JP2019085499A - Manufacturing method of luminophor, luminophor, authenticity discrimination body, memory medium, and mask pattern formation method - Google Patents

Manufacturing method of luminophor, luminophor, authenticity discrimination body, memory medium, and mask pattern formation method Download PDF

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考平 井村
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Abstract

To propose a manufacturing method of a luminophor capable of easily forming a prescribed pattern, the luminophor, an authenticity discrimination body, a memory medium, a mask pattern formation method.SOLUTION: An electron beam reaction film is formed by applying a compound-containing solution generated by an electron beam reactive compound to a surface of an object for formation (film formation process). Then a luminophor consisting of an organic polymer emitting a light by two-photon excitation can be manufactured by irradiating an electron beam to the electron beam reactive compound (irradiation process). Therefor a prescribed pattern which emits the light by the two-photon excitation (photochemical reaction) can be easily formed since the luminophor generating the photochemical reaction by the two-photon excitation can be formed by irradiation of the electron beam which can conduct fine processing.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、発光体の製造方法、発光体、真偽判別体、メモリ媒体、及びマスクパターン形成方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a light emitter, a light emitter, an authenticity discriminator, a memory medium, and a method of forming a mask pattern.

従来、二光子励起により蛍光発光する樹脂組成物を含むインキを用い、印刷物に模様を描画し、印刷物の真偽判別を行うことが考えられている(例えば、特許文献1参照)。   Heretofore, it has been considered that a pattern is drawn on a printed matter using an ink containing a resin composition that emits fluorescence by two-photon excitation, and the authenticity of the printed matter is discriminated (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−39979号公報JP, 2011-39979, A

しかしながら、かかる樹脂組成物は二光子励起により発光させることができるものの、樹脂組成物のみでは微細な模様等の所定パターンを形成できないためインキに含有させる必要があった。そのため、二光子励起により光化学反応が起こるだけでなく、インキ等に含有させずに所定パターンを容易に形成し得る新たな材料の開発も望まれている。   However, although such a resin composition can emit light by two-photon excitation, it has been necessary to be contained in an ink because a predetermined pattern such as a fine pattern can not be formed only with the resin composition. Therefore, development of a new material capable of easily forming a predetermined pattern without containing it in an ink or the like as well as causing a photochemical reaction by two-photon excitation is also desired.

そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、所定パターンを容易に形成し得る発光体の製造方法、発光体、真偽判別体、メモリ媒体、マスクパターン形成方法を提案することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in consideration of the above points, and proposes a method of manufacturing a light emitter capable of easily forming a predetermined pattern, a light emitter, an authenticity discriminator, a memory medium, and a method of forming a mask pattern. With the goal.

本発明の発光体の製造方法は、電子線反応化合物により生成した化合物含有溶液を形成対象物の表面に塗布して電子線反応膜を形成する膜形成工程と、前記電子線反応膜に電子線を照射することによって、二光子励起により発光する有機ポリマーからなる発光体を製造する照射工程と、を備えるものである。   The method for producing a light-emitting body according to the present invention comprises the steps of: applying a compound-containing solution generated by an electron beam reactive compound on the surface of an object to form an electron beam reaction film; And an irradiation step of manufacturing a light emitter made of an organic polymer which emits light by two-photon excitation by irradiating the light source.

本発明の発光体は、鎖状構造でなるポリマーの一部にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ、前記ポリマー同士を連結する架橋構造を有した有機ポリマーからなり、二光子励起により発光するものである。   The light-emitting body of the present invention is composed of an organic polymer having a transbutadiene-like structure in a part of a polymer having a chain structure and having a cross-linked structure connecting the polymers, and emits light by two-photon excitation It is.

本発明の真偽判別体は、発光体が所定パターンで形成された真偽判別体であって、前記発光体が上記の発光体としたものである。   The true / false discriminator according to the present invention is a true / false discriminator in which light emitters are formed in a predetermined pattern, and the light emitter is the light emitter described above.

本発明のメモリ媒体は、電子線が照射されることにより上記の発光体となる電子線反応膜が形成された記録層を備え、前記記録層には、書き込むデータに応じて前記電子線反応膜の所定箇所に前記電子線が照射されるものである。   The memory medium of the present invention comprises a recording layer on which an electron beam reaction film which becomes the above-mentioned light emitter by irradiation of an electron beam is formed, and in the recording layer, the electron beam reaction film according to the data to be written. The electron beam is irradiated to a predetermined place of

本発明のマスクパターン形成方法は、電子線が照射されることにより上記の発光体となる電子線反応膜を基体上に形成する膜形成工程と、前記電子線を前記電子線反応膜の所定箇所に照射し、前記電子線が照射された箇所の前記電子線反応膜を前記発光体とする照射工程と、溶液を用いて前記電子線反応膜を除去して、所定パターンの前記発光体を前記基体上に形成するパターン作成工程と、を備えるものである。   In the mask pattern forming method of the present invention, a film forming step of forming an electron beam reaction film as the above light emitting body on a substrate by being irradiated with an electron beam, and a predetermined portion of the electron beam reaction film And the step of irradiating the electron beam reaction film at a portion irradiated with the electron beam as the light emitter, and the solution is used to remove the electron beam reaction film, and the light emitter of the predetermined pattern is And b) forming a pattern on the substrate.

本発明によれば、二光子励起により発光させることができる発光体を微細加工が可能な電子線の照射により形成できることから、電子線の照射によって所定パターンでなる発光体を容易に形成し得る。   According to the present invention, since a light emitter capable of emitting light by two-photon excitation can be formed by irradiation of an electron beam which can be finely processed, a light emitter having a predetermined pattern can be easily formed by irradiation of an electron beam.

発光体の製造方法の説明に供する概略図である。It is the schematic where it uses for description of the manufacturing method of a light-emitting body. 本発明の発光体における一光子励起及び二光子励起の発光による光ルミネセンス強度を示したグラフである。It is the graph which showed the photoluminescence intensity by light emission of one photon excitation and two photon excitation in the light-emitting body of this invention. 本発明の発光体及び電子線反応膜における一光子励起発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the one-photon excitation emission spectrum in the light-emitting body of this invention, and an electron beam reaction film. 本発明の発光体及び電子線反応膜における二光子励起発光スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the two-photon excitation emission spectrum in the light-emitting body and the electron beam reaction film of this invention. 二光子励起発光スペクトル及び一光子励起発光スペクトルの強度差を示すグラフである。It is a graph which shows the intensity | strength difference of a two-photon excitation emission spectrum and a one-photon excitation emission spectrum. 図6Aは、紫外線の光強度を大きくすると、一光子励起発光スペクトルの光ルミネセンス強度が大きくなることを示すとともに、二光子励起発光スペクトルとスペクトル形状が異なることを示すグラフであり、図6Bは、二光子励起発光スペクトルが二成分以上の分子からの発光であることを示すグラフである。FIG. 6A is a graph showing that as the light intensity of ultraviolet light is increased, the photoluminescence intensity of the one-photon excitation light emission spectrum is increased and the spectral shape is different from the two-photon excitation light emission spectrum, and FIG. 2 is a graph showing that a two-photon excitation emission spectrum is emission from a molecule of two or more components. 本発明の発光体及び電子線反応膜におけるMALDI質量スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the MALDI mass spectrum in the light-emitting body and electron beam reaction film of this invention. 本発明の発光体及び電子線反応膜における吸収スペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the absorption spectrum in the light-emitting body of this invention, and an electron beam reaction film. 電子線反応膜に対して電子線を照射して発光体を形成したときの説明に供するSEM写真である。It is a SEM photograph provided for explanation when the electron beam is irradiated to the electron beam reaction film to form a light emitter. 発光体を二光子励起により発光させたときの説明に供する二光子発光写真である。It is a two-photon emission photograph provided to the description when light-emitting a light emitter by two-photon excitation. 二光子励起により発光させた発光体を示す二光子発光写真と、一光子励起により発光させた発光体を示す一光子発光写真である。They are a two-photon emission photograph showing a luminous body emitted by two-photon excitation and a one-photon emission photograph showing a luminous body emitted by one-photon excitation. 所定パターンに形成された発光体を二光子励起により発光させたときの説明に供する二光子発光写真である。It is a two-photon emission photograph provided for explanation when light is emitted by two-photon excitation of a light emitter formed in a predetermined pattern. 空間分解能の説明に供するグラフである。It is a graph in which it uses for description of spatial resolution. 真偽判別体に紫外光を照射させたときの説明に供する概略図である。It is the schematic where it uses for description when irradiating an ultraviolet light to a truth discriminator. 真偽判別体に近赤外パルス光を照射させて二光子励起により発光させたときの説明に供する概略図である。It is the schematic where it uses for the explanation when making a true / false discriminator irradiate near infrared pulse light and making it emit light by two photon excitation. メモリ媒体の説明に供する概略図である。FIG. 1 is a schematic view for explaining a memory medium. 図17Aは、マスクパターン形成方法(1)の説明に供する概略図であり、図17Bは、マスクパターン形成方法(2)の説明に供する概略図であり、図17Cは、マスクパターン形成方法(3)の説明に供する概略図である。FIG. 17A is a schematic diagram for explaining a mask pattern forming method (1), FIG. 17B is a schematic diagram for explaining a mask pattern forming method (2), and FIG. 17C is a mask pattern forming method (3 Is a schematic diagram for explaining the

以下図面について、本発明の一実施形態を詳述する。以下の説明において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。   An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same elements will be denoted by the same reference symbols, and overlapping descriptions will be omitted.

