JP2022550800A - データ記憶方法および組成物 - Google Patents

Abstract

記録媒体の層（１０１）にデータを記録する方法であって、有機発光性前駆体組成物が、第１の光ビーム（１０３）および第２の光ビーム（１０５）で照射され、第１の光ビームが、有機発光性前駆体組成物を有機発光性組成物に変換するための書き込み波長を有し、第２の光ビームが、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換を阻害するための書き込み阻害波長を有する、方法。第２の光ビームは、中央領域および取り囲む領域を有し、中央領域における第２の光ビームの強度は、取り囲む領域における第２の光ビームの強度よりも低い。第１の光ビームは、中央領域にわたって延在し、第２の光ビームの取り囲む領域は、第１の光ビームを取り囲む。【選択図】図１Ａ

Description

本開示の実施形態は、光学データ記憶媒体にデータを書き込むためのプロセス、光学技術を使用して光学記憶媒体上に記憶されたデータを読み取るためのプロセス、および光学技術を使用してデータを書き込むための組成物に関する。

光学記憶媒体、例えば、ＤＶＤおよびブルーレイディスクは周知である。しかしながら、記憶を必要とするデータの量の継続的な増加に起因して、データ記憶媒体の記憶容量を増加させる必要がある。

ＷＯ２０１５／０７７８１５は、中央スポットを有する第１のビーム、および中心スポットを取り囲む第２のビームを用い、第１のビームによって引き起こされる記録媒体の特性の変化が、第２のビームによって画定される領域に抑制される、記録媒体の領域の同時照射について開示している。これは、第１のビーム単独の回折限界で達成されるであろうよりも高い解像度を達成し得ることが開示されている。

ＷＯ２０１５／０７７８１５

本開示のいくつかの実施形態によれば、有機発光性前駆体組成物を含む記録媒体の第１の層にデータを記録する方法が提供される。当該方法は、有機発光性前駆体組成物に、第１の光ビームおよび第２の光ビームを照射することを含み、第１の光ビームが、有機発光性前駆体組成物を有機発光性組成物に変換するための書き込み波長を有し、第２の光ビームが、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換を阻害するための書き込み阻害波長を有する。第２の光ビームは、中央領域および取り囲む領域を有し、中央領域における第２の光ビームの強度は、取り囲む領域における第２の光ビームの強度よりも低い。第１の光ビームは、中央領域にわたって延在し、第２の光ビームの取り囲む領域は、第１の光ビームを取り囲む。

任意選択的に、有機発光性前駆体組成物は、開始剤を含み、書き込み波長の光を照射すると、開始剤が、有機発光性前駆体組成物の有機発光性前駆体材料の、有機発光性材料への変換を開始するための反応性材料を形成する。

任意選択的に、書き込み波長に曝露させると、組成物は、開始剤と反応して反応性材料を形成する共開始剤をさらに含む。

任意選択的に、有機発光性前駆体材料は、有機発光性材料よりも低い程度の結合を有する。

任意選択的に、有機発光性前駆体は、非ポリマー化合物である。

任意選択的に、有機発光性材料は、ポリマーである。

任意選択的に、反応性材料は、ラジカル化合物である。

任意選択的に、記録媒体は、阻害剤を含み、書き込み阻害波長の光を照射すると、阻害剤が、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換を阻害する。

いくつかの実施形態によれば、有機発光性前駆体組成物は、阻害剤を含む。

いくつかの実施形態によれば、阻害剤は、記録媒体の第２の層に配置される。

任意選択的に、阻害剤は、書き込み阻害波長の光を吸収すると、書き込み波長の光を吸収する励起状態を形成する。

任意選択的に、阻害剤は、書き込み阻害波長の光を吸収すると、書き込み波長の光を吸収する材料に変換される。

任意選択的に、阻害剤は、書き込み阻害波長の光を吸収すると、励起状態の開始剤から電子を受け取るか、または電子を励起状態の開始剤に移行させることが可能な励起状態を形成する。

