluorescence such as a two-photon excitation laser scanning microscope. Moreover, since it has a larger two-photon absorption cross-sectional area than conventional two-photon excitation fluorescent materials, it exhibits high two-photon absorption (emission) characteristics at a low concentration. Therefore, according to the present invention, not only a highly sensitive two-photon absorption material can be obtained, but there is no need to increase the intensity of light applied to the material, and deterioration and destruction of the material can be suppressed. The adverse effect on the properties of other components can also be reduced. Similarly, even when applied to a living body, since the intensity of light to be irradiated can be lowered, damage to the living body can be reduced.

(光線力学療法)
光線力学療法(Photodynamic Therapy : PDT)は、ヒト医学においてはすでに一部の早期悪性腫瘍に対して臨床応用が行われている治療法である。
(Photodynamic therapy)
Photodynamic therapy (PDT) is a treatment that has already been clinically applied to some early malignant tumors in human medicine.

光感受性物質(二光子吸収材料)を腫瘍細胞や腫瘍組織内の新生血管の内皮細胞内に取り込ませて、患部にレーザー光が照射されることにより、活性酸素を発生させる。この活性酸素により、腫瘍細胞や組織が傷害を受けて腫瘍が消失すると考えられている。PDTは、この光線力学的反応を利用した治療法であり、PDTはそれ自身毒性が低い光感受性物質と低出力のレーザー光を使用するため、生体への負担が少ないのが特徴である。また、この光感受性物質が二光子吸収材料であって用いる光の波長が生体を透過する程度の長波長である場合、生体への負担はなお一層低減される。治療法としては腫瘍の画像診断を行い、腫瘍の位置と大きさを確認する。腫瘍全体にレーザー光を照射できるように、CT画像をもとにして腫瘍にファイバーを設置し、レーザー光を照射する。   A photosensitive substance (two-photon absorbing material) is taken into tumor cells and endothelial cells of new blood vessels in the tumor tissue, and active oxygen is generated by irradiating the affected area with laser light. This active oxygen is thought to cause tumor cells and tissues to be damaged and the tumor to disappear. PDT is a treatment method that uses this photodynamic reaction, and PDT uses a photosensitizer and low-power laser light that are low in toxicity, and is characterized by a low burden on the living body. In addition, when the photosensitive substance is a two-photon absorption material and the wavelength of light used is a long wavelength that can be transmitted through the living body, the burden on the living body is further reduced. As a treatment method, image diagnosis of the tumor is performed, and the position and size of the tumor are confirmed. In order to irradiate the entire tumor with laser light, a fiber is placed on the tumor based on the CT image, and laser light is irradiated.

外科的療法では身体を切開してさらに腫瘍を手術によって摘出するため、身体の機能や形態を損なってしまうことがあるが、PDTの場合、可能な限り正常組織を温存して治療できるメリットがある。   In surgical therapy, the body is incised and the tumor is removed by surgery, so the function and form of the body may be impaired. In the case of PDT, there is an advantage that normal tissue can be preserved as much as possible. .

本発明の二光子吸収材料はそれそのもの単独もしくは各種の樹脂との混合の薄膜、あるいはバルクで種々のデバイスへの応用が可能である。   The two-photon absorption material of the present invention can be applied to various devices by itself or in a thin film mixed with various resins, or in bulk.

例えば、光ディスクでは上記薄膜が基板と接しており、その基板材料はポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ガラス等である。また、積層する場合であれば、中間層(仕切層)に該薄膜表面が接している。中間層の具体例としてはポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタレートまたはセロファンフィルムなどのプラスチック製のフィルムまたは種々の光硬化樹脂等が挙げられる。   For example, in an optical disc, the thin film is in contact with a substrate, and the substrate material is polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyester, polyvinyl alcohol, glass or the like. In the case of stacking, the surface of the thin film is in contact with the intermediate layer (partition layer). Specific examples of the intermediate layer include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, plastic films such as polyethylene terephthalate or cellophane film, and various photo-curing resins.

次に、各種光学デバイス、光造形デバイスに応用するにしても、各種樹脂に混合されているか、光硬化樹脂に混合され用いる。
従って、本発明の二光子吸収材料の使用要件としては、該材料が各種樹脂、またはガラスに混合されているか、二光子吸収材料層界面が各種樹脂、またはガラスに接していることである。
Next, even when applied to various optical devices and optical modeling devices, they are mixed with various resins or mixed with a photocurable resin.
Accordingly, the use requirement of the two-photon absorption material of the present invention is that the material is mixed with various resins or glass, or the interface of the two-photon absorption material layer is in contact with various resins or glass.

言い換えれば、本発明の二光子吸収材料はミクロレベル、又はマクロレベルで各種樹脂、又はガラスに接している構成となっている。
本発明の二光子吸収材料について述べる。
本発明の二光子吸収材料は、1)非環状で末端の少なくとも一つが電子供与基で修飾されたパイ電子共役系からなる二光子吸収化合物と、2)イオン化ポテンシャルが該二光子吸収化合物より大きな電子吸引性化合物の両所を少なくとも含有して構成される。
In other words, the two-photon absorption material of the present invention is in contact with various resins or glass at the micro level or the macro level.
The two-photon absorption material of the present invention will be described.
The two-photon absorption material of the present invention includes: 1) a two-photon absorption compound comprising a pi-electron conjugated system in which at least one terminal is modified with an electron donating group; and 2) an ionization potential is larger than that of the two-photon absorption compound. It comprises at least both of the electron-withdrawing compound.

該二光子吸収化合物は、(電子供与基)−(パイ電子共役基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかが好ましく、電子供与性が大きいほどその増感効果が大きくなることから、(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかであり、該電子供与基がアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基のいずれかであることがより好ましい。   The two-photon absorption compound has an (electron donating group)-(pi electron conjugated group) structure, or (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure, or (electron donating group)-( Any one of the structures of pi electron conjugated group- (electron withdrawing group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) is preferable, and the sensitizing effect increases as the electron donating property increases. Group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure or (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron withdrawing group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure More preferably, the electron donor group is any one of an alkoxy group, an alkylthio group, a dialkylamino group, and a diarylamino group.