(1)本発明の概略
本発明は、後述する電子線反応膜に対して電子線が照射されることにより発光体を形成することができ、この発光体が二光子励起により発光することを特徴としている。この実施形態においては、一光子励起及び二光子励起の両方で発光する発光体であればよいが、より好ましくは、一光子励起による発光が抑制され、二光子励起によってのみ発光する発光体であることが望ましい。この場合、発光体は、一光子励起禁制(一光子励起による発光が抑制されることを示す)、二光子励起許容(二光子励起により発光するこを示す)になる分子構造を有する。
(1) Outline of the Invention The present invention is characterized in that a light emitter can be formed by irradiating the electron beam reaction film described later with an electron beam, and the light emitter emits light by two-photon excitation. And In this embodiment, any light emitter that emits light by both one-photon excitation and two-photon excitation may be used, but more preferably, it is a light emitter that suppresses light emission by one-photon excitation and emits light only by two-photon excitation. Is desirable. In this case, the light emitter has a molecular structure that is one-photon excitation forbidden (indicating that light emission by one-photon excitation is suppressed) and two-photon excitation permissive (indicating that light is emitted by two-photon excitation).

ここで、先ず始めに、発光体の製造方法について説明する。図1に示すように、電子線反応膜2となる化合物含有溶液を用意する。化合物含有溶液としては、例えばポリスチレンを純水に含有させたポリスチレン溶液を用いることができる。ポリスチレン溶液は、ポリスチレンが0.01〜20wt%であることが望ましい。0.01wt%未満のときは、ポリスチレンの薄膜作製が困難であり、20wt%超のときは、固体のポリスチレンが溶媒に溶けきらないため、0.01〜20wt%であることが望ましい。また、キャスト法により最適な膜厚の電子線反応膜2を形成する際のポリスチレンの濃度として、より好ましくは0.1〜5wt%であることが望ましい。ポリスチレンが0.1wt%未満のとき、形成される電子線反応膜2の膜厚が薄くなるため電子線による反応が進行し難く、ポリスチレンが10wt%超のときには、形成される電子線反応膜2の膜厚が厚くなり電子線による散乱が大きく寄与しナノスケールでのパターニングが難しいため、上述したようにポリスチレンは0.1〜5wt%であることが、より好ましい。   Here, first, a method of manufacturing a light emitter will be described. As shown in FIG. 1, a compound-containing solution to be the electron beam reaction film 2 is prepared. For example, a polystyrene solution in which polystyrene is contained in pure water can be used as the compound-containing solution. The polystyrene solution preferably contains 0.01 to 20% by weight of polystyrene. When it is less than 0.01 wt%, it is difficult to form a thin film of polystyrene, and when it is more than 20 wt%, it is desirable that it is 0.01 to 20 wt% because solid polystyrene can not be dissolved in a solvent. Further, the concentration of polystyrene at the time of forming the electron beam reaction film 2 of the optimum film thickness by the casting method is more preferably 0.1 to 5 wt%. When the content of polystyrene is less than 0.1 wt%, the film thickness of the formed electron beam reaction film 2 becomes thin, so that the reaction by the electron beam hardly progresses, and when the content of polystyrene exceeds 10 wt%, the formed electron beam reaction film 2 As described above, it is more preferable that the content of polystyrene is 0.1 to 5 wt%, because the film thickness of C increases and scattering by electron beams greatly contributes and patterning in nanoscale is difficult.

次いで、発光体を形成する形成対象物1の表面にポリスチレン溶液を塗布して、キャスト法又はスピンコート法によって、形成対象物1の表面にポリスチレン溶液を均一に延ばす。次いで、形成対象物1の表面に伸ばした膜状のポリスチレン溶液を乾燥させることにより電子線反応膜2を形成する。形成対象物1としては、硬質な基板の他、軟質なフィルム等を適用することができる。電子線反応膜2の膜厚を1.0μm超とすると、電子線の散乱が寄与し、電子線による反応領域が広がってしまうため、ナノスケールのパターニングを実現し難くなる。よって、電子線反応膜2の膜厚は、ナノスケールのパターニングを実現するためには、1.0μm以下であることが望ましい。   Next, a polystyrene solution is applied to the surface of the formation target 1 forming the light emitter, and the polystyrene solution is uniformly spread on the surface of the formation target 1 by a casting method or a spin coating method. Next, the film-like polystyrene solution stretched on the surface of the formation target 1 is dried to form the electron beam reaction film 2. Besides the hard substrate, a soft film or the like can be applied as the formation target 1. When the film thickness of the electron beam reaction film 2 is more than 1.0 μm, the scattering of the electron beam contributes and the reaction region by the electron beam spreads, making it difficult to realize nanoscale patterning. Therefore, the film thickness of the electron beam reaction film 2 is desirably 1.0 μm or less in order to realize nanoscale patterning.

次に、電子線反応膜2に対して電子線を照射することにより、電子線の照射箇所に発光体を形成する。本発明では、製造過程で行われる電子線の照射条件を変えることにより、二光子励起により発光する発光体を形成できる。   Next, the electron beam reaction film 2 is irradiated with an electron beam to form a light emitter at a position where the electron beam is irradiated. In the present invention, by changing the irradiation condition of the electron beam performed in the manufacturing process, it is possible to form a light emitter which emits light by two-photon excitation.

ここで、上述した電子線の照射条件について検証した試験について以下説明する。初めに、ポリスチレンが1wt%のポリスチレン溶液と、ガラス製でなる複数の基板とを用意した。次いで、ポリスチレン溶液を各基板にそれぞれ塗布して、キャスト法によってポリスチレン溶液を延ばして複数の電子線反応膜2を形成した。電子線反応膜2の膜厚はそれぞれ900nmであった。次いで、各基板毎にそれぞれ電子線の照射条件(ドーズ量)を変え、形成された発光体について一光子励起により発光するか、二光子励起により発光するかについて確認した。   Here, the test verified about the irradiation conditions of the electron beam mentioned above is demonstrated below. First, a polystyrene solution of 1 wt% polystyrene and a plurality of substrates made of glass were prepared. Then, a polystyrene solution was applied to each substrate, and the polystyrene solution was extended by a casting method to form a plurality of electron beam reaction films 2. The film thickness of the electron beam reaction film 2 was 900 nm. Subsequently, the irradiation condition (dose amount) of the electron beam was changed for each substrate, and it was confirmed whether to emit light by one-photon excitation or light emission by two-photon excitation with respect to the formed light emitter.

図2は、光ルミネセンス(PL:Photo Luminescence)強度と、製造時の電子線のドーズ量との関係を示したグラフである。電子線のドーズ量とは、電子線を照射した際の電子注入量を評価したパラメータであり、下記の式により表すことができる。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between photoluminescence (PL) intensity and the dose of an electron beam at the time of manufacture. The dose amount of the electron beam is a parameter for evaluating the electron injection amount when the electron beam is irradiated, and can be expressed by the following equation.

ドーズ量=(照射電流[A]×照射時間[s])/照射面積[mDose amount = (irradiation current [A] x irradiation time [s]) / irradiation area [m 2 ]

一光子発光(一光子励起による発光)測定では、紫外光レーザー(励起波長:375nm、光強度1μW)を発する光源を用いた。一方、二光子発光(二光子励起による発光)測定では、近赤外パルス光を発するモードロックチタンサファイアレーザー(中心波長:800nm、パルス幅:<60fs、光強度600μW)を光源として用いた。そして、電子線のドーズ量を変えた各発光体に対して、紫外光及び近赤外パルス光を照射して、各発光体が発光するか否かを確認した。その結果を図2に示す。   In the one-photon emission (emission by one-photon excitation) measurement, a light source emitting an ultraviolet light laser (excitation wavelength: 375 nm, light intensity 1 μW) was used. On the other hand, in the two-photon emission (emission by two-photon excitation) measurement, a mode-locked titanium-sapphire laser (central wavelength: 800 nm, pulse width: <60 fs, light intensity 600 μW) emitting near-infrared pulsed light was used as a light source. Then, ultraviolet light and near infrared pulsed light were irradiated to each light emitter whose dose amount of electron beam was changed, and it was confirmed whether each light emitter emitted light. The results are shown in FIG.