任意選択的に、有機発光性前駆体組成物は、発光消光剤に結合している有機発光性材料を含み、記録媒体が、阻害剤をさらに含み、
書き込み波長の光を照射すると、発光消光剤が、有機発光性材料から切断されるか、または発光消光剤に結合している有機発光性材料の照射時に非消光形態に変換され、
書き込み阻害波長の光を照射すると、阻害剤が、発光消光剤の切断または変換を阻害する。

発光消光剤に結合している有機発光性材料を含む有機発光性前駆体組成物は、阻害剤を含み得、および／または阻害剤は、記録媒体の第２の層に配置され得る。

任意選択的に、有機発光性前駆体組成物は、発光消光剤と混合された有機発光性材料を含み、記録媒体が、阻害剤をさらに含み、
書き込み波長の光を照射すると、発光消光剤が、非消光形態に変換され、
書き込み阻害波長の光を照射すると、阻害剤が、発光消光剤の変換を阻害する。

発光消光剤と混合された有機発光性材料を含む有機発光性前駆体組成物は、阻害剤を含み得、および／または阻害剤は、記録媒体の第２の層に配置され得る。任意選択的に、組成物は、少なくとも１つのポリマーを含むマトリックスをさらに含む。

任意選択的に、記録媒体は、ディスクである。

本開示のいくつかの実施形態によれば、
有機発光性前駆体材料と、
書き込み波長の光を照射すると、有機発光性前駆体の有機発光性材料への変換を開始するための反応性材料を形成するための開始剤と、
書き込み阻害波長の光を照射すると、反応性材料の形成を阻害するための阻害剤と、を含有する、組成物が提供される。

本開示のいくつかの実施形態によれば、
有機発光性材料に結合しているか、または有機発光性材料と混合された発光消光剤であって、書き込み波長の光を照射すると、有機発光性材料から切断されるか、または非消光形態に変換される、発光消光剤と、
当該切断または変換を阻害するための阻害剤と、を含有する組成物が提供される。

記録媒体にデータを書き込むための、第１および第２の光ビームを用いた記録媒体の照射の概略図。 図１Ａの第１および第２の光ビームの面Ａ－Ａを通る断面図。 いくつかの実施形態による、第１および第２の光ビームの強度対距離のプロット。 有機発光性前駆体および開始剤を含有する溶液、ならびに有機発光性前駆体のみの溶液の、フォトルミネッセンスの変化を示す。 有機発光性前駆体および開始剤を含有するフィルムのラスタースキャン領域のグレースケール蛍光画像を示す。 ラスタースキャンパターンを画像上に重ね合わせた、図３Ａの画像を示す。 図３Ａに記載のフィルムのフォトルミネッセンス断面図。 切断可能な消光剤を含有する有機発光性前駆体を含有するフィルムのラスタースキャン領域の画像。 書き込みおよび書き込み阻害ビームを用いて構造体を照射するための装置の概略図。 有機発光性前駆体組成物を含有する層を、共線書き込み阻害レーザーを用いた、および用いない、書き込みレーザーに曝露させる際の書き込みの変化を示す。

図面は、縮尺どおりに描かれておらず、様々な視点および見解を有する。図面は、いくつかの実施態様および実施例である。加えて、いくつかの構成要素および／または操作は、開示の技術のいくつかの実施形態の考察を目的として、異なるブロックに分離され得るか、または単一のブロックに組み合わされ得る。さらに、技術は、様々な修正および代替形式に変更可能であるが、特定の実施形態は、例として図面に示されており、以下に詳細に記載される。しかしながら、意図は、記載の特定の実施態様に技術を限定することではない。対照的に、技術は、添付の特許請求の範囲によって定義される技術の範囲内に入るすべての修正物、同等物、および代替物を網羅することが意図される。