本発明の増感現象は、該二光子吸収化合物の電子供与基部と該電子吸引性化合物の電子吸引部との電子的な相互作用により得られ、より大きな相互作用が得られる両者の電子状態として、イオン化ポテンシャルが該二光子吸収化合物より該電子吸引性化合物の大なることがが好ましい。   The sensitization phenomenon of the present invention is obtained by electronic interaction between the electron donating group part of the two-photon absorption compound and the electron withdrawing part of the electron-withdrawing compound, and the both electronic states that can obtain a larger interaction are obtained. It is preferable that the ion-withdrawing compound is larger in ionization potential than the two-photon absorption compound.

該電子吸引性化合物は、シアノ、ハロゲン、モノ-、ジ-又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N-(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基等の電子吸引基を有する化合部及び有機カチオン化合物のいずれかが好ましく、電子吸引性が大きいほどその増感効果が大きくなることから、ニトロ基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、アミニウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物のいずれかであることがより好ましい。   The electron withdrawing compound includes cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group, etc. Either a compound having an electron-withdrawing group or an organic cation compound is preferable, and the greater the electron-withdrawing property, the greater the sensitizing effect. Therefore, a compound having a nitro group, a compound having a cyano group, an aminium salt compound, and pyridinium More preferably, it is any of salt compounds.

本発明に適用できる代表的な二光子吸収化合物例としては以下のものが挙げられる。   Examples of typical two-photon absorption compounds applicable to the present invention include the following.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中X1 、X2 はそれぞれ独立にその少なくとも一方が電子供与基で置換されているアリール基又ヘテロ環基を表し、Yは酸素原子、硫黄原子またはシアノ基、カルボキシル基を含む原子団を表す。
式中R1、R5は水素又はメチレン基で、該メチレン基は互いに結合し、環を形成している。R2〜R4、R6〜R8は各々水素原子または置換基を表し、R1〜R4及びR5〜R8のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、同一でも異なってもよい。
m、nは0から2の整数を表す。
In the formula, X1 and X2 each independently represents an aryl group or heterocyclic group, at least one of which is substituted with an electron donating group, and Y represents an atomic group containing an oxygen atom, a sulfur atom, a cyano group or a carboxyl group.
In the formula, R1 and R5 are hydrogen or a methylene group, and the methylene groups are bonded to each other to form a ring. R2 to R4 and R6 to R8 each represent a hydrogen atom or a substituent, and some of R1 to R4 and R5 to R8 may be bonded to each other to form a ring, and n and m are 2 or more. May be the same or different.
m and n represent an integer of 0 to 2.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、Z1、Z2はそれぞれ独立にその少なくとも一方が電子供与基で置換されている5または6員環を形成する原子群を表し、Yは酸素原子、硫黄原子またはシアノ基、カルボキシル基を含む原子団を表す。式中R、Rは水素又はメチレン基で、該メチレン基は互いに結合し、環を形成している。R〜R、R〜R10は各々水素原子または置換基を表し、R〜R及びR〜R10のうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、同一でも異なってもよい。R11、R12はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、m、nは0から2の整数を表す。 In the formula, Z1 and Z2 each independently represent an atomic group forming a 5- or 6-membered ring, at least one of which is substituted with an electron donating group, and Y includes an oxygen atom, a sulfur atom, a cyano group, or a carboxyl group Represents an atomic group. In the formula, R 1 and R 6 are hydrogen or a methylene group, and the methylene groups are bonded to each other to form a ring. R 2 ~R 5, R 7 ~R 10 each represent a hydrogen atom or a substituent, may form a ring number is bound to each other of R 1 to R 5 and R 7 to R 10, When n and m are 2 or more, they may be the same or different. R 11 and R 12 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group or a heterocyclic group, and m and n each represents an integer of 0 to 2.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

一般式中、Xは5員または6員の含窒素複素環を形成する原子群を表わし、Yは5員または6員環を形成する原子群を表わし、Zはアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはヘテロ環基を表す。
、R、R、Rはそれぞれ独立に、水素原子、または置換基を表し、R、R、R、Rのうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよい。nおよびmはそれぞれ独立に1〜4の整数を表し、nおよびmが2以上の場合、複数個のR、R、RおよびRは同一でもそれぞれ異なってもよい。
In the general formula, X represents an atomic group that forms a 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic ring, Y represents an atomic group that forms a 5-membered or 6-membered ring, and Z represents an alkyl group, an alkenyl group, or an aryl group. Or a heterocyclic group.
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and some of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are bonded to each other to form a ring. May be. n and m each independently represent a 1-4 integer, if n and m is 2 or more, plural R 1, R 2, R 3 and R 4 may be the same or different.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R〜Rは、それぞれ同一又は相異なって、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基又は炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、R及びR10は、それぞれ同一又は相異なって、ピリジル基を示し、nは1〜4の整数を示す。 In the formula, R 1 to R 8 are the same or different and each represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and R 9 and R 10 are the same or Differently, it represents a pyridyl group, and n represents an integer of 1 to 4.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中X、Xはそれぞれ独立にその少なくとも一方が電子供与基で置換されているアリール基又ヘテロ環基を表し、R〜Rは各々水素原子または置換基を表し、R〜Rのうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、複数個のR〜Rは同一でも異なってもよく、nおよびmは各々1〜4の整数を表す。 In the formula, X 1 and X 2 each independently represent an aryl group or heterocyclic group, at least one of which is substituted with an electron donating group, R 1 to R 4 each represents a hydrogen atom or a substituent, and R 1 to Some of R 4 may be bonded to each other to form a ring. When n and m are 2 or more, a plurality of R 1 to R 4 may be the same or different, and n and m are each The integer of 1-4 is represented.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中X、Xはそれぞれ独立にその少なくとも一方が電子供与基で置換されているアリール基又ヘテロ環基を表し、R〜Rは各々水素原子または置換基を表し、R〜Rのうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、複数個のR〜Rは同一でも異なってもよく、nおよびmは各々1〜4の整数を表す。 In the formula, X 1 and X 2 each independently represent an aryl group or heterocyclic group, at least one of which is substituted with an electron donating group, R 1 to R 4 each represents a hydrogen atom or a substituent, and R 1 to Some of R 4 may be bonded to each other to form a ring. When n and m are 2 or more, a plurality of R 1 to R 4 may be the same or different, and n and m are each The integer of 1-4 is represented.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中Arは置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基を表し、X、Xはそれぞれ独立にその少なくとも一方が電子供与基で置換されているアリール基又ヘテロ環基を表し、R〜Rは各々水素原子または置換基を表し、R〜Rのうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、複数個のR〜Rは同一でも異なってもよく、nおよびmは各々1〜4の整数を表す。 In the formula, Ar represents a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene, and X 1 and X 2 each independently represents an aryl group or a heterocyclic ring, at least one of which is substituted with an electron donating group represents a group, R 1 to R 4 each represent a hydrogen atom or a substituent, they may form a ring some of R 1 to R 4 each other, if n and m are 2 or more The plurality of R 1 to R 4 may be the same or different, and n and m each represent an integer of 1 to 4.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

下記一般式で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料。   A two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula.

