JP2013109345A - 光学データ記憶媒体のための逆可飽和吸収増感剤及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリマーマトリックス内には、励起された増感剤からエネルギー移動を受けた際に組成物の屈折率を変化させる修飾ができる反応体が配置されている。非線形増感剤もポリマーマトリックス内に配置されており、この増感剤は、約405nmの強度閾値を超える光に曝露されると励起されるように構成され、かつ反応体にエネルギーを移動するように構成された金属置換サブフタロシアニン(M−sub−PC)逆可飽和吸収剤を含有させる。
【選択図】図1
Description
各X1は独立にプロトン、ハライド、炭素数1〜10のヒドロカルビル基又は炭素数1〜10のアルコキシ基を含み、R1は金属と結合するように適合された任意の官能基又は一群の官能基を含む。
ここで、X2、X3、X4、X5及びは各々、以下に詳細に述べるように1以上の原子を含む構造R1の一部分を表す。以下に詳細に述べるように、X2はR1がsub−PCコア構造に結合する点であり、X3はR1のリンカー部分であり、X4はR1の金属結合部分であり、Mは幾つかの結合リガンド又は対イオンX5と共に結合した金属中心である。R1の種々の部分(例えば、X2、X3、X4、X5及び)の間には単一の結合があり得又は幾つかの実施形態では、これらの部分が2以上の結合を介して(例えば、複数の結合点を介して又は同一の結合点に対する複数の結合を介して)結合し得ることと理解されたい。さらに、本明細書で使用する場合結合とは、2つの原子間の化学結合又は引力、例えば、共有結合(例えば、通常の共有結合及び配位共有結合)並びに非共有結合(例えば、イオン性相互作用、水素結合、クーロン引力又は同様な相互作用)をいうことが理解されよう。さらにまた、結合点(X2)、リンカー(X3)、金属結合部分、(X4)、金属(M)及びリガンド/対イオン(X5)の様々な組合せが以下の例示構造に含まれているが、X2、X3、X4、X5及びの多くの他の組合せも可能であり、使用し得ることが理解されよう。
Benzo−15C5、Benzo−18C6、ポリリン酸、無水酢酸、金属塩及びサブフタロシアニン−クロリド(全てAldrichから購入した)は受け取ったまま使用した。1H NMRスペクトルはBruker 400MHz分光光度計で得た。UV−Vis吸収スペクトルはCary UV分光光度計で得た。
アシル化反応では、三つ首フラスコに、ポリリン酸/酢酸(3g/7g)、Benzo−15C5(4.5g、16.77mmol)、無水酢酸(7.5g、3.5equs、58.7mmol)を仕込んだ。反応混合物を閉じ、窒素雰囲気下に保ち、45℃に加熱し、一晩攪拌し続けた。暗褐色の反応混合物を水(100mL)で二回洗浄した。有機生成物を塩化メチレン(100mL)中に入れ、MgSO4で乾燥した。生成物をEtOAC:ヘキサン=40:60比の溶離液でSiO2のクロマトグラフにかけた。生成物のAc−Benzo−15C5を青白い固体(4.5g)として単離した。1H NMR(CDCl3)δ:7.59(d、1H)、7.56(s、1H)、6.9(d、1H)、4.22(m、4H)、3.9〜4.0(m、4H)、3.8(s、8H)、2.59(s、3H)。
アシル化工程では、三つ首フラスコにポリリン酸/酢酸(2g/10.49g)、Benzo−18C6(5g、16mmol)、無水酢酸(8.16g、5equs、80mmol)を仕込んだ。反応混合物を閉じ、窒素雰囲気下に保ち、45℃に加熱し、一晩攪拌し続けた。暗褐色の反応混合物を水(100mL)で二回洗浄した。有機生成物を塩化メチレン(100mL)中に入れ、MgSO4で乾燥した。生成物をEtOAC:ヘキサン=40:60比の溶離液によるSiO2クロマトグラフにかけた。生成物のAc−Benzo−18C6を青白い固体(5.2g)として単離した。1H NMR(CDCl3)δ:7.59(d、1H)、7.56(s、1H)、6.9(d、1H)、4.22(m、4H)、3.9〜4.0(m、4H)、3.6〜3.8(m、12H)、2.6(s、3H)。
以下に詳細に述べるように、その金属結合官能性(X4)を有するR1を含むことで、sub−PC構造単独と比べて改良された感度が得られる。すなわち、本明細書に開示されたM−sub−PCの実施形態によると、既に開示されていたsub−PC構造より低い強度の記録光を用いてより高い量子効率が得られる。いかなる特定のメカニズムにも限定されることは望まないが、一般的にいって、金属原子の存在が項間交差(ISC)(例えば、ISC24)の速度を高めると考えられ、これが次に系の観察される高まった量子効率を提供し得る。RSA色素の感度を測定する1つの手法は、そのRSA色素を利用する光学媒体の屈折率の変化を、その光学媒体にデータを記録するのに使用する化学光の強度の関数として決定することである。屈折率の測定は、偏光解析器を用いてバルク材料を(例えば、スピンコートした試料を使用して)測定することで実施し得る。すなわち、これらの用途に使用される反応性材料を試験して、いろいろな強度(一定の流束量)の化学線に対する曝露前後の試料の屈折率nを測定することにより、その材料の屈折率の正味の変化Δnを決定し得る。
12 増感剤
14 反応体
16 生成物
18 基底状態(S0)
20 第1の光子吸収
22 励起された一重項状態(S1)
26 三重項状態(T1)
28 第2の光子吸収
30 三重項状態(T2)
32 エネルギー移動
34 反応体三重項状態(T1)
40 プロット
42 曲線
44 曲線
46 変調
50 ホログラフィック媒体
52 容積
54 焦点
80 グラフ
84 曲線
86 曲線
88 曲線
90 グラフ
92 曲線
94 曲線
96 曲線
100 量子効率測定装置
102 ポンプビーム
103 レーザー光源
104 UVプローブビーム
105 UVランプ
106 試料
108 レンズ
110 スポット
112 スポット
114 ダイクロミックミラー
116 ピンホール
118 UV/Vis分光計
140 吸光度対流束量のプロット
142 直線
Claims (28)