別段文脈が明らかに要求しない限り、記載および特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含むこと（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」などの単語は、排他的または網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味、すなわち、「含むが、限定されない」という意味で解釈されるものである。加えて、「本明細書の」、「上の」、「以下の」という単語、および類似の趣旨の単語は、本出願で使用される場合、本出願全体を指し、本出願の任意の特定の部分を指すものではない。文脈が許容する場合、単数または複数を使用する発明を実施するための形態において、単語はまた、それぞれ複数または単数を含み得る。「または」という単語は、２つ以上の項目の列挙を参照して、列挙の項目のうちのいずれか、列挙のすべての項目、および列挙の項目の任意の組み合わせ、という単語の解釈のすべてを網羅する。

本明細書に提供される技術の教示は、必ずしも以下に記載のシステムではなく、他のシステムに適用され得る。以下に記載の様々な実施例の要素および行為を組み合わせて、技術のさらなる実施態様を提供することができる。技術のいくつかの代替的な実施態様は、以下に記述されるこれらの実施態様に対する追加の要素を含み得るだけでなく、より少ない要素も含み得る。

以下の詳細な記載に照らし合わせて、これらおよび他の変更は、技術に対して行われ得る。記載は、技術のある特定の実施例を記載し、企図される最良のモードを記載しているが、記載がどれほど詳細に表示されていようとも、技術は、多くの方式で実践することができる。上に記述されるように、技術のある特定の特色または態様を記載する場合に使用される特定の用語は、その用語に関連する技術の任意の特定の特徴、特色、または態様に制限されるように、その用語が本明細書で再定義されることを意味するものと解釈されるべきではない。一般に、以下の特許請求の範囲で使用される用語は、発明を実施するための形態の項でそのような用語を別段明示的に定義しない限り、技術を本明細書に開示の特定の実施例に限定するものと解釈されるべきではない。したがって、技術の実際の範囲は、開示の実施例だけでなく、特許請求の範囲下の技術のすべての実践または実施態様の同等の方式も包含する。

特許請求の範囲の数を低減するために、技術のある特定の態様は、ある特定の特許請求の範囲の形態で以下に提示されるが、出願人は、任意の数の特許請求の範囲の形態における技術の様々な態様を企図している。

以下の記載では、説明の目的として、開示の技術の実施態様の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が記載される。しかしながら、開示の技術の実施形態が、これらの具体的な詳細のいくつかを用いずとも実践することができることは、当業者には明らかであろう。

本発明者らは、書き込みビームが、有機発光性前駆体組成物の変換を阻害するための第２の波長を有する書き込み阻害ビームによって取り囲まれている、有機発光性前駆体組成物を有機発光性組成物に変換することが可能な光の書き込み波長を有する書き込みビームで有機発光性前駆体組成物を照射することによって、高解像度の光学記憶を達成することができることを見出した。

有機発光性組成物は、形成される有機発光性組成物の有機発光性材料のピーク吸収波長、または以下に記載のＳＴＥＤ読み取り波長を有する光を照射すると、有機発光性前駆体組成物と比較して、増加した、任意選択的に少なくとも１０倍増加した発光を有する。

図１Ａは、いくつかの実施形態による、有機発光性前駆体組成物の有機発光性材料組成物への変換を概略的に示す。その第１の層に有機発光性前駆体を含有する記録媒体１０１を、書き込み装置の光源１０７によって照射する。

記録媒体は、書き込み装置によって書き込まれるように構成された任意の形態、例えばディスクの形態をとることができる。ディスクは、組成物を含むかもしくは組成物からなる単一の書き込み可能な層を含有し得るか、または２つ以上の書き込み可能な層を含有し得る。ディスクは、片面であっても両面であってもよい。２光子吸収に起因する光学的遷移速度は、光の強度の２乗に依存するので、特に２層以上の記録媒体への書き込みに適している。

書き込みビーム、例えば、第１の波長λ_１を有するレーザー１０３、および書き込みビームを取り囲み、書き込み阻害波長λ_２を有する書き込み阻害ビーム、例えば、レーザー１０５で記録媒体を照射する。

組成物の材料は、書き込みビームによって照射すると、書き込み波長λ_１の２つの光子を吸収して、基底状態から仮想状態を介して励起状態へと励起を引き起こし得る。吸収材料によって吸収されるエネルギー２ｈｃ／λ_１は、材料の基底状態－励起状態のエネルギーギャップと少なくとも同じであるか、またはそれよりも高い。