式中Arは置換若しくは無置換の、ビチオフェン、トリフェニルアミン、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、ベンゾチアジアゾールから選ばれる二価基であり、Rはそれぞれ独立に水素原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のフェニル基である。 In the formula, Ar is a substituted or unsubstituted divalent group selected from bithiophene, triphenylamine, fluorene, naphthalene, anthracene, and benzothiadiazole, R 1 is independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, A substituted or unsubstituted phenyl group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

下記一般式で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料。   A two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula.

式中、Arは置換基を有しても良い芳香族炭化水素基もしくは複素環基の二価基をArは置換基を有してもよい芳香族炭化水素基、複素環基の二価基もしくは単結合を表し、mは0または1を表す。 In the formula, Ar 1 is a divalent group of an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group which may have a substituent, and Ar 2 is a divalent group of an aromatic hydrocarbon group or a heterocyclic group which may have a substituent. Represents a valent group or a single bond, and m represents 0 or 1.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、Ar、Ar及びArは置換または無置換の芳香族炭化水素基の二価基を表し、Arは置換または無置換の芳香族炭化水素基を表し、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアルコキシ基、もしくは置換または無置換のアルキルチオ基から選択される基を表す。m及びnはそれぞれ独立に0から2までの整数であって、nは0または1である。 In the formula, Ar 1 , Ar 3 and Ar 4 represent a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, Ar 2 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, and R 1 and R 2 Each independently represents a group selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. m and n are each independently an integer of 0 to 2, and n is 0 or 1.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中R、Rは水素又はメチレン基で、該メチレン基は互いに結合し、環を形成している。R〜R、R〜Rは各々水素原子または置換基を表し、R〜R及びR〜Rのうちのいくつかが互いに結合して環を形成してもよく、nおよびmが2以上の場合、同一でも異なってもよい。X、X、Yは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基、ジアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基を表し、X、Xの少なくとも一方が電子供与基を表し、m、nは0から2の整数を表す。
本発明でいう電子供与基とは、分子の特定の位置について、炭素原子よりも電子密度を増加させる効果を持つ性質の置換基を電子供与性基と呼び、代表的なものとして、それぞれ置換または未置換のアルコキシ基、アルキルチオ基、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基、アリールアミノ基、ジアリールアミノ基が挙げられる。
In the formula, R 1 and R 5 are hydrogen or a methylene group, and the methylene groups are bonded to each other to form a ring. R 2 to R 4 and R 6 to R 8 each represent a hydrogen atom or a substituent, and some of R 1 to R 4 and R 6 to R 8 may be bonded to each other to form a ring; When n and m are 2 or more, they may be the same or different. X 1 , X 2 and Y represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an amino group, a dialkylamino group and a diarylamino group, at least one of X 1 and X 2 represents an electron donating group, and m and n are Represents an integer from 0 to 2.
The electron donating group as used in the present invention refers to a substituent having the effect of increasing the electron density as compared with a carbon atom at a specific position of a molecule as an electron donating group. Examples thereof include an unsubstituted alkoxy group, an alkylthio group, an amino group, an alkylamino group, a dialkylamino group, an arylamino group, and a diarylamino group.

本発明に適用できる代表的な電子吸引性化合物例としては以下のものが挙げられる。   Examples of typical electron-withdrawing compounds applicable to the present invention include the following.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、Rはシアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基を表し、R,Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表わす。 In the formula, R 1 and R 2 are cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, Represents a substituted or unsubstituted amino group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rは水素原子、シアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表し、R、Rはシアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基を表わす。 In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are a hydrogen atom, cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl , Formyl, sulfonyl, nitro, ester group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted alkylthio group, substituted or unsubstituted amino group R 5 and R 6 represent a cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group. Represent.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rはシアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル、アミノ基を表わし、Rは置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表わす。 In which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, Represents a sulfonyl, nitro, ester or amino group, and R 3 represents a substituted or unsubstituted alkyl group or a substituted or unsubstituted aryl group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rはシアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基を表わす。 In which R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, Represents a sulfonyl, nitro or ester group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、Rはシアノ、ハロゲン、モノ−、ジ-又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基を表し、R,Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表わす。 In which R 1 and R 2 are cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, Represents a substituted or unsubstituted amino group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rは水素原子、シアノ、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表わす。 In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are a hydrogen atom, cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl , Formyl, sulfonyl, nitro, ester group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted alkylthio group, substituted or unsubstituted amino group Represent.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rは水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、Lは二値の連結基を表し、Xはカウンターイオンを表わす。 In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, L represents a binary linking group, and X represents a counter ion. Represents.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、R、Rは水素原子、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表し、Xはカウンターイオンを表わす。
Yは、−O−、−S−、−CR−、−NR−のいずれかで、R、R、Rは置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表わす。
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are a hydrogen atom, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl , Sulfonyl, nitro, ester group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted aryl group, substituted or unsubstituted alkoxy group, substituted or unsubstituted alkylthio group, substituted or unsubstituted amino group, X represents a counter ion.
Y is any of —O—, —S—, —CR 5 R 6 —, —NR 7 —, wherein R 5 , R 6 , and R 7 are substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted aryls. Represents a group.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

式中、R、R、Rは水素原子、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基を表し、R、R、R、Rは水素原子、ハロゲン、モノ−、ジ−又はトリ−ハロゲン化アルキル、アミド、N−(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基、置換または無置換のアルキル基、置換または無置換のアリール基、置換または無置換のアルコキシ基、置換または無置換のアルキルチオ基、置換または無置換のアミノ基を表し、Lは二値の連結基を表し、Xはカウンターイオンを表わす。 In the formula, R 1 , R 2 , and R 3 represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, and a substituted or unsubstituted aryl group, and R 4 , R 5 , R 6 , and R 7 are a hydrogen atom, halogen, Mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group, substituted or unsubstituted alkyl group, substituted or unsubstituted An aryl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, a substituted or unsubstituted amino group, L represents a binary linking group, and X represents a counter ion.