- 光学記憶媒体組成物であって、
ポリマーマトリックスと、
ポリマーマトリックス内に配置された反応体であって、励起された増感剤からのエネルギー移動を受けた際組成物の屈折率を変化させる修飾を起こすことができる反応体と、
ポリマーマトリックス内に配置されており、強度閾値を上回る強度を有する光に曝露されると励起されるように構成され、かつ反応体へエネルギーを移動するように構成された金属置換サブフタロシアニン(M−sub−PC)逆可飽和吸収剤を含む非線形増感剤と
を含む光学記憶媒体。 - 前記修飾が化学反応又は組成物の一部分の物理状態変化を含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 前記エネルギー移動が放射エネルギー移動、非放射エネルギー移動又はその任意の組合せを含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 前記反応体が、スチルベン誘導体、シンナメート誘導体、ジフェニルシクロプロペン(DPCP)誘導体又は相変化ポリマーの1種以上を含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 前記ポリマーマトリックスがポリマー鎖を含み、反応体が、ポリマー鎖に結合した1以上のスチルベン誘導体、シンナメート誘導体又はジフェニルシクロプロペン(DPCP)誘導体を含む、請求項4記載の光学記憶媒体。
- M−sub−PCがサブフタロシアニン部分、金属結合部分及び金属部分を含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- M−sub−PCのサブフタロシアニン部分が、サブフタロシアナトホウ素(III)、2,9,16−トリブロモサブフタロシアナトホウ素(III)、2,9,16−トリヨードサブフタロシアナトホウ素(III)、トリニトロサブフタロシアナトホウ素(III)、2,9,16−トリ−tert−ブチルサブフタロシアナトホウ素(III)、2,9,17−トリ−tert−ブチルサブフタロシアナトホウ素(III)又は2,9,16−トリヨードサブフタロシアニナトホウ素(III)を含む、請求項6記載の光学記憶媒体。
- 前記金属結合部分が、クラウンエーテル誘導体、ジケトン誘導体、ピリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、カリクサレン誘導体又はシクロデキストリン誘導体の1種以上を含む、請求項6記載の光学記憶媒体。
- 前記金属部分がインジウム、鉛、亜鉛、ルビジウム、スズ、セシウム、タリウム、アンチモン、ナトリウム、カリウム又はルビジウムの1種以上を含む、請求項6記載の光学記憶媒体。
- M−sub−PCが、ジケトンリガンド、硝酸塩リガンド、アルキルリガンド、ピリジン系リガンド、ハライド対イオンの1以上を含むリガンド部分を含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 当該光学記憶媒体が、光学記憶媒体上に1以上のマイクロホログラムとしてデータを保存することができる、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 当該光学記憶媒体が、光の強度及び位相に関する情報を保存することができる、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 当該光学記憶媒体が約0.01M〜0.1Mの非線形増感剤濃度を有する、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 当該光学記憶媒体が約0.04Mの非線形増感剤濃度を有する、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 前記ポリマーマトリックスが1種以上のポリ(アルキルメタクリレート)、ポリ(アルキルアクリレート)、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリ(塩化ビニリデン)又はポリ(酢酸ビニル)を含む、請求項1記載の光学記憶媒体。
- M−sub−PC逆可飽和吸収剤が、約405nmの波長を有する光に応答するように構成されている、請求項1記載の光学記憶媒体。
- 次式の増感剤。
- R1がクラウンエーテル誘導体、ジケトン誘導体、ピリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、カリクサレン誘導体又はシクロデキストリン誘導体である、請求項17記載の増感剤。
- R1が次の一般式を有する、請求項17記載の増感剤。
- R1が次式を有する、請求項19記載の増感剤。
- R1が次の一般式を有する、請求項17記載の増感剤。
- R1が次式を有する、請求項21記載の増感剤。
- R1が次の一般式を有する、請求項17記載の増感剤。
- R1が次の一般式を有する、請求項23記載の増感剤。
- 増感剤が約405nmの波長を有する光の逆可飽和吸収を示す、請求項17記載の増感剤。
- 光学媒体上にデータを保存する方法であって、
金属置換サブフタロシアニン(M−sub−PC)逆可飽和吸収剤(RSA)及びポリマーマトリックス内に配置された反応体を含む光学媒体の一部分に、ある強度閾値を上回る強度を有する記録光を照射し、
前記記録光によりM−sub−PC RSAを励起された三重項状態に励起し、その結果その励起されたM−sub−PC RSAが反応体の修飾を増感し、
反応体を修飾させて、光学媒体の一部分の屈折率を変化させ、光学媒体上にホログラムを形成する、ここでホログラムは記録光の強度及び位相に関する情報を保存する
ことを含む方法。 - ホログラムに保存された情報を非破壊的に再生することができるように、記録光より低い強度の光を用いて光学媒体の一部分を調べることを含む、請求項26記載の方法。
- 光学媒体の一部分を照射することが、約405nmの記録光を光学媒体の一部分に照射することを含む、請求項26記載の方法。
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