２光子吸収を達成するための書き込みビームの強度は、好ましくは少なくとも５０ｍＷ／ｃｍ^２、任意選択的に７５～３００ｍＷ／ｃｍ^２の範囲である。

任意選択的に、λ_１は、少なくとも６００ｎｍ、任意選択的に少なくとも７００ｎｍ、任意選択的に約６００～１０００ｎｍの範囲である。

２光子吸収は、Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ｔｗｏ－Ｐｈｏｔｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｓａｔｉｏｎ”，Ｅｄ．Ｔｏｍｍａｓｏ Ｂａｌｄａｃｃｈｉｎｉ，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ ２０１６に記載されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

書き込みビームによって照射され、書き込み阻害ビームの光のうちのほとんどが照射されないかまたはまったく照射されない領域１０９における有機発光性前駆体組成物による２光子吸収は、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換を引き起こす。

記録媒体は、記録媒体の複数の領域が書き込まれるように、例えば回転して、光源１０７に対して移動するように構成されてもよい。

図１Ｂは、書き込みビーム１０３および書き込み阻害ビーム１０５の断面を示す。

図１Ｃは、書き込みビーム１０３および書き込み阻害ビーム１０５の強度を示す。

書き込みビームは、λ_１／２ＮＡの半値全幅（ＦＷＨＭ）を有し、ＮＡは、集束光学系の開口数である。これは、約２００ｎｍ以上、任意選択的に約３００ｎｍ以上であり得る。

書き込み阻害ビームは、図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、最大の書き込み阻害ビームを包含し、最小の書き込み阻害ビームを包含する中央領域を取り囲む環状領域または「ドーナッツ」領域を有する。環状領域は、書き込みビームのＦＷＨＭを取り囲み、重なり合う。図１Ｃを参照すると、書き込み阻害ビームのピークからピークまでの距離は、λ１／ＮＡであり得る。環状領域の幅は、書き込み阻害ビームのＦＷＨＭであり得る。

図１Ｃを参照すると、書き込み阻害ビームの強度は、書き込みビームのＦＷＨＭによって画定される領域内の最小である。好ましくは、最小の書き込み阻害ビームは、最大の書き込みビームと整列される。

図１Ｃの実施形態では、書き込みビームのＦＷＨＭによって画定される領域における書き込み阻害ビームの最小強度は、ゼロではない値である。任意選択的に、中央領域における書き込み阻害ビームの光の強度は、取り囲む環状領域内のいずれの場所よりも少なくとも１０倍低い。他の実施形態では、書き込みビームのＦＷＨＭによって画定される領域の少なくとも一部ではゼロである。

書き込まれた領域の幅（すなわち、書き込み解像度）は、１００ｎｍ未満、任意選択的に８０ｎｍ未満または５０ｎｍ未満、任意選択的に少なくとも５または１０ｎｍであり得る。このように、データは、書き込み波長の回折限界未満で書き込むことができる。

記録媒体に記録されたデータを読み取るように構成された読み取り装置は、記録媒体上に励起ビームを放出するように構成された光源を備え得、励起ビームが、有機発光性材料が発光する波長を有する。

書き込まれた記録媒体は、励起ビームが非活性化ビームによって取り囲まれているので、焦点領域内の励起ビームによって照射された有機発光性材料のみが光を放出する、誘導放出抑制（ＳＴＥＤ）によって読み取ることができる。当業者は、対物レンズの瞳面の特性を変更することによって、焦点領域をどのように調整することができるかを理解するであろう。ＳＴＥＤは、例えば、Ｇｕ ｅｔ ａｌ，“Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ”，Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｖｉｅｗｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏｌ １，ｐ．１－１４，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１６により詳細に記載されており、その内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