未置換のアルキル基、および未置換のアルコキシ基中のアルキル基としては、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基があげられ、置換アルキル基、および置換アルコキシ基中の置換アルキル基としては、2−ヒドロキシエチル基、3−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシプロピル基等のヒドロキシ置換アルキル基;カルボキシメチル基、2−カルボキシエチル基、3−カルボキシプロピル基等のカルボキシ置換アルキル基;2−シアノエチル基、シアノメチル基などのシアノ置換アルキル基;2−アミノエチル基などのアミノ置換アルキル基;2−クロロエチル基、3−クロロプロピル基、2−クロロプロピル基、2,2,2−トリフルオロエチル基などのハロゲン原子置換アルキル基;ベンジル基、p−クロロベンジル基、2−フェニルエチル基などのフェニル置換アルキル基;2−メトキシエチル基、2−エトキシエチル基、2−(n)プロポキシエチル基、2−(iso)プロポキシエチル基、2−(n)ブトキシエチル基、2−(iso)ブトキシエチル基、2−(2−エチルヘキシルオキシ)エチル基、3−メトキシプロピル基、4−メトキシブチル基、2−メトキシプロピル基等のアルコキシ置換アルキル基;2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−(2−エトキシエトキシ)エチル基、2−(2−(n)プロポキシエトキシ)エチル基、2−(2−(iso)プロポキシエトキシ)エチル基、2−(2−(n)ブトキシエトキシ)エチル基、2−(2−(iso)ブトキシエトキシ)エチル基、2−{2−(2−エチルヘキシルオキシ)エトキシ}エチル基等のアルコキシアルコキシ置換アルキル基;アリルオキシエチル基、2−フェノキシエチル基、2−ベンジルオキシエチル基等の置換アルキル基;2−アセチルオキシエチル基、2−プロピオニルオキシエチル基、2−(n)ブチリルオキシエチル基、2−(iso)ブチリルオキシエチル基、2−トリフルオロアセチルオキシエチル基等のアシルオキシ置換アルキル基;メトキシカルボニルメチル基、エトキシカルボニルメチル基、(n)プロポキシカルボニルメチル基、(iso)プロポキシカルボニルメチル基、(n)ブトキシカルボニルメチル基、(iso)ブトキシカルボニルメチル基、2−エチルヘキシルオキシカルボニルメチル基、ベンジルオキシカルボニルメチル基、フルフリルオキシカルボニルメチル基、テトラヒドロフルフリルオキシカルボニルメチル基、2−メトキシカルボニルエチル基、2−エトキシカルボニルエチル基、2−(n)プロポキシカルボニルエチル基、2−(iso)プロポキシカルボニルエチル基、2−(n)ブトキシカルボニルエチル基、2−(iso)ブトキシカルボニルエチル基、2−(2−エチルヘキシルオキシカルボニル)エチル基、2−ベンジルオキシカルボニルエチル基、2−フルフリルオキシカルボニルエチル基等の置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル置換アルキル基;2−メトキシカルボニルオキシエチル基、2−エトキシカルボニルオキシエチル基、2−(n)プロポキシカルボニルオキシエチル基、2−(iso)プロポキシカルボニルオキシエチル基、2−(n)ブトキシカルボニルオキシエチル基、2−(iso)ブトキシカルボニルオキシエチル基、2−(2−エチルヘキシルオキシカルボニルオキシ)エチル基、2−ベンジルオキシカルボニルオキシエチル基、2−フルフリルオキシカルボニルオキシエチル基等の置換もしくは非置換のアルコキシカルボニルオキシ置換アルキル基;フルフリル基、テトラヒドロフルフリル基等のヘテロ環置換アルキル基等があげられる。
また、シクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
Examples of the unsubstituted alkyl group and the alkyl group in the unsubstituted alkoxy group include a linear or branched alkyl group. The substituted alkyl group and the substituted alkyl group in the substituted alkoxy group include 2 -Hydroxy-substituted alkyl groups such as hydroxyethyl group, 3-hydroxypropyl group, 4-hydroxybutyl group and 2-hydroxypropyl group; carboxy-substituted alkyl groups such as carboxymethyl group, 2-carboxyethyl group and 3-carboxypropyl group Cyano-substituted alkyl groups such as 2-cyanoethyl group and cyanomethyl group; amino-substituted alkyl groups such as 2-aminoethyl group; 2-chloroethyl group, 3-chloropropyl group, 2-chloropropyl group, 2,2,2- Halogen atom-substituted alkyl groups such as trifluoroethyl group; benzyl group, p-chloro Phenyl-substituted alkyl groups such as benzyl group and 2-phenylethyl group; 2-methoxyethyl group, 2-ethoxyethyl group, 2- (n) propoxyethyl group, 2- (iso) propoxyethyl group, 2- (n) Alkoxy-substituted alkyl groups such as butoxyethyl group, 2- (iso) butoxyethyl group, 2- (2-ethylhexyloxy) ethyl group, 3-methoxypropyl group, 4-methoxybutyl group, 2-methoxypropyl group; (2-methoxyethoxy) ethyl group, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl group, 2- (2- (n) propoxyethoxy) ethyl group, 2- (2- (iso) propoxyethoxy) ethyl group, 2- (2- (n) butoxyethoxy) ethyl group, 2- (2- (iso) butoxyethoxy) ethyl group, 2- {2- (2-ethylhexyl) Xoxy) alkoxyalkoxy-substituted alkyl groups such as ethoxy} ethyl group; substituted alkyl groups such as allyloxyethyl group, 2-phenoxyethyl group, 2-benzyloxyethyl group; 2-acetyloxyethyl group, 2-propionyloxyethyl group , 2- (n) butyryloxyethyl group, 2- (iso) butyryloxyethyl group, 2-trifluoroacetyloxyethyl group and other acyloxy-substituted alkyl groups; methoxycarbonylmethyl group, ethoxycarbonylmethyl group, (n ) Propoxycarbonylmethyl group, (iso) propoxycarbonylmethyl group, (n) butoxycarbonylmethyl group, (iso) butoxycarbonylmethyl group, 2-ethylhexyloxycarbonylmethyl group, benzyloxycarbonylmethyl group, furfuryloxycarbonyl Methyl group, tetrahydrofurfuryloxycarbonylmethyl group, 2-methoxycarbonylethyl group, 2-ethoxycarbonylethyl group, 2- (n) propoxycarbonylethyl group, 2- (iso) propoxycarbonylethyl group, 2- (n) Substituted or unsubstituted butoxycarbonylethyl group, 2- (iso) butoxycarbonylethyl group, 2- (2-ethylhexyloxycarbonyl) ethyl group, 2-benzyloxycarbonylethyl group, 2-furfuryloxycarbonylethyl group, etc. Alkoxycarbonyl-substituted alkyl group; 2-methoxycarbonyloxyethyl group, 2-ethoxycarbonyloxyethyl group, 2- (n) propoxycarbonyloxyethyl group, 2- (iso) propoxycarbonyloxyethyl group, 2- (n) butoxyca Substitution of bonyloxyethyl group, 2- (iso) butoxycarbonyloxyethyl group, 2- (2-ethylhexyloxycarbonyloxy) ethyl group, 2-benzyloxycarbonyloxyethyl group, 2-furfuryloxycarbonyloxyethyl group, etc. Or an unsubstituted alkoxycarbonyloxy-substituted alkyl group; a heterocyclic-substituted alkyl group such as a furfuryl group or a tetrahydrofurfuryl group;
Examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.