図2中、「TPL」は、二光子励起による光ルミネセンス強度を示し、「PL」は、一光子励起による光ルミネセンス強度を示す。図2に示すように、電子線のドーズ量が110μC/cm以上770μC/cm以下の領域では、二光子励起によって発光する発光体を形成できることが確認できた。また、電子線のドーズ量が110μC/cm以上770μC/cm以下の領域では、光強度1μWの紫外光レーザーを照射したとき、一光子励起による発光も生じるものの、二光子励起による発光に比べて、一光子励起による発光が抑制されることが確認できた。 In FIG. 2, “TPL” indicates photoluminescence intensity by two-photon excitation, and “PL” indicates photoluminescence intensity by one-photon excitation. As shown in FIG. 2, it was confirmed that in the region where the dose of the electron beam is 110 μC / cm 2 or more and 770 μC / cm 2 or less, it is possible to form a light emitter that emits light by two-photon excitation. Also, in the region where the dose of electron beam is 110 μC / cm 2 or more and 770 μC / cm 2 or less, although light emission by one-photon excitation also occurs when irradiated with an ultraviolet light laser with a light intensity of 1 μW, light emission by two-photon excitation It was confirmed that the light emission by one-photon excitation was suppressed.

電子線のドーズ量が110μC/cm以上770μC/cm以下の領域では、ドーズ量を上げてゆくと、二光子励起による光ルミネセンス強度が大きくなってゆくことも確認できた。また、電子線のドーズ量が110μC/cm以上770μC/cm以下の領域では、ドーズ量を上げてゆくと、一光子励起による光ルミネセンス強度についても僅かに大きくなってゆくことが確認できた。 It was also confirmed that, in the region where the dose of the electron beam is 110 μC / cm 2 or more and 770 μC / cm 2 or less, the photoluminescence intensity by two-photon excitation is increased as the dose is increased. In addition, in the region where the dose of the electron beam is 110 μC / cm 2 or more and 770 μC / cm 2 or less, it can be confirmed that the photoluminescence intensity by one-photon excitation is slightly increased as the dose is increased. The

ただし、上記において、電子線のドーズ量が110μC/cm以上770μC/cm以下の領域で、二光子励起により発光する発光体が製造できることを述べたが、電子線のドーズ量としては、110μC/cm以上30mC/cm未満であることが望ましい。電子線のドーズ量を30mC/cm以上として製造した場合には、二光子励起による発光が観測されなかった。これは、電子線が必要以上に照射されることによりポリマー分子が分裂していくためである。よって、二光子励起により発光することを特徴とする発光体を製造できる電子線のドーズ量としては、30mC/cm未満であることが望ましい。 However, in the above, it has been described that a light emitting body that emits light by two-photon excitation can be manufactured in a region where the dose of electron beam is 110 μC / cm 2 or more and 770 μC / cm 2 or less. / cm 2 or more desirably less than 30MC / cm 2. When the dose of the electron beam was 30 mC / cm 2 or more, light emission by two-photon excitation was not observed. This is because the polymer molecules are fragmented by the electron beam being irradiated more than necessary. Therefore, the dose of the electron beam capable of producing a light emitter characterized by emitting light by two-photon excitation is preferably less than 30 mC / cm 2 .

また、電子線のドーズ量が、110μC/cm未満のときには、電子線のドーズ量が足らず目的である分子の生成が抑制される。よって、二光子励起により発光することを特徴とする発光体を製造できる電子線のドーズ量は、110μC/cm以上であることが望ましい。より好ましくは、110μC/cm以上10mC/cm以下であることが望ましい。その理由としては、上記の範囲内のときには電子線のドーズ量に対して二光子励起発光強度は単調に増加する傾向にあるためである。 In addition, when the dose of the electron beam is less than 110 μC / cm 2 , the dose of the electron beam is insufficient, and the generation of the target molecule is suppressed. Therefore, it is preferable that the dose of the electron beam capable of producing a light emitter characterized by emitting light by two-photon excitation is 110 μC / cm 2 or more. More preferably, it is desirable to be 110 μC / cm 2 or more and 10 mC / cm 2 or less. The reason is that, within the above range, the two-photon excitation light emission intensity tends to increase monotonically with respect to the dose of the electron beam.

次に、実施例1として、上述したように、実際にポリスチレンが1wt%のポリスチレン溶液により電子線反応膜を形成し、電子線照射前の電子線反応膜(試料)と、電子線照射後の電子線反応膜(試料)とについて、それぞれ一光子励起発光の有無を確認した。電子線の照射は、照射電流40pA、照射時間8s、照射面積2.77×10―6cmであり、ドーズ量を110μC/cmとした。電子線照射前の電子線反応膜と、電子線照射後の電子線反応膜(すなわち、発光体)とにそれぞれ紫外光を照射し、光ルミネセンス強度を測定したところ、図3に示すような結果が得られた。 Next, in Example 1, as described above, an electron beam reaction film is actually formed of a polystyrene solution containing 1 wt% of polystyrene, and the electron beam reaction film (sample) before the electron beam irradiation and the electron beam irradiation The presence or absence of one-photon excitation light emission was confirmed for the electron beam reaction film (sample). The electron beam was irradiated at an irradiation current of 40 pA, an irradiation time of 8 s, an irradiation area of 2.77 × 10 −6 cm 2 , and a dose of 110 μC / cm 2 . When ultraviolet light is irradiated to the electron beam reaction film before the electron beam irradiation and the electron beam reaction film (that is, the light emitter) after the electron beam irradiation, the photoluminescence intensity is measured, as shown in FIG. The results were obtained.

図3中、「without irradiation」は電子線照射前を示し、「with irradiation」は電子線照射後を示す。図3から、電子線照射前の試料では、300〜350nmにピークが観測され、紫外光による一光子励起により発光することが確認できた。一方、電子線照射後の試料では、電子線照射前の試料に比べて発光強度のピークが格段的に低減している結果が得られた。   In FIG. 3, "without irradiation" indicates before electron beam irradiation, and "with irradiation" indicates after electron beam irradiation. From FIG. 3, in the sample before electron beam irradiation, a peak was observed at 300 to 350 nm, and it was confirmed that light was emitted by one-photon excitation by ultraviolet light. On the other hand, in the sample after electron beam irradiation, the result is shown that the peak of the emission intensity is significantly reduced compared to the sample before electron beam irradiation.

次に、電子線照射前と電子線照射後との試料について、それぞれ二光子励起発光の有無を確認するために、モードロックチタンサファイアレーザー(中心波長:750〜820nm、パルス幅:<60fs)を光源として、近赤外パルス光を照射し、光ルミネセンス強度を測定したところ、図4に示すような結果が得られた。なお、図4中、縦軸に示した「TPL intensity」は近赤外パルス光を用いた二光子励起過程による発光強度を示す。   Next, mode-locked titanium-sapphire lasers (center wavelength: 750-820 nm, pulse width: <60 fs) were used to confirm the presence or absence of two-photon excitation light emission for each of the samples before and after the electron beam irradiation. As a light source, near-infrared pulse light was irradiated, and the photoluminescence intensity was measured. As a result, the result as shown in FIG. 4 was obtained. In FIG. 4, “TPL intensity” shown on the vertical axis indicates the emission intensity by the two-photon excitation process using near infrared pulsed light.

図4から、電子線照射後の試料(図4中「a1」)では、500nm近傍にカソードルミネッセンススペクトルと類似した二光子励起由来の発光ピークを観測することができた。   From FIG. 4, in the sample after electron beam irradiation (“a1” in FIG. 4), it was possible to observe an emission peak derived from two-photon excitation similar to the cathode luminescence spectrum in the vicinity of 500 nm.

可視域の発光は、通常、ポリスチレンからは観測されないため、電子線の照射により生成された反応生成物由来であると推定できる。なお、電子線照射前の試料(図4中「b1」)では、二光子励起由来の発光ピークを観測できなかった。   Since light in the visible region is not usually observed from polystyrene, it can be presumed to be from the reaction product generated by the irradiation of the electron beam. In addition, in the sample ("b1" in FIG. 4) before electron beam irradiation, the emission peak derived from two-photon excitation was not able to be observed.