有機発光性前駆体組成物
本明細書に記載の第１の層の有機発光性前駆体組成物は、阻害剤を含有し得、阻害剤は、書き込み阻害波長を照射すると、有機発光性前駆体組成物の、有機発光性材料を含有する有機発光性材料組成物への変換を阻害する。追加的または代替的に、阻害剤は、記録媒体の第２の層に配置されてもよい。第２の層は、第１の層に隣接していても、していなくてもよい。書き込み抑制ビームおよび書き込みビームは、第１および第２の層への投射に使用されるであろうことが理解されるであろう。

本開示のいくつかの実施形態によれば、有機発光性前駆体組成物は、有機発光性材料の開始剤および前駆体を含有する。書き込み波長を照射すると、開始剤は、２光子吸収を受け、有機発光性前駆体材料が有機発光性材料に変換される反応を開始し得る。これらの実施形態による阻害剤は、開始剤の活性を阻害し得る。

本開示のいくつかの実施形態によれば、有機発光性前駆体組成物は、発光消光剤に結合している有機発光性材料を含有する。書き込み波長を照射し、この材料による２光子吸収が生じると、発光消光剤は、有機発光性材料から切断され得、および／または発光消光剤は、非消光形態に変換され得る。これらの実施形態による阻害剤は、発光消光剤のそのような切断または変換を阻害し得る。切断は、単一分子プロセスであってもよい、すなわち、開始剤などの共反応物質の存在を必要としないことが理解されるであろう。上記のいくつかの実施形態では、有機発光性前駆体組成物は、有機発光性材料に変換される有機発光性前駆体材料を含有する。

本開示のいくつかのさらなる実施形態によれば、有機発光性前駆体組成物は、発光消光剤と混合された有機発光性材料を含有する。書き込み波長を照射し、２光子吸収が生じると、発光消光剤は、非消光形態に変換され得る。これらの実施形態による阻害剤は、発光消光剤のそのような変換を阻害し得る。

広範な有機発光性材料および消光基は、当業者に既知であり、それらの組み合わせは、単一分子の有機発光性前駆体材料として、または有機発光性材料と消光材料との混合物としてのいずれかで、本明細書に記載のように使用され得る。

組成物は、マトリックス材料を含有し得る。

有機発光性材料は、蛍光材料またはリン光材料であり得る。

有機発光性材料は、非ポリマー材料またはポリマー材料であり得る。

有機発光性材料がその前駆体から形成される場合、有機発光性前駆体および有機発光性材料の両方は、非ポリマー性であるか、有機発光性前駆体は非ポリマー性であり、有機発光性材料はポリマーであるか、または有機発光性前駆体および有機発光性材料の両方はポリマーである。

いくつかの実施形態では、有機発光性材料の結合の程度は、有機発光性前駆体の結合の程度よりも高い。本明細書に記載の材料の結合の程度は、交互の単結合および二重結合の経路における原子の最大数であり得る。

有機発光性前駆体は、オリゴマー化または重合を受け得る。結合の程度を増加させた、有機発光性前駆体から有機発光性材料への例示的な変換は、スキーム１に示されており、Ａｒが、出現ごとに独立して、置換または置換アリールまたはヘテロアリール基である。

任意選択的に、Ａｒ基は、以下から選択され、

式中、Ｒ^６が、出現ごとに独立して、Ｈまたは置換基であり、Ｒ^７が、出現ごとに独立して、置換基であり、ｍが、０、１、２、または３であり、ｎが、０、１、２、３、または４であり、－－－が、式（Ｉ）の有機発光性前駆体におけるＡｒの結合位置を表す。

任意選択的に、Ｈまたは直接結合ではないＲ^６基、およびＲ^７基（存在する場合）は、各々独立して、Ｆ、ＣＮ、ＮＯ_２、およびＣ_１－２０アルキル（１つ以上の隣接していない非末端のＣ原子が、Ｏ、Ｓ、ＣＯ、またはＣＯＯで置き換えられ得、アルキルの１つ以上のＨ原子が、Ｆで置き換えられ得る）からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、書き込まれた領域の明るさは、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換の程度、または発光消光剤の活性が低減される程度を制御することによって制御することができる。これは、例えば、書き込みビームによる前駆体組成物の照射の持続時間および／または強度を制御することによって制御することができる。生じる書き込まれた記録媒体は、それによって、バイナリ形態ではなくグレースケール形態でデータを記憶することができる。