アルキル基およびアルコキシ基中のアルキル基の具体例としては、例えば、次のものが挙げられる。なお、これらのアルキル基は、ハロゲン原子等の置換基で置換されていてもよい。メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、イソアミル基、2−メチルブチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2−エチルブチル基、n−ヘプチル基、2−メチルヘキシル基、3−メチルヘキシル基、4−メチルヘキシル基、5−メチルヘキシル基、2−エチルペンチル基、3−エチルペンチル基、n−オクチル基、2−メチルヘプチル基、3−メチルヘプチル基、4−メチルヘプチル基、5−メチルヘプチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基等の一級アルキル基;イソプロピル基、sec−ブチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−メチルヘプチル基、1−エチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、1−メチルヘキシル基、1−エチルヘプチル基、1−プロピルブチル基、1−イソプロピル−2−メチルプロピル基、1−エチル−2−メチルブチル基、1−プロピル−2−メチルプロピル基、1−メチルヘプチル基、1−エチルヘキシル基、1−プロピルペンチル基、1−イソプロピルぺンチル基、1−イソプロピル−2−メチルブチル基、1−イソプロピル−3−メチルブチル基、1−メチルオクチル基、1−エチルヘプチル基、1−プロピルヘキシル基、1−イソブチル−3−メチルブチル基等の二級アルキル基;tert−ブチル基、tert−ヘキシル基、tert−アミル基、tert−オクチル基等の三級アルキル基;シクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基、4−エチルシクロヘキシル基、4−tert−ブチルシクロヘキシル基、4−(2−エチルヘキシル)シクロヘキシル基、ボルニル基、イソボルニル基、アダマンタン基等のシクロアルキル基等が挙げられる。
またアリ−ル基としてはフェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、ジ(tert-ブチル)フェニル基、ブチルフェニル基、メトキシフェニル基、ジメトキシフェニル基、トリメトキシフェニル基、ブトキシフェニル基などが挙げられ、またこれらのアリ−ル基はハロゲン等の置換基で置換されていてもよい。
Specific examples of the alkyl group in the alkyl group and the alkoxy group include the following. In addition, these alkyl groups may be substituted with a substituent such as a halogen atom. Methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, isobutyl group, n-pentyl group, neopentyl group, isoamyl group, 2-methylbutyl group, n-hexyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl Group, 4-methylpentyl group, 2-ethylbutyl group, n-heptyl group, 2-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 5-methylhexyl group, 2-ethylpentyl group, 3- Ethylpentyl group, n-octyl group, 2-methylheptyl group, 3-methylheptyl group, 4-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group, n-nonyl group, n- Primary alkyl group such as decyl group, n-dodecyl group; isopropyl group, sec-butyl group, 1-ethylpropyl group, 1-methylbutyl group, , 2-dimethylpropyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1-ethyl-2-methylpropyl group, 1-methylhexyl group, 1-ethylheptyl group, 1-propylbutyl group, 1-isopropyl-2-methylpropyl group, 1-ethyl-2-methylbutyl group, 1-propyl-2-methylpropyl group, 1-methylheptyl group, 1-ethylhexyl Group, 1-propylpentyl group, 1-isopropylpentyl group, 1-isopropyl-2-methylbutyl group, 1-isopropyl-3-methylbutyl group, 1-methyloctyl group, 1-ethylheptyl group, 1-propylhexyl group Secondary alkyl groups such as 1-isobutyl-3-methylbutyl group; tert-butyl group, tert-hexyl group, Tertiary alkyl groups such as ert-amyl group and tert-octyl group; cyclohexyl group, 4-methylcyclohexyl group, 4-ethylcyclohexyl group, 4-tert-butylcyclohexyl group, 4- (2-ethylhexyl) cyclohexyl group, bornyl And cycloalkyl groups such as an isobornyl group and an adamantane group.
The aryl group includes phenyl, methylphenyl, dimethylphenyl, trimethylphenyl, ethylphenyl, tert-butylphenyl, di (tert-butyl) phenyl, butylphenyl, methoxyphenyl, and dimethoxy. Examples thereof include a phenyl group, a trimethoxyphenyl group, and a butoxyphenyl group, and these aryl groups may be substituted with a substituent such as halogen.

以下に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら実施例によって制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples unless it exceeds the gist.