次に、上述した電子線照射後の試料(実施例1)について、近赤外パルス光を照射したときの二光子励起による発光スペクトル(二光子励起発光スペクトル)と、紫外光を照射したときの一光子励起による発光スペクトル(一光子発光スペクトル)と、に関し、光ルミネセンス強度の強度差を調べた。実施例1の発光体には、光強度が600μWの近赤外パルス光を照射し、また、光強度が1μWの紫外光を照射した。その結果、図5に示すような結果が得られた。   Next, for the sample after electron beam irradiation (Example 1) described above, the emission spectrum (two-photon excitation emission spectrum) by two-photon excitation when irradiated with near-infrared pulse light and the ultraviolet light when irradiated Regarding the emission spectrum (one-photon emission spectrum) by one-photon excitation, the intensity difference of the photoluminescence intensity was examined. The luminous body of Example 1 was irradiated with near-infrared pulse light having a light intensity of 600 μW, and was irradiated with ultraviolet light having a light intensity of 1 μW. As a result, the results shown in FIG. 5 were obtained.

この場合、一光子励起による微弱な発光を観測した。また、600nmの波長位置において、二光子励起により発光したときの光ルミネセンス強度と、一光子励起により発光したときの光ルミネセンス強度とについて、光ルミネセンス強度の比(強度比)を調べた。その結果、二光子励起により発光したときの光ルミネセンス強度の方が、一光子励起により発光したときの光ルミネセンス強度よりも、強度比が約80倍も大きくなることが確認できた。   In this case, weak light emission by one-photon excitation was observed. In addition, the ratio (intensity ratio) of the photoluminescence intensity was examined for the photoluminescence intensity when light was emitted by two-photon excitation and the photoluminescence intensity when light was emitted by one-photon excitation at a wavelength position of 600 nm. . As a result, it has been confirmed that the photoluminescence intensity when light is emitted by two-photon excitation is about 80 times as large as the photoluminescence intensity when light is emitted by one-photon excitation.

また、図5で示したそれぞれの発光スペクトルを各ピーク強度で規格化したところ、図6Aに示すような結果が得られた。紫外線の光強度を大きくすると発光強度も大きくなるため、一光子励起による光ルミネセンス強度は励起光強度により制御することが可能であることを確認した。   Moreover, when each emission spectrum shown in FIG. 5 was normalized by each peak intensity, a result as shown in FIG. 6A was obtained. It was confirmed that the photoluminescence intensity by one-photon excitation can be controlled by the excitation light intensity because the emission intensity also increases as the ultraviolet light intensity increases.

また、図6Aに示すように、二光子励起により発光させた際の発光スペクトルでは、480nm近傍と500nm近傍に発光ピークがそれぞれ観測され、そこからなだらかに低下してゆくことが確認できた。これに対して、一光子励起により発光させた際の発光スペクトルでは、480nm近傍に発光ピークが観測され、そこからなだらかに低下してゆくことが確認できた。   Further, as shown in FIG. 6A, in the emission spectrum when light was emitted by two-photon excitation, emission peaks were observed at around 480 nm and at around 500 nm, respectively, and it was confirmed that the emission peaks gradually decrease. On the other hand, in the light emission spectrum when light was emitted by one-photon excitation, it was confirmed that the light emission peak was observed at around 480 nm, and the light was gradually reduced from there.

このように、二光子励起により発光させた際の発光スペクトル(二光子励起発光スペクトル)と、一光子励起により発光させた際の発光スペクトルとは、異なることが確認できた。二光子励起及び一光子励起による発光スペクトルの形状が異なるため、二光子励起及び一光子励起による光ルミネセンス強度の強度比が大きい、例えば600nmを検出波長として選択することで、二光子励起による発光のみを検出することもできる。   Thus, it was confirmed that the emission spectrum (two-photon excitation emission spectrum) at the time of light emission by two-photon excitation and the emission spectrum at the time of light emission by one-photon excitation were different. Since the shape of the emission spectrum by two-photon excitation and one-photon excitation is different, light emission by two-photon excitation is selected by selecting, for example, 600 nm as the detection wavelength, where the intensity ratio of photoluminescence intensity by two-photon excitation and one-photon excitation is large. It is also possible to detect only

図6Bは、図6Aに示した二光子励起発光スペクトルをガウス波形により成分フィッティングした概形を示す。図6Bから、二光子励起発光スペクトルは少なくとも二成分以上の分子からの発光により構成されたスペクトルであり、それぞれ「一光子・二光子励起許容分子」と「一光子励起禁制・二光子励起許容分子」であることが確認できた。   FIG. 6B shows an outline obtained by component fitting of the two-photon excitation emission spectrum shown in FIG. 6A with a Gaussian waveform. From FIG. 6B, the two-photon excitation emission spectrum is a spectrum constituted by light emission from at least two or more component molecules, and “one-photon, two-photon excitation permissible molecule” and “one-photon excitation forbidden, two-photon excitation permissible molecule respectively It could be confirmed that

次に、電子線照射前の試料と電子線照射後の試料について、MALDI(Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization)質量スペクトルをそれぞれ調べたところ、図7に示すような結果が得られた。   Next, with respect to the sample before electron beam irradiation and the sample after electron beam irradiation, the MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization) mass spectrum was examined respectively, and results as shown in FIG. 7 were obtained.

質量スペクトル中に観察される周期的なピークの隣接ピークとの質量差△mは、104でありモノマーの質量と一致している。電子線照射前後の質量スペクトルは、ともにこの周期性が保たれており、電子線照射後の試料においてもポリスチレンの骨格が保持されていることが確認できた。   The mass difference Δm of the periodic peak observed in the mass spectrum with the adjacent peak is 104, which corresponds to the mass of the monomer. This periodicity was maintained in both of the mass spectra before and after the electron beam irradiation, and it was confirmed that the skeleton of polystyrene was retained also in the sample after the electron beam irradiation.

次に電子線照射前の試料と電子線照射後の試料について電子吸収スペクトルを調べたところ、図8に示すような結果が得られた。電子線照射前の試料(図8中「b2」)では260nm近傍に吸収ピークがあり、電子線照射後の試料(図8中「a2」)では280nm近傍に吸収ピークがあることが確認できた。このような吸収ピークの長波長シフトは、共役系の生成を示唆する。   Next, the electron absorption spectra of the sample before the electron beam irradiation and the sample after the electron beam irradiation were examined, and the results shown in FIG. 8 were obtained. It was confirmed that the sample before electron beam irradiation ("b2" in FIG. 8) had an absorption peak near 260 nm, and the sample after electron beam irradiation ("a2" in FIG. 8) had an absorption peak near 280 nm . Such a long wavelength shift of the absorption peak suggests the formation of a conjugated system.

以上の結果から、ポリスチレンに電子線が照射されることにより、ポリスチレンで架橋反応が進行するとともに、共役系構造が生成されることが推測できた。このように架橋構造及び共役系構造を有した分子構造からなる有機ポリマーとなることで、二光子励起により発光する励起特性を有する発光体となることが確認できた。   From the above results, it can be inferred that the crosslinking reaction proceeds with polystyrene and a conjugated structure is generated by irradiating the polystyrene with an electron beam. Thus, it has been confirmed that the light emitting material has an excitation characteristic of emitting light by two-photon excitation by being an organic polymer having a molecular structure having a crosslinked structure and a conjugated structure.

次に、上述した実施例1として作製した電子線反応膜に、走査型電子顕微鏡を使用してドーズ量635μC/cmで、約20μm間隔で電子線を直線的に照射した。その後、クロロホルム溶液に浸漬させた後の電子線反応膜をSEM(Scanning Electron Microscope)写真により確認したところ、図9に示すような結果が得られた。電子線を照射した箇所の構造がクロロホルム溶液に溶解せず残されていることが確認された。 Next, the electron beam reaction film produced as Example 1 mentioned above was linearly irradiated with an electron beam at a dose of 635 μC / cm 2 at intervals of about 20 μm using a scanning electron microscope. Thereafter, the electron beam reaction film after immersion in a chloroform solution was confirmed by a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph, and results as shown in FIG. 9 were obtained. It was confirmed that the structure of the portion irradiated with the electron beam was left undissolved in the chloroform solution.

次に、この電子線を照射した電子線反応膜に対して、モードロックチタンサファイアレーザー(中心波長:800〜820nm、パルス幅:<60fs)を光源として近赤外パルス光を照射し、二光子発光写真により確認したところ、図10に示すような結果が得られた。図10から、電子線を照射した箇所に合わせて直線状に発光していることが確認できた。   Next, the electron beam reaction film irradiated with this electron beam is irradiated with near infrared pulsed light using a mode-locked titanium sapphire laser (center wavelength: 800 to 820 nm, pulse width: <60 fs) as a light source, and two photons When confirmed by the luminescence photograph, the result as shown in FIG. 10 was obtained. From FIG. 10, it was confirmed that light was emitted linearly in accordance with the portion irradiated with the electron beam.