いくつかの実施形態では、有機発光性組成物は、異なる放出ピーク波長を有する複数の異なる有機発光性材料を含有する。

複数の有機発光性材料のうちの１つ以上、任意選択的にすべては、関連する開始剤を各々有する、対応する１つ以上の有機発光性前駆体から形成され得る。第１の書き込み波長で照射すると、１つ以上の開始剤のうちの第１の開始剤は、１つ以上の発光性前駆体のうちの第１の発光性前駆体の、第１の発光性材料への変換を選択的に開始し得る。第２の書き込み波長で照射すると、存在する場合、第２の開始剤は、第２の発光性前駆体の第２の発光性材料への変換を選択的に開始し得る。

複数の有機発光性材料のうちの１つ以上、任意選択的にすべては、それに結合しているか、またはそれと混合された、会合している発光消光剤を有し得る。第１の書き込み波長で照射すると、１つ以上の消光剤のうちの第１の消光剤は、選択的に非活性化され得る。第２の書き込み波長で照射すると、存在する場合、第２の消光剤は、選択的に非活性化され得る。

複数の有機発光性材料のうちの１つ以上は、前駆体組成物中の有機発光性前駆体から形成され得、複数の有機発光性材料のうちの１つ以上は、前駆体組成物中の発光消光剤と関連し得る。

開始剤
有機発光性前駆体組成物が開始剤を含む場合、開始剤は、その基底状態では、有機発光性前駆体材料と反応しない材料であり得る。

いくつかの実施形態では、開始剤は、書き込み波長で照射し、書き込み波長を吸収、任意選択的に２光子吸収が生じると、反応性種を形成する。任意選択的に、有機発光性前駆体組成物の開始剤以外の成分は、その基底状態では、エネルギーを吸収せず、書き込み波長で励起状態または反応性種を形成しない。

反応性種は、ラジカル連鎖反応を開始するためのラジカル化合物であり得る。任意選択的に、ラジカル化合物は、Ｏ－ＯまたはＮ－Ｏ結合を有する開始剤化合物、例えば、ＢＡＳＦから入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）ＯＸＥ ０１の書き込み波長での照射によって形成される。任意選択的に、開始剤化合物は、フェノン基、例えば、Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）１８４を含む。

いくつかの実施形態では、書き込み波長で照射すると、開始剤は、共開始剤と反応してラジカルを形成し、共開始剤が、２光子吸収を受ける。共開始剤と反応するとラジカルを形成する例示的な開始剤としては、限定されないが、カンファーキノンおよびビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンなどのケトンが挙げられる。例示的な共開始剤としては、限定されないが、エチル４－（ジメチルアミノ）安息香酸Ｎ－フェニルグリシン４，Ｎ，Ｎ－トリメチルアニリンが挙げられる。

阻害剤
本開示のいくつかの実施形態によれば、書き込み阻害波長で照射すると、組成物は、有機発光性前駆体組成物の有機発光性組成物への変換を阻害する阻害剤を含有する。任意選択的に、有機発光性前駆体組成物の阻害剤以外の成分は、その基底状態では、書き込み波長でエネルギーを吸収しない。

本開示のいくつかの実施形態によれば、記録媒体の第１の層は組成物を含み、第２の層は阻害剤を含む、例えば、第２の層は、本明細書に記載のマトリックス材料および阻害剤を含む。

阻害剤は、有機発光性組成物の形成に利用可能な光子の数が閾値を未満であるように、書き込み阻害領域における書き込み波長ビームの強度を激減させ得る。

いくつかの実施形態では、阻害剤は、開始剤の活性化、したがって、有機発光性前駆体材料の有機発光性材料への変換を阻害する。

いくつかの実施形態では、阻害剤は、書き込み阻害波長の光を吸収すると、書き込み波長の光を吸収することが可能である励起状態を形成する材料である。

これらの実施形態による阻害剤は、以下、逆可飽和色素阻害剤と称する。例示的な逆可飽和染料としては、限定されないが、Ｑｕｉｎｏｌｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗなどのキノロン－インダンジオン、およびＤｉｓｐｅｒｓｅ Ｏｒａｎｇｅなどのジフェニルジアゼンが挙げられる。