下記(化1)の二光子吸収化合物と(化2)の電子吸引性化合物のTHF溶液を作製した。各溶液を10/0、8/2、6/4、4/6、2/8、0/10の割合で混合し(溶液中のトータル分子数は一定)、下記の二光子吸収断面積の評価方法により、その二光子吸収断面積を測定した。Z−scan測定法の透過率変化の波形を図9に、二光子吸収断面積の測定結果を図10に、その増感係数を(表1)に示す。
尚、増感係数とは、二光子吸収化合物と電子吸引性化合物の混合系で最も大きく得られた二光子吸収断面積を二光子吸収化合物単独の二光子吸収断面積で割ったもので、1以上であれば増感効果が得られたことを示す。
A THF solution of the following two-photon absorption compound (Chemical Formula 1) and the electron-withdrawing compound (Chemical Formula 2) was prepared. Each solution is mixed at a ratio of 10/0, 8/2, 6/4, 4/6, 2/8, 0/10 (the total number of molecules in the solution is constant), and the following two-photon absorption cross section The two-photon absorption cross section was measured by the evaluation method. The waveform of the transmittance change in the Z-scan measurement method is shown in FIG. 9, the measurement result of the two-photon absorption cross section is shown in FIG. 10, and the sensitization coefficient is shown in (Table 1).
The sensitization coefficient is obtained by dividing the two-photon absorption cross section obtained most in the mixed system of the two-photon absorption compound and the electron-withdrawing compound by the two-photon absorption cross-section of the two-photon absorption compound alone. If it is above, it shows that the sensitization effect was acquired.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(実施例2)〜(実施例4)
実施例1において、(A−1)の電子吸引性化合物のかわりに、それぞれ(A−2)、(A−3)、(A−4)とし、実施例1同様の評価をおこなった。二光子吸収断面積の測定結果を図11、図12、図13に、その増感係数を(表1)に示す。
(Example 2) to (Example 4)
In Example 1, instead of the electron-withdrawing compound (A-1), (A-2), (A-3), and (A-4) were used, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The measurement results of the two-photon absorption cross section are shown in FIG. 11, FIG. 12, and FIG. 13, and the sensitization coefficients are shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(実施例5)〜(実施例7)
実施例1において、
(Example 5) to (Example 7)
In Example 1,

(化T−1)の二光子吸収化合物のかわりに、それぞれ(化T−2)、(化T−3)、(化T−4)とし、実施例1同様の評価をおこなった。二光子吸収断面積の測定結果を図14、図15、図16に、その増感係数を(表1)に示す。   Instead of the two-photon absorption compound of (Chemical T-1), (Chemical T-2), (Chemical T-3), and (Chemical T-4) were used, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The measurement results of the two-photon absorption cross section are shown in FIGS. 14, 15, and 16, and the sensitization coefficients are shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(実施例8)〜(実施例12)
実施例1において、(化A−1)の電子吸引性化合物のかわりに、それぞれ(化A−5)、(化A−6)、(化A−7)、(化A−8)、(化A−9)とし、実施例1同様の評価をおこなった。その増感係数を(表1)に示す。
(Example 8) to (Example 12)
In Example 1, instead of the electron-withdrawing compound of (Chemical A-1), (Chemical A-5), (Chemical A-6), (Chemical A-7), (Chemical A-8), ( The same evaluation as in Example 1 was performed. The sensitization coefficient is shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(実施例13〜実施例19)
実施例1において、(化T−1)の二光子吸収化合物のかわりに、それぞれ(化T−5)、(化T−6)、(化T−7)、(化T−8)、(化T−9)、(化T−10)、(化T−11)とし、実施例1同様の評価をおこなった。その増感係数を(表1)に示す。
(Example 13 to Example 19)
In Example 1, instead of the two-photon absorption compound of (Chemical T-1), (Chemical T-5), (Chemical T-6), (Chemical T-7), (Chemical T-8), ( Evaluation was made in the same manner as in Example 1 with Chemical Formula T-9), Chemical Formula T-10, and Chemical Formula T-11. The sensitization coefficient is shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(比較例1〜3)
実施例1において、(化T−1)の二光子吸収化合物のかわりに、電子供与性化合物(化T−12)とし、実施例1同様の評価をおこなった。その増感係数を(表1)に示す。
(Comparative Examples 1-3)
In Example 1, instead of the two-photon absorption compound of (Chemical T-1), an electron donating compound (Chemical T-12) was used, and the same evaluation as in Example 1 was performed. The sensitization coefficient is shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(比較例4)
実施例1において、(化A−1)の電子吸引性化合物のかわりに、それぞれ電子供与性化合物(化D−1)、(化D−2)、および上記二光子吸収化合物(化T−2)とし、実施例1同様の評価をおこなった。二光子吸収断面積の測定結果を図17、図18、図19に、その増感係数を(表1)に示す。
(Comparative Example 4)
In Example 1, instead of the electron-withdrawing compound of (Chemical A-1), the electron-donating compounds (Chemical D-1), (Chemical D-2), and the two-photon absorbing compound (Chemical T-2), respectively. And the same evaluation as in Example 1. The measurement results of the two-photon absorption cross section are shown in FIGS. 17, 18 and 19, and the sensitization coefficients are shown in (Table 1).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(評価結果) (Evaluation results)

Figure 2010217579
Figure 2010217579

上記結果で大きな増感効率が得られた二光子吸収化合物(化T−1)と電子吸引性化合物(化A−6)の相互作用を調べるため、二光子吸収化合物(化T−1)単独及び二光子吸収化合物(化T−1)と電子吸引性化合物(化A−6)の混合系(100/25 mol比)の膜の吸収スペクトルと膜の蛍光特性を評価し、それぞれ図20、(表2)に結果を示す。   In order to investigate the interaction between the two-photon absorption compound (Chemical T-1) and the electron-withdrawing compound (Chemical A-6), which obtained a large sensitization efficiency as a result, the two-photon absorption compound (Chemical T-1) alone was used. And the absorption spectrum of the mixed system (100/25 mol ratio) of the mixed system (100/25 mol ratio) of the two-photon absorption compound (Chemical T-1) and the electron withdrawing compound (Chemical A-6) and the fluorescence characteristics of the film, respectively, FIG. The results are shown in (Table 2).

Figure 2010217579
図20と表2の結果から、二光子吸収化合物(化T−1)と電子吸引性化合物(化A−6)の混合系では、二光子吸収化合物(化T−1)から電子吸引性化合物(化A−6)への電荷移動相互作用が生じていると考えられ、それが二光子吸収の増感現象を引き起こしていると想定できる。
二光子吸収化合物から電子吸引性化合物へ電子を与える場合、電子移動が効率良く起こるためには、二光子吸収化合物のイオン化ポテンシャルが、該電子吸引性化合物のイオン化ポテンシャルより低いことが好ましい。
Figure 2010217579
From the results of FIG. 20 and Table 2, in the mixed system of the two-photon absorption compound (Chemical T-1) and the electron withdrawing compound (Chemical A-6), the two-photon absorption compound (Chemical T-1) to the electron withdrawing compound It is considered that a charge transfer interaction with (Chemical A-6) occurs, and it can be assumed that this causes a sensitization phenomenon of two-photon absorption.
When electrons are supplied from the two-photon absorption compound to the electron-withdrawing compound, the ionization potential of the two-photon absorption compound is preferably lower than the ionization potential of the electron-withdrawing compound in order for electron transfer to occur efficiently.