次に、モードロックチタンサファイアレーザー(中心波長:750〜820nm、パルス幅:<60fs)を光源として、光強度(レーザ強度)600μWの近赤外パルス光を照射し、実施例1の発光体について二光子励起により発光させ、二光子検出器により光子を測定した。また、励起波長375nm、光強度1μWの紫外光を照射し、実施例1の発光体について一光子励起により発光させ、光検出器により光子を測定した。   Next, using the mode-locked titanium-sapphire laser (center wavelength: 750 to 820 nm, pulse width: <60 fs) as a light source, near-infrared pulsed light with a light intensity (laser intensity) of 600 μW is irradiated. Light was emitted by two-photon excitation, and photons were measured by a two-photon detector. Further, ultraviolet light having an excitation wavelength of 375 nm and a light intensity of 1 μW was irradiated to cause the light emitter of Example 1 to emit light by one-photon excitation, and photons were measured by a photodetector.

その結果、図11に示すような結果が得られた。図11中、「TPL」は二光子発光写真を示し、「PL」は一光子発光写真を示す。図11に示すように、二光子励起では、励起光の光子のカウント数は258kcpsであった。図11の「PL」では、「TPL」の二光子発光写真で発光していた箇所が僅かに発光していた。この一光子励起では、励起光の光子のカウント数は6.4kcpsであった。以上より、二光子励起による発光に比べて、一光子励起による発光が抑制されていることが確認できた。   As a result, the results shown in FIG. 11 were obtained. In FIG. 11, “TPL” indicates a two-photon emission photograph and “PL” indicates a one-photon emission photograph. As shown in FIG. 11, in the two-photon excitation, the photon count number of the excitation light was 258 kcps. In “PL” in FIG. 11, the portion emitting light in the two-photon emission photograph of “TPL” slightly emitted light. In this one-photon excitation, the photon count number of the excitation light was 6.4 kcps. From the above, it has been confirmed that the light emission by one-photon excitation is suppressed as compared to the light emission by two-photon excitation.

次に、ナノスケールの光学パターンが作製できることを確認するために、上述した実施例1として作製した電子線反応膜に、走査型電子顕微鏡を使用してドーズ量1900μC/cmで、約10μm間隔で電子線を格子状に照射した。次に、この電子線を照射した電子線反応膜に対して、モードロックチタンサファイアレーザー(中心波長:750〜820nm、パルス幅:<60fs)を光源として近赤外パルス光を照射し、二光子発光写真により確認したところ、図12に示すような結果が得られた。図12から、電子線を照射した箇所に合わせて格子状に発光しており、ナノスケールの光学パターンが作製できることを確認した。 Next, in order to confirm that a nanoscale optical pattern can be produced, an electron beam reaction film produced as the above-mentioned Example 1 was subjected to a dose of 1900 μC / cm 2 using a scanning electron microscope and an interval of about 10 μm. The electron beam was irradiated in the form of a grid. Next, the electron beam reaction film irradiated with this electron beam is irradiated with near infrared pulsed light using a mode-locked titanium sapphire laser (center wavelength: 750 to 820 nm, pulse width: <60 fs) as a light source, and two photons When confirmed by the luminescence photograph, the result as shown in FIG. 12 was obtained. From FIG. 12, according to the location which irradiated the electron beam, it was light-emitted in the grid | lattice form, and it confirmed that the nanoscale optical pattern could be produced.

空間分解能を調べるために、図12中において、発光体を跨いだ白線aに沿って、光ルミネセンス強度を測定したところ、図13に示すような結果が得られた。図13の「Spatial resolution」は装置関数を示し、「Line profile」は、発光体を跨いだ白線aに沿った光ルミネセンス強度を示す。発光体の幅を評価するために、それぞれ半値全幅(FWHM)を調べたところ、装置関数が0.33μmであり、発光体の幅は0.94μmであった。このことからもナノスケールの光学パターンの作製できることを確認できた。   When the photoluminescence intensity was measured along the white line a across the light emitter in FIG. 12 in order to investigate the spatial resolution, the result as shown in FIG. 13 was obtained. “Spatial resolution” in FIG. 13 indicates a device function, and “Line profile” indicates photoluminescence intensity along a white line a across the light emitters. When the full width at half maximum (FWHM) was examined to evaluate the width of the light emitter, the device function was 0.33 μm and the width of the light emitter was 0.94 μm. This also confirms that nanoscale optical patterns can be produced.

(2)ポリスチレンを基に形成した本発明の発光体の分子構造について
次に、ポリスチレン溶液により電子線反応膜を生成した後、電子線反応膜に対して電子線を照射して発光体を形成するときの分子構造について以下説明する。ここで、図7及び図8の結果から、ポリスチレンに電子線が照射されることにより、ポリスチレンで架橋反応が進行するとともに、共役系構造が生成されることが推測できる。ポリスチレンから、架橋構造及び共役系構造を有した有機ポリマーへの形成について、ポリマーの一部の分子構造に着目して以下説明する。
(2) Molecular structure of the light emitter of the present invention formed on the basis of polystyrene Next, after forming an electron beam reaction film with a polystyrene solution, the electron beam reaction film is irradiated with an electron beam to form a light emitter The molecular structure of the reaction will be described below. Here, from the results of FIG. 7 and FIG. 8, it can be inferred that the crosslinking reaction proceeds with polystyrene and the conjugated structure is generated by irradiating the polystyrene with the electron beam. The formation from polystyrene to an organic polymer having a crosslinked structure and a conjugated structure is described below, focusing on the molecular structure of part of the polymer.

ポリスチレンに電子線が照射されると、下記の化1〜化6に示すように、ポリスチレンの鎖状構造を有したポリマーの一部において水素の脱離反応が生じると推測される。すなわち、側鎖の水素が脱離して炭素−炭素の二重結合が主鎖に生成される。   When polystyrene is irradiated with an electron beam, it is presumed that the elimination reaction of hydrogen occurs in a part of the polymer having a chain structure of polystyrene as shown in the following Chemical Formula 1 to Chemical Formula 6. That is, the hydrogen of the side chain is eliminated to generate a carbon-carbon double bond in the main chain.

Figure 2019085499
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その結果、鎖状構造でなるポリマーの一部は、共役系構造として、化6に示すように、少なくともポリマーの主鎖の一部に炭素の二重結合と単結合を交互に有し、かつ側鎖にベンゼンを有したトランスブタジエン類似構造となる。なお、トランスブタジエンは二光子励起許容となる分子であることが一般的に知られており、可視域の光を発する特性を有する。本発明の発光体となる有機ポリマーにおいても、電子線が照射されることで、ポリマーの一部にトランスブタジエンと類似した分子構造が生成されることで、二光子励起許容となると推測される。   As a result, a part of the polymer having a chain structure has, as a conjugated structure, at least a part of the main chain of the polymer alternately having a carbon double bond and a single bond as shown in It becomes a trans butadiene-like structure which has benzene in a side chain. It is generally known that trans butadiene is a molecule that permits two-photon excitation, and has the property of emitting light in the visible range. Also in the organic polymer to be the light-emitting body of the present invention, it is presumed that two-photon excitation is permitted by generating a molecular structure similar to trans butadiene in a part of the polymer by being irradiated with an electron beam.

ここで、トランスブタジエン類似構造とは、主鎖に炭素の二重結合と単結合を交互に有した鎖状構造を有するトランスブタジエンの骨格を維持したものであればよい。ここでは、出発物質としてポリスチレンを用いたことで、共役系構造として、化6に示したように、側鎖にベンゼンを有したトランスブタジエン類似構造となるが、出発物質が変わることで化6とは異なるトランスブタジエン類似構造が生成されることになる。   Here, the trans-butadiene-like structure may be any structure as long as it maintains the backbone of trans-butadiene having a chain structure having carbon double bonds and single bonds alternately in the main chain. Here, by using polystyrene as the starting material, as shown in chemical formula 6, as a conjugated structure, it becomes a trans butadiene similar structure having benzene in the side chain, but the starting material changes, and chemical formula 6 Will produce different trans butadiene-like structures.