いくつかの実施形態では、阻害剤は、書き込み波長ではほとんどまたはまったく光を吸収しないが、書き込み阻害波長の光を吸収すると構造が変化する、例えば、異性化または非異性化変換、例えば、環化によって、書き込み波長を吸収する材料に変化する。これらの実施形態による阻害剤は、以下、フォトクロミック阻害剤と称する。例示的なフォトクロミック阻害剤としては、限定されないが、ジチオフェノ－シクロペンテンおよびジチオフェノアントラセン、例えば、以下が挙げられる：

いくつかの実施形態では、阻害剤は、書き込み阻害波長に曝露させると、書き込み波長への開始剤の曝露によって形成される励起状態の開始剤へまたは励起状態の開始剤から電子が移行することができる励起状態を形成する。本実施形態による阻害剤は、以下、光誘起電子移行消光剤（ｐｈｏｔｏ ｉｎｄｕｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｑｕｅｎｃｈｅｒ、ＰＥＴＱ）と称する。

例示的なＰＥＴＱは、塩のアニオンとして以下に示されるエオシンＹである：

マトリックス
組成物は、好ましくは、１つ以上のポリマーを含むマトリックスを含む。有機発光性材料またはその前駆体、および、存在する場合、消光剤、阻害剤、および／または開始剤は、好ましくは、１つ以上のポリマーを含むマトリックス内に配置される。マトリックスは、組成物の書き込み波長および書き込み阻害波長、ならびにデータの記録後に読み取るための励起波長に対して好適に透過性である。

例示的なマトリックスポリマーとしては、限定されないが、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート（例えば、ＰＭＭＡ）、およびポリカーボネートが挙げられる。

いくつかの実施形態では、組成物の１つの材料または複数の材料、例えば、有機発光性材料またはその前駆体、ならびに阻害剤、消光剤、および開始剤のうちの１つ以上は、各々マトリックス内に均質に分散される。

いくつかの実施形態では、有機発光性前駆体、阻害剤、および開始剤のうちの１つ以上は、マトリックスポリマーに共有結合している。

モノマー合成
スキーム１に従って、モノマー１を調製した。

ステップ１：中間体２の合成

磁気撹拌器、油浴、凝縮器、および窒素気泡器を備えた５００ｍＬの丸底フラスコに、２－アミノフェノール（１００ｇ、９１６ｍｍｏｌ）および２－ヒドロキシプロパン酸（８２．５ｇ、９１６ｍｍｏｌ）を入れ、１５０℃で１６時間還流させた。次いで、混合物を１８０℃まで加熱した。蒸留によって２７ｇの中間体２を単離し、さらに精製することなく使用した。

ステップ２：中間体３の合成

磁気撹拌機および窒素気泡器を備えた１Ｌのマルチネック丸底フラスコ内で、ジクロロメタン（５５５ｍＬ）中の１－（１，３－ベンゾキサゾール－２－イル）エタン－１－オール（中間体２、２７ｇ、１６５ｍｍｏｌ）の撹拌溶液に、デス－マーチンペルヨージナン（１３９ｇ、３２７ｍｍｏｌ）を少しずつ添加した。

反応混合物を室温で１時間撹拌し、次いでＤＣＭ（１Ｌ）で希釈し、セライト床に通した。

濾液を水（５００ｍＬ）、続いて重炭酸ナトリウム溶液（１Ｌ）で洗浄し、セライト床に通して濾過し、次いで層を分離した。有機層を濃縮して、２５ｇの粗生成物を得、これをヘキサン中のＤＣＭを溶出液として使用するシリカゲルカラム（６０～１２０メッシュ）を使用して精製した。