実施例で用いた代表的な二光子吸収化合物、電子吸引性化合物、電子供与性化合物の光電子分光法(理研計器:AC−2)で測定したイオン化ポテンシャルの結果を(表3)に示す。二光子吸収の増感現象が効率良く得られる系では上記関係が満たされている。   Table 3 shows the results of ionization potentials measured by photoelectron spectroscopy (RIKEN Keiki: AC-2) of typical two-photon absorption compounds, electron-withdrawing compounds, and electron-donating compounds used in the examples. The above relationship is satisfied in a system in which the sensitization phenomenon of two-photon absorption can be obtained efficiently.

Figure 2010217579
Figure 2010217579

■ 非環状で末端の少なくとも一つが電子供与基で修飾されたパイ電子共役系からなる二光子吸収化合物と電子吸引性化合物を共存させることで二光子吸収能が増感される。
■ 二光子吸収化合物から電子吸引性化合物への電荷移動相互作用に起因することから、電荷移動が効率良く起こるためには、二光子吸収化合物のイオン化ポテンシャルが、電子吸引性化合物のイオン化ポテンシャルより低いことが好ましい。
■ 実施例18,19及び実施例17と比較例4の結果から、(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子。
(2) The two-photon absorption ability is sensitized by the coexistence of a two-photon absorption compound consisting of a pi-electron conjugated system which is acyclic and at least one of its ends is modified with an electron donating group.
■ Due to the charge transfer interaction from the two-photon absorption compound to the electron-withdrawing compound, the ionization potential of the two-photon absorption compound is lower than the ionization potential of the electron-withdrawing compound in order for charge transfer to occur efficiently. It is preferable.
(1) From the results of Examples 18 and 19 and Example 17 and Comparative Example 4, (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure or (electron donating group)-(pi electron conjugated group) )-(Electron withdrawing group)-(pi electron.

[二光子吸収断面積の評価方法]
測定システム概略図を図8示す。
測定光源:フェムト秒チタンサファイアレーザ
波長 :720〜920nm
パルス幅:100fs
繰り返し:80MHz
光パワー:800mW
測定方法:Zスキャン法
光源波長:780〜900nm
キュベット内径:1mm
測定光パワー:約500mW
繰り返し周波数:80MHz
集光レンズ:f=75mm
集光径:〜40μm
[Evaluation method of two-photon absorption cross section]
A schematic diagram of the measurement system is shown in FIG.
Measurement light source: femtosecond titanium sapphire laser wavelength: 720-920 nm
Pulse width: 100 fs
Repeat: 80MHz
Optical power: 800mW
Measurement method: Z-scan method Light source wavelength: 780 to 900 nm
Cuvette inner diameter: 1mm
Measurement optical power: about 500mW
Repetition frequency: 80 MHz
Condenser lens: f = 75 mm
Condensing diameter: ~ 40 μm

集光されている光路部分に試料溶液を充填した石英セルを置き、その位置を光路に沿って移動させることによりZ−scan測定を実施した。
透過率を測定し、その結果から理論式(I)により非線形吸収係数を求めた。
A quartz cell filled with the sample solution was placed in the collected optical path portion, and Z-scan measurement was performed by moving the position along the optical path.
The transmittance was measured, and the nonlinear absorption coefficient was determined from the result by the theoretical formula (I).

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(上記式中、Tは透過率(%)、I0は励起光密度[GW/cm]、L0は試料セル長[cm]、βは非線形吸収係数[cm/GW]を示す。) (In the above formula, T represents transmittance (%), I 0 represents excitation light density [GW / cm 2 ], L 0 represents sample cell length [cm], and β represents nonlinear absorption coefficient [cm / GW].)

この非線形吸収係数から、下記式(II)により二光子吸収断面積σ2を求めた。
(σ2の単位は1GM=1×10−50cm・s・photon−1である。)
From this nonlinear absorption coefficient, a two-photon absorption cross-sectional area σ2 was determined by the following formula (II).
(The unit of σ2 is 1GM = 1 × 10 −50 cm 4 · s · photon−1.)

Figure 2010217579
Figure 2010217579

(上記式中、hはプランク定数[J・s]、νは入射レーザ光の振動数[s−1]、Nはアボガドロ数、Cは溶液濃度[mol/L]を示す。) (In the formula, h is Planck's constant [J · s], ν is the frequency of the incident laser light [s -1], N A is Avogadro's number, C is concentration of solution [mol / L].)

(図5について)
21 光源
22 可動形式のミラー
23 集光レンズ
24 二光子吸収材料
25 可動ステージ
(図7について)
51 光源
52 ダイクロイックミラー
53 集光装置
54 試料
55 可動または固定ステージ
56 光検出器
(About Figure 5)
21 Light source 22 Movable mirror 23 Condensing lens 24 Two-photon absorption material 25 Movable stage (about FIG. 7)
51 Light Source 52 Dichroic Mirror 53 Condensing Device 54 Sample 55 Movable or Fixed Stage 56 Photodetector

特表2001−524245号公報JP-T-2001-524245 特表2000−512061号公報Special table 2000-512061 gazette 特表2001−522119号公報JP-T-2001-522119 特表2001−508221号公報Special table 2001-508221 gazette 特開平6−28672号公報JP-A-6-28672 特開平6−118306号公報JP-A-6-118306 特開2005−213434JP-A-2005-213434 特開2005−82507JP 2005-82507 A 特開2004−168690JP 2004-168690 A 特開2007−241168JP2007-241168A 特開2007−241170JP2007-241170 特開2007−246422JP2007-246422A 特開2007−246463JP 2007-246463 A 特開2007−246790JP2007-246790 特開2008−69294JP 2008-69294 A 特開2008−74708JP2008-74708 特開2006−330683JP 2006-330683 A 特開2004−100606JP2004-100606 特表2005−517769Special table 2005-517769 特表2004−534849Special table 2004-534849 特開平08−320422JP 08-320422 A 特開2005−134783JP-A-2005-134783 特開平09−230246JP 09-230246 A 特開平10−142507JP-A-10-142507 特開2005−165212JP 2005-165212 A Jean-Luc Bredas et al Science,281,1653 (1998)Jean-Luc Bredas et al Science, 281,1653 (1998)