また、ポリスチレンに電子線が照射されると、上述したように、ポリスチレンのポリマーの一部がトランスブタジエン類似構造になるとともに、当該ポリマーの他の一部において、化1、化2、化7及び化8に示すように、架橋反応が生じると推測される。すなわち、ポリマーの一部で側鎖の水素が脱離して、一のポリマーにおいて水素が脱離した箇所の炭素と、他のポリマーにおいて水素が脱離した箇所の炭素との単結合が生成される。   In addition, when polystyrene is irradiated with an electron beam, as described above, a part of the polymer of polystyrene becomes a trans-butadiene-like structure, and the other part of the polymer is represented by Chemical Formula 1, Chemical Formula 2, Chemical Formula 7 and Chemical Formula 7 As shown in Formula 8, it is presumed that a crosslinking reaction occurs. That is, the hydrogen of the side chain is eliminated in a part of the polymer, and a single bond is formed between the carbon at the site where hydrogen is eliminated in one polymer and the carbon at the site where hydrogen is eliminated in the other polymer .

Figure 2019085499
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その結果、鎖状構造でなるポリマーの一部にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ、化8に示すように、鎖状構造でなるポリマー同士を連結する架橋構造を有した有機ポリマーが生成されると推測できる。そして、発光体は、このような分子構造を有することで、二光子励起により発光すると推測される。   As a result, an organic polymer having a transbutadiene-like structure in a part of the polymer having a chain structure and having a crosslinked structure connecting the polymers having a chain structure is produced as shown in I can guess that. The light emitter is presumed to emit light by two-photon excitation by having such a molecular structure.

(3)作用及び効果
以上より、本発明では、電子線反応化合物(ポリスチレン)により生成した化合物含有溶液(ポリスチレン溶液)を形成対象物の表面に塗布して電子線反応膜を形成する(膜形成工程)。そして、電子線反応膜に電子線を照射することによって、二光子励起により発光する有機ポリマーからなる発光体を製造できる(照射工程)。したがって、二光子励起により光化学反応を起こさせる発光体を、微細加工が可能な電子線の照射により形成できるので、二光子励起で発光(光化学反応)する所定パターンを容易に形成し得る。
(3) Action and Effect From the above, in the present invention, the compound-containing solution (polystyrene solution) generated by the electron beam reactive compound (polystyrene) is applied to the surface of the object to form an electron beam reactive film (film formation Process). Then, by irradiating the electron beam reaction film with an electron beam, it is possible to manufacture a light emitter made of an organic polymer that emits light by two-photon excitation (irradiation step). Therefore, since a light emitter which causes a photochemical reaction by two-photon excitation can be formed by irradiation of an electron beam which can be finely processed, a predetermined pattern which emits light (photochemical reaction) by two-photon excitation can be easily formed.

このようにして製造された発光体は、鎖状構造でなるポリマーの一部にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ、ポリマー同士を連結する架橋構造を有した有機ポリマーからなる。ポリスチレン溶液で生成した電子線反応膜から作製した有機ポリマーでは、主鎖の一部に炭素の二重結合と単結合を交互に有し、側鎖にベンゼンを有したトランスブタジエン類似構造を有する。このような分子構造を有した発光体は、電子線により形成できるので、二光子励起で発光(光化学反応)する所定パターンを容易に形成し得る。   The light emitter thus produced is composed of an organic polymer having a transbutadiene-like structure in a part of the polymer having a chain structure and having a crosslinked structure connecting the polymers. An organic polymer produced from an electron beam reaction film formed with a polystyrene solution has a trans-butadiene-like structure having carbon double bonds and single bonds alternately in part of the main chain and benzene in the side chain. Since a light emitter having such a molecular structure can be formed by an electron beam, it can easily form a predetermined pattern that emits light (photochemical reaction) by two-photon excitation.

(4)真偽判別体
次に、上述した発光体を用いた真偽判別体について以下説明する。例えば、銀行券、旅券、株券、商品券、収入印紙、各種チケット及びその他の有価証券等では、金銭的価値を有するため、真偽判別技術を付与することが求められている。また、金銭的価値を有しない書類等であっても、偽造品と真正品を見極める必要がある場合もある。この場合、図14に示すように、偽造品と真正品とを見極める必要がある真偽判別対象物5に対して、上述した発光体を用いた真偽判別体6を形成する。これにより、真偽判別対象物5では真偽判別体6が二光子励起により発光するか否かを基に、偽造品であるか、或いは真正品であるかを見極めることができる。
(4) True and False Discriminator Next, the true and false discriminator using the above-described light emitter will be described below. For example, banknotes, passports, stock certificates, gift certificates, income stamps, various tickets, and other securities etc. have monetary value, and therefore, it is required to provide authenticity determination technology. Also, even for documents that do not have monetary value, it may be necessary to identify counterfeit products and genuine products. In this case, as shown in FIG. 14, the true / false discriminator 6 using the light emitter described above is formed for the true / false discriminating object 5 which needs to discriminate between a counterfeit product and a genuine product. As a result, it is possible to determine whether the genuine / false discriminator 5 is a counterfeit or a genuine article based on whether the true / false discriminator 6 emits light by two-photon excitation.

この実施形態の場合、真偽判別対象物5は、例えば名刺や書類等のような紙媒体等や、樹脂製でなるフィルム等その他種々の材料により形成されたものを用いることができる。真偽判別対象物5には、表面の所定位置に例えば四辺状等の所定形状に形成された電子線反応膜7を有する。電子線反応膜7には、電子線照射装置によって所定パターンの電子線が予め照射され、電子線の照射箇所に発光体が形成されている。   In the case of this embodiment, as the authenticity determination object 5, for example, a paper medium such as a business card or a document, a film made of resin, or other various materials can be used. The true / false discriminating object 5 has an electron beam reaction film 7 formed in a predetermined shape, such as a quadrilateral, at a predetermined position on the surface. The electron beam reaction film 7 is irradiated in advance with an electron beam of a predetermined pattern by an electron beam irradiation apparatus, and a light emitter is formed at the irradiation spot of the electron beam.

これにより、真偽判別対象物5では、図14に示すように、例えば紫外光が照射されても、発光体における一光子励起による発光が抑制される。一方、図15に示すように、真偽判別対象物5に近赤外パルス光が照射されると、発光体8が二光子励起により発光する。真偽判別対象物5について偽造品であるか真正品であるかを判断する判断者は、真偽判別体6において二光子励起により発光することを目安として、真偽判別対象物5が真正品であると判断できる。   As a result, as shown in FIG. 14, in the case of the true / false discriminating object 5, even if the ultraviolet light is irradiated, for example, the light emission by the one-photon excitation in the light emitter is suppressed. On the other hand, as shown in FIG. 15, when the near infrared pulse light is irradiated to the true / false discriminating object 5, the luminous body 8 emits light by two-photon excitation. A judge who determines whether the object 5 for authenticity discrimination is a counterfeit product or a genuine product is based on the fact that light emission is caused by two-photon excitation in the authenticity discriminator 6 and the object 5 for authenticity discrimination is a genuine product It can be determined that

なお、このような真偽判別体6は、上記の「(1)本発明の概略」において説明した発光体の製造方法と同じ製造方法により製造することができる。例えば、電子線反応化合物(ポリスチレン)により生成した化合物含有溶液(ポリスチレン溶液)を、形成対象物となる真偽判別対象物5の表面に塗布して電子線反応膜を形成する(膜形成工程)。   Such a true / false discriminator 6 can be manufactured by the same manufacturing method as the method of manufacturing the light-emitting body described above in “(1) Outline of the present invention”. For example, a compound-containing solution (polystyrene solution) generated by an electron beam reactive compound (polystyrene) is applied to the surface of the true / false discrimination object 5 to be formed to form an electron beam reaction film (film forming step) .

そして、電子線反応膜に所定パターンで電子線を照射することによって、二光子励起により発光する有機ポリマーからなる発光体を形成する。これにより、二光子励起によって発光する発光体8が所定パターンで形成された真偽判別体6を形成できる。   Then, the electron beam reaction film is irradiated with an electron beam in a predetermined pattern to form a light emitter made of an organic polymer which emits light by two-photon excitation. Thereby, the true / false discriminator 6 in which the light emitters 8 emitting light by two-photon excitation are formed in a predetermined pattern can be formed.

以上の構成において、真偽判別体6は、発光体8を電子線により形成できるので、二光子励起で発光(光化学反応)する所定パターンを容易に形成し得る。   In the above configuration, since the true / false discriminator 6 can form the light emitter 8 by an electron beam, it can easily form a predetermined pattern that emits light (photochemical reaction) by two-photon excitation.