９９．７％のＬＣＭＳ純度で、１０ｇの中間体３を単離した。^１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ７．９２（ｄｄ，Ｊ＝０．４０Ｈｚ，１Ｈ），７．６７（ｄ，Ｊ＝８．４０Ｈｚ，１Ｈ），７．５８－７．５４（ｍ，１Ｈ），７．５０－７．４６（ｍ，１Ｈ），２．８３（ｓ，３Ｈ）．

中間体４の合成

磁気撹拌器、凝縮器、油浴、および窒素気泡器に接続した１Ｌの丸底フラスコ内で、０℃のＴＨＦ（３６０ｍＬ）中の亜鉛粉末（１９．４ｇ、２９７ｍｍｏｌ）にＴｉＣｌ_４（１６．３ｍＬ、１４８ｍｍｏｌ）を添加した。

反応混合物を４５分間撹拌しながら７５℃に加熱し、次いで２０℃に冷却した。２０℃のＴＨＦ（１２０ｍＬ）中の１－（１，３－ベンゾキサゾール－２－イル）エタン－１－オン（中間体３、１２ｇ、７４．４ｍｍｏｌ）を反応混合物に添加した。反応混合物を３０分間撹拌し、次いで水（１Ｌ）でクエンチし、酢酸エチル（１Ｌ）で抽出した。有機層を濃縮して、ＬＣＭＳによって純度５２％の１１ｇの粗生成物を得た。固体を酢酸エチル（２０ｍＬ）中で採取し、０℃で１０分間撹拌し、濾過した。９４％のＨＰＬＣ純度で単離した５ｇの中間体４を得た。

モノマー１の合成

磁気撹拌機、油浴、凝縮器、および窒素気泡器に接続した２５ｍＬの２口丸底フラスコ内で、ピリジン（１３ｍＬ）中の２，３－ビス（１，３－ベンゾキサゾール－２－イル）ブタン－２，３－ジオール（中間体４、１．３ｇ、４ｍｍｏｌ）を採取した。反応混合物を０℃に冷却し、ＰＯＣｌ_３（０．８２ｍＬ、８．８０ｍｍｏｌ）を滴加した。次いで反応混合物を９５℃に１．５時間加熱した。混合物を９５℃で１０分間濁らせ、次いでゆっくりと透明溶液になった。反応混合物をヘキサン（１００ｍＬ）で希釈し、水（１５０ｍＬ）、続いて１．５ＮのＨＣｌ（２００ｍＬ）で洗浄した。ヘキサン層を分離し、濃縮して、０．３５ｇの生成物を得、ヘキサン／酢酸エチルを溶出液として使用するコンビカラム精製によってこれを精製した。ヘキサン中約１０％の酢酸エチルで、所望の生成物を溶出した。９９．８％のＨＰＬＣ純度で、８０ｍｇのモノマー１を単離した。^１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：δ７．７０－７．６８（ｍ，２Ｈ），７．５５－７．５３（ｍ，２Ｈ），７．３８－７．２９（ｍ，４Ｈ），６．６９（ｓ，２Ｈ），６．１１（ｓ，２Ｈ）．

溶液中の単一光子書き込み
クロロホルム中、５％（ｗ／ｖ）のモノマー１および５％（ｗ／ｖ）のＩｒｇａｃｕｒｅ １８４（１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）開始剤の溶液を構成した。黄色の照明下で常に溶液を調製するように注意を払い、溶液を琥珀色のバイアル内に保管した。対照実験では、Ｉｒｇａｃｕｒｅは省略した。

標準的な７５ｍｍ×２５ｍｍ顕微鏡スライドを基材として、２面接着ガスケットを壁として、および４０ｍｍ×２５ｍｍカバースリップ（１５０ミクロン厚）を上部として使用して、セルを構築した。接着ガスケットは、Ｇｒａｃｅ Ｂｉｏ－Ｌａｂｓ ＳｅｃｕｒｅＳｅａｌ（商標）接着シート（１２０ミクロン厚）からレーザー切断し、カバースリップは、ピペットで溶液を充填することを可能にするように、端部にレーザー切断した２つのポートホールを有した。セルに溶