Claims (18)

非環状で、末端の少なくとも一つが電子供与基で修飾されたパイ電子共役系からなる二光子吸収化合物と電子吸引性化合物を含有する二光子吸収材料。   A two-photon absorbing material comprising a two-photon absorbing compound which is non-cyclic and comprises a pi-electron conjugated system in which at least one terminal is modified with an electron donating group and an electron-withdrawing compound. 該二光子吸収化合物のイオン化ポテンシャルが、該電子吸引性化合物のイオン化ポテンシャルより低いことを特徴とする請求項1に記載の二光子吸収材料。   The two-photon absorption material according to claim 1, wherein an ionization potential of the two-photon absorption compound is lower than an ionization potential of the electron-withdrawing compound. 該二光子吸収化合物が、(電子供与基)−(パイ電子共役基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の二光子吸収材料。   The two-photon absorption compound has an (electron donating group)-(pi electron conjugated group) structure, or (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure, or (electron donating group)-( 2. The two-photon absorbing material according to claim 1, wherein the two-photon absorbing material has a structure of pi electron conjugated group- (electron withdrawing group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group). 該電子吸引性化合物が、シアノ、ハロゲン、モノ-、ジ-又はトリ-ハロゲン化アルキル、アミド、N-(モノもしくはジアルキル)アミノカルボニル、アルコキシカルボニル、カルボキシル、ホルミル、スルホニル、ニトロ、エステル基の電子吸引基を有する化合部及び有機カチオン化合物のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の二光子吸収材料。   The electron withdrawing compound is an electron of cyano, halogen, mono-, di- or tri-halogenated alkyl, amide, N- (mono or dialkyl) aminocarbonyl, alkoxycarbonyl, carboxyl, formyl, sulfonyl, nitro, ester group The two-photon absorption material according to claim 1, wherein the two-photon absorption material is a compound part having an attractive group or an organic cation compound. 該二光子吸収化合物が、(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造、または(電子供与基)−(パイ電子共役基)−(電子吸引基)−(パイ電子共役基)−(電子供与基)構造のいずれかであり、該電子供与基がアルコキシ基、アルキルチオ基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の二光子吸収材料。   The two-photon absorption compound has an (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron donating group) structure or (electron donating group)-(pi electron conjugated group)-(electron withdrawing group)-(pi electron 2. The conjugated group)-(electron donating group) structure, wherein the electron donating group is an alkoxy group, an alkylthio group, a dialkylamino group, or a diarylamino group. Photon absorbing material. 該二電子吸引性化合物が、ニトロ基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、アミニウム塩化合物、ピリジニウム塩化合物のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の二光子吸収材料。   The two-photon absorbing material according to claim 1, wherein the two-electron withdrawing compound is any one of a compound having a nitro group, a compound having a cyano group, an aminium salt compound, and a pyridinium salt compound. 請求項1に記載の二光子吸収材料を含む光記録材料。   An optical recording material comprising the two-photon absorption material according to claim 1. 請求項1に記載の二光子吸収材料を含む光制限材料。   A light limiting material comprising the two-photon absorbing material according to claim 1. 請求項1に記載の二光子吸収材料を含む光造形材料。   An optical modeling material comprising the two-photon absorption material according to claim 1. 請求項1に記載の二光子吸収材料を含む二光子励起蛍光材料。   A two-photon excited fluorescent material comprising the two-photon absorbing material according to claim 1. 平面上に形成され、該平面に対し平面上、及び垂直方向に記録再生が可能な三次元光記録媒体において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、光記録が行われる記録層の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする三次元光記録媒体。   In the three-dimensional optical recording medium formed on a plane and capable of recording / reproducing on the plane and in a direction perpendicular to the plane, the two-photon absorption material according to claim 1 includes at least a recording layer on which optical recording is performed. A three-dimensional optical recording medium characterized by being included as a part. 制御光により信号光の光透過光強度を制限する素子を備えた光制限方法において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限方法。   In the light limiting method provided with the element which restricts the light transmission light intensity of signal light with control light, the two-photon absorption material according to claim 1 is included as at least a part of the element. Light limiting method. 光硬化性樹脂に光を照射して光造形を行う方法において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、前記光硬化性樹脂の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光造形方法。   In the method of performing optical modeling by irradiating light to a photocurable resin, the two-photon absorbing material according to claim 1 is included as at least a part of the photocurable resin. Method. 試料中の被分析物に請求項1に記載の二光子吸収材料を選択的に担持させ、該被分析物に光照射して前記二光子吸収材料の二光子蛍光光を発現、検出することによって、被分析物を検出することを特徴とする二光子励起蛍光検出方法。   By selectively carrying the two-photon absorption material according to claim 1 on an analyte in a sample, and irradiating the analyte with light to express and detect the two-photon fluorescence light of the two-photon absorption material A two-photon excitation fluorescence detection method for detecting an analyte. 光硬化性樹脂に集光したレーザー光を照射して光造形を行う光造形装置において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、前記光硬化性樹脂の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光造形装置。   In the optical modeling apparatus which performs optical modeling by irradiating the laser beam condensed on the photocurable resin, the two-photon absorption material according to claim 1 is included as at least a part of the photocurable resin. Stereolithography apparatus characterized by 制御光により信号光の光透過光強度を制限する素子を備えた光制限装置において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限装置。   2. An optical limiting device comprising an element that limits the intensity of transmitted light of signal light with control light, wherein the two-photon absorption material according to claim 1 is included as at least a part of the element. Light limiting device. 制御光により信号光の光の進路を制限する素子を備えた光制限装置において、請求項1に記載の二光子吸収材料が、前記素子の少なくとも一部として含まれていることを特徴とする光制限装置。   A light limiting device comprising an element for limiting the path of signal light by control light, wherein the two-photon absorption material according to claim 1 is included as at least a part of the element. Restriction device. 試料中の被分析物に請求項1に記載の二光子吸収材料を選択的に担持させ、該被分析物に光照射して前記二光子吸収材料の二光子蛍光光を発現、検出することによって、被分析物を検出することを特徴とする二光子励起蛍光検出装置。   By selectively carrying the two-photon absorption material according to claim 1 on an analyte in a sample, and irradiating the analyte with light to express and detect the two-photon fluorescence light of the two-photon absorption material A two-photon excitation fluorescence detection apparatus for detecting an analyte.
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