(5)メモリ媒体
次に、上述した発光体を用いたメモリ媒体について以下説明する。図16に示すように、メモリ媒体10には、電子線反応膜からなる記録層10bが基板10aの表面に設けられている。記録層10bとなる電子線反応膜は、上記の「(1)本発明の概略」において説明した電子線反応膜の製造方法と同じ製造方法により製造することができる。例えば、電子線反応化合物(ポリスチレン)により生成した化合物含有溶液(ポリスチレン溶液)を、形成対象物となる基板10aの表面に塗布して電子線反応膜を形成する(膜形成工程)。
(5) Memory Medium Next, a memory medium using the light emitter described above will be described below. As shown in FIG. 16, in the memory medium 10, a recording layer 10b made of an electron beam reaction film is provided on the surface of the substrate 10a. The electron beam reaction film to be the recording layer 10 b can be manufactured by the same manufacturing method as the method for manufacturing the electron beam reaction film described in the above-mentioned “(1) Outline of the present invention”. For example, a compound-containing solution (polystyrene solution) generated by an electron beam reactive compound (polystyrene) is applied to the surface of the substrate 10a to be formed to form an electron beam reactive film (film forming step).

メモリ媒体10の記録層10bには、電子線を照射する書き込み装置(図示せず)によってデータを書き込むことができる。この場合、書き込み装置は、電子線を照射する電子線照射部(図示せず)を備え、電子線照射部から照射された電子線を記録層10bに照射する。この際、書き込み装置は、書き込むデータに応じて電子線反応膜に電子線を照射する箇所を選定する。これにより、記録層10bの電子線が照射されなかった箇所は、電子線反応膜11bのまま維持され、電子線が照射された箇所には発光体11aが形成される。   Data can be written to the recording layer 10 b of the memory medium 10 by a writing device (not shown) that emits an electron beam. In this case, the writing apparatus includes an electron beam irradiation unit (not shown) for irradiating an electron beam, and irradiates the recording layer 10b with the electron beam irradiated from the electron beam irradiation unit. At this time, the writing device selects a portion where the electron beam reaction film is irradiated with the electron beam according to the data to be written. As a result, the portion of the recording layer 10b not irradiated with the electron beam is maintained as the electron beam reaction film 11b, and the light emitter 11a is formed in the portion irradiated with the electron beam.

記録層10bに書き込まれたデータは、検出装置12によって読み出すことができる。検出装置12は、二光子を発する光源13を備え、光源13から発する二光子を、半透明鏡15及びレンズ16を介して記録層10bに照射する。ここでは、二光子としては近赤外パルス光を用いることができる。記録層10bは、発光体11aの形成箇所に近赤外パルス光が照射されると、二光子励起により発光する。一方、発光体11aが形成されていない電子線反応膜11bの形成箇所では、近赤外パルス光が照射されても、二光子励起による発光は生じない。   The data written to the recording layer 10 b can be read by the detection device 12. The detection device 12 includes a light source 13 which emits two photons, and irradiates the two photons emitted from the light source 13 to the recording layer 10 b through the semitransparent mirror 15 and the lens 16. Here, near-infrared pulse light can be used as two photons. The recording layer 10 b emits light by two-photon excitation when near-infrared pulse light is irradiated to the formation portion of the light emitter 11 a. On the other hand, in the formation portion of the electron beam reaction film 11 b where the light emitter 11 a is not formed, light emission by two-photon excitation does not occur even when near-infrared pulsed light is irradiated.

記録層10bの発光体11aが発する可視光L2は、検出装置12のレンズ16及び半透明鏡15を介して光検出部14で受光される。これにより検出装置12は、記録層10bからの可視光L2の受光の有無に基づいてデータを再生することができる。   The visible light L2 emitted by the light emitter 11a of the recording layer 10b is received by the light detection unit 14 through the lens 16 and the semitransparent mirror 15 of the detection device 12. Thus, the detection device 12 can reproduce data based on the presence or absence of the reception of the visible light L2 from the recording layer 10b.

以上の構成において、メモリ媒体10は、電子線を記録層10bに照射することで、記録層10bの所定箇所にのみ発光体11aを形成できるので、二光子励起で発光(光化学反応)する所定パターンを容易に形成し得る。電子線の照射により形成された発光体11aでは、二光子励起により可視光L2を発することから、可視光L2を基にデータの書き込み箇所として検出することができる。   In the above configuration, the memory medium 10 can form the light emitters 11a only at predetermined positions of the recording layer 10b by irradiating the recording layer 10b with the electron beam, so that a predetermined pattern of light emission (photochemical reaction) by two-photon excitation Can be easily formed. In the light emitter 11a formed by the irradiation of the electron beam, the visible light L2 is emitted by two-photon excitation. Therefore, the visible light L2 can be detected as a writing position of data based on the visible light L2.

なお、ここでは、記録層が形成される基体として、硬質な円盤状の基板10aを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば四辺状など他の種々の形状の基板や、或いは軟質なフィルムを、基体として適用してもよい。   Here, the case where the hard disk-like substrate 10a is applied as the substrate on which the recording layer is formed has been described, but the present invention is not limited to this, for example, substrates of other various shapes such as quadrilateral or Alternatively, a flexible film may be applied as a substrate.

(6)マスクパターン形成方法
次に、上述した発光体を用いたマスクパターン形成方法について以下説明する。上記の「(1)本発明の概略」において、電子線反応膜に電子線を照射することで形成される発光体は、例えばクロロホルム溶液に浸漬しても除去されない。一方、この電子線を照射していない電子線反応膜は、クロロホルム溶液に浸漬することで除去することができる。電子線反応膜及び発光体の、このような特性を利用することで、基板上にマスクパターンを製造することができる。
(6) Method of Forming Mask Pattern Next, a method of forming a mask pattern using the light emitting body described above will be described below. In the above-mentioned “(1) Outline of the present invention”, the light emitter formed by irradiating the electron beam reaction film with the electron beam is not removed even if it is immersed in, for example, a chloroform solution. On the other hand, the electron beam reaction film not irradiated with the electron beam can be removed by immersion in a chloroform solution. By using such characteristics of the electron beam reaction film and the light emitter, a mask pattern can be manufactured on the substrate.

マスクパターンを製造する際に用いる電子線反応膜は、上記の「(1)本発明の概略」において説明した電子線反応膜の製造方法と同じ製造方法により製造することができる。例えば、図17Aに示すように、電子線反応化合物(ポリスチレン)により生成した化合物含有溶液(ポリスチレン溶液)を形成対象物となる基板21の表面に塗布して電子線反応膜22aを形成する(膜形成工程)。   The electron beam reaction film used when manufacturing the mask pattern can be manufactured by the same manufacturing method as the method of manufacturing the electron beam reaction film described above in “(1) Outline of the present invention”. For example, as shown in FIG. 17A, a compound-containing solution (polystyrene solution) generated by an electron beam reactive compound (polystyrene) is applied to the surface of a substrate 21 to be formed to form an electron beam reactive film 22a (film Formation process).

次いで、電子線反応膜22aの所定箇所に電子線を照射することで、図17Bに示すように、電子線の照射箇所にのみ発光体22cを形成し、基板21上にパターニングされた電子線反応膜22bを形成する。次いで、基板21上に形成された発光体22cとパターニングされた電子線反応膜22bをクロロホルム溶液に浸漬させることで、図17Cに示すように、当該電子線反応膜22bのみを除去し、発光体22cを残存させる(パターン形成工程)。   Next, by irradiating a predetermined portion of the electron beam reaction film 22a with an electron beam, as shown in FIG. 17B, the light emitter 22c is formed only at the portion irradiated with the electron beam, and the electron beam reaction patterned on the substrate 21 The film 22b is formed. Next, the light emitter 22c formed on the substrate 21 and the patterned electron beam reaction film 22b are immersed in a chloroform solution to remove only the electron beam reaction film 22b, as shown in FIG. 17C, and the light emitter 22c is left (pattern formation step).

これにより、所定パターンの発光体22cのみを基板21の表面に残存させることができるので、所定パターンに形成された発光体22cをマスクパターンとして使用することができる。   As a result, only the light emitters 22c having a predetermined pattern can be left on the surface of the substrate 21. Therefore, the light emitters 22c formed in the predetermined pattern can be used as a mask pattern.

以上の構成において、電子線反応膜22aは、電子線が照射された箇所にのみ発光体22cが形成されるので、所定パターンを容易に形成し得る。この際、基板21上の発光体22cを二光子励起により発光させることで、基板21上に形成された、発光体22cのパターン形状を、パターニングした電子線反応膜22bの除去前や除去後に確認することもできる。   In the above configuration, the electron beam reaction film 22a can easily form a predetermined pattern because the light emitters 22c are formed only at the portions irradiated with the electron beam. At this time, by making the light emitter 22c on the substrate 21 emit light by two-photon excitation, the pattern shape of the light emitter 22c formed on the substrate 21 is confirmed before or after removal of the patterned electron beam reaction film 22b. You can also

なお、基体として、硬質な基板21を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず軟質なフィルム等その他種々の基体を適用してもよい。   In addition, although the case where the hard board | substrate 21 was applied as a base | substrate was described, this invention may apply not only this but other various base | substrates, such as a soft film.

(7)他の実施の形態
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態におけるメモリ媒体では、記録層10bとなる電子線反応膜11bに、電子線により発光体11aを形成し、発光体11aにおける二光子励起による発光を基にデータを読み出すようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、上記の「(6)マスクパターン形成方法」で説明したように、クロロホルム溶液に浸漬することで電子線反応膜を除去し、所定パターンの発光体だけを残存させた記録層としてもよい。
(7) Other Embodiments The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the memory medium in the embodiment described above, a light emitter 11a is formed by an electron beam on the electron beam reaction film 11b to be the recording layer 10b, and data is read based on light emission by two-photon excitation in the light emitter 11a. Although the case has been described, the present invention is not limited to this. For example, as described in the above-mentioned “(6) mask pattern forming method”, the electron beam reaction film may be removed by immersion in a chloroform solution to form a recording layer in which only a light emitter of a predetermined pattern is left.

この場合。メモリ媒体の記録層には、電子線反応膜が除去された領域に凹み部が形成され、所定パターンの発光体が凸状に残存する。メモリ媒体では、記録層に形成された凹凸を読み出し光等で検出し得、この検出結果に基づいてデータを読み出すことができる。   in this case. In the recording layer of the memory medium, a recess is formed in the region from which the electron beam reaction film is removed, and the light emitter of a predetermined pattern remains in a convex shape. In the memory medium, asperities formed in the recording layer can be read out and detected by light or the like, and data can be read out based on the detection result.

また、上述した実施形態においては、電子線が照射されることによって、二光子励起により発光する発光体が形成される電子線反応化合物として、ポリスチレンを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らない。鎖状構造にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ鎖状構造同士が架橋した架橋構造を有する有機ポリマーからなる発光体が形成できれば、ポリスチレン以外の他種々の材料を電子線反応化合物として用いても良い。   Further, in the above-described embodiment, a case is described where polystyrene is applied as an electron beam reactive compound in which a light emitter that emits light by two-photon excitation is formed by being irradiated with an electron beam. Not limited to. Various materials other than polystyrene can be used as the electron beam reactive compound, as long as a light emitting body comprising an organic polymer having a transbutadiene-like structure in a chain structure and a crosslinked structure in which chain structures are crosslinked can be formed. good.

また、発光体として、鎖状構造にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ鎖状構造同士が架橋した架橋構造を有する有機ポリマーからなる発光体について説明したが、トランスブタジエン類似構造としては、例えば、トランスブタジエンの側鎖の水素がベンゼン等に置換した分子構造の他、トランスブタジエンの主鎖の炭素がベンゼンを構成しているトランススチルベンと類似した構造(トランススチルベン類似構造)、共役ポリエンと類似した構造(共役ポリエン類似構造)を含む。   In addition, as the light emitter, a light emitter comprising an organic polymer having a transbutadiene-like structure in a chain structure and a crosslinked structure in which chain structures cross each other is described, but as a transbutadiene-like structure, for example, Besides the molecular structure in which hydrogen in the side chain of trans butadiene is replaced by benzene etc., a structure similar to trans stilbene (trans stilbene similar structure) similar to that of trans stilbene consisting of benzene, similar to conjugated polyene It includes the structure (conjugated polyene-like structure).

トランススチルベン類似構造とは、スチルベンのフェニル基に炭素が置換されているトランススチルベンに類似した構造である。   The trans stilbene-like structure is a structure similar to trans stilbene in which carbon is substituted at the phenyl group of stilbene.

共役ポリエン類似構造とは、ポリエンの側鎖に炭素やベンゼンが構成されている共役ポリエンに類似した構造である。   The conjugated polyene analog structure is a structure similar to a conjugated polyene in which carbon or benzene is constituted in the side chain of polyene.

2、7、11b、22a、22b 電子線反応膜
6 真偽判別体
8、11a、22c 発光体
10 メモリ媒体
2, 7, 11b, 22a, 22b Electron beam reaction film 6 true / false discriminator 8, 11a, 22c luminous body 10 memory medium

Claims (10)

電子線反応化合物により生成した化合物含有溶液を形成対象物の表面に塗布して電子線反応膜を形成する膜形成工程と、
前記電子線反応膜に電子線を照射することによって、二光子励起により発光する有機ポリマーからなる発光体を製造する照射工程と、を備える発光体の製造方法。
A film forming step of forming an electron beam reaction film by applying a compound-containing solution generated by an electron beam reaction compound on the surface of an object to be formed;
And irradiating the electron beam reaction film with an electron beam to produce a light emitter made of an organic polymer which emits light by two-photon excitation.
前記膜形成工程では、
前記電子線反応化合物がポリスチレンであり、前記化合物含有溶液は、前記ポリスチレンが0.01〜20wt%含まれたポリスチレン溶液である、請求項1に記載の発光体の製造方法。
In the film forming step,
The method according to claim 1, wherein the electron beam reactive compound is polystyrene, and the compound-containing solution is a polystyrene solution in which 0.01 to 20 wt% of the polystyrene is contained.
前記照射工程における前記電子線の照射はドーズ量が110μC/cm以上30mC/cm未満である、請求項1又は2に記載の発光体の製造方法。 The manufacturing method of the light-emitting body of Claim 1 or 2 whose irradiation dose of the said electron beam in the said irradiation process is 110 micro C / cm < 2 > or more and less than 30 mC / cm < 2 >. 前記照射工程では、前記電子線を所定パターンに照射することで、前記所定パターンの前記発光体を形成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光体の製造方法。   The manufacturing method of the light-emitting body of any one of Claims 1-3 which forms the said light-emitting body of the said predetermined pattern by irradiating the said electron beam to a predetermined pattern at the said irradiation process. 鎖状構造でなるポリマーの一部にトランスブタジエン類似構造を有し、かつ、前記ポリマー同士を連結する架橋構造を有した有機ポリマーからなり、二光子励起により発光する、発光体。   A light emitter comprising an organic polymer having a trans-butadiene-like structure in a part of a polymer having a chain structure and having a crosslinked structure connecting the polymers, and emitting light by two-photon excitation. 前記トランスブタジエン類似構造は、主鎖の一部に炭素の二重結合と単結合を交互に有し、側鎖にベンゼンを有する、請求項5に記載の発光体。   The light-emitting body according to claim 5, wherein the trans-butadiene-like structure has carbon double bonds and single bonds alternately in part of its main chain and benzene in its side chain. 一光子励起によっても発光する、請求項5又は6に記載の発光体。   The light emitter according to claim 5 or 6, which emits light by one-photon excitation. 発光体が所定パターンで形成された真偽判別体であって、
前記発光体は請求項5〜7のいずれか1項に記載の発光体である、真偽判別体。
A true / false discriminator in which a light emitter is formed in a predetermined pattern,
The true-false discriminator, wherein the light-emitting body is the light-emitting body according to any one of claims 5 to 7.
電子線が照射されることにより請求項5〜7のいずれか1項に記載の発光体となる電子線反応膜が形成された記録層を備え、前記記録層には、書き込むデータに応じて前記電子線反応膜の所定箇所に前記電子線が照射される、メモリ媒体。   A recording layer provided with an electron beam reaction film as a light emitter according to any one of claims 5 to 7 by being irradiated with an electron beam, the recording layer comprising the recording layer according to data to be written. A memory medium, wherein the electron beam is irradiated to a predetermined portion of an electron beam reaction film. 電子線が照射されることにより請求項5〜7のいずれか1項に記載の発光体となる電子線反応膜を基体上に形成する膜形成工程と、
前記電子線を前記電子線反応膜の所定箇所に照射し、前記電子線が照射された箇所の前記電子線反応膜を前記発光体とする照射工程と、
溶液を用いて前記電子線反応膜を除去して、所定パターンの前記発光体を前記基体上に形成するパターン形成工程と、を備える、マスクパターン形成方法。
A film forming step of forming an electron beam reaction film to be a light emitter according to any one of claims 5 to 7 by irradiating an electron beam on a substrate,
Irradiating the electron beam to a predetermined portion of the electron beam reaction film, and irradiating the electron beam reaction film at a portion irradiated with the electron beam as the light emitter;
And D. removing the electron beam reaction film using a solution to form the light emitter of a predetermined pattern on the substrate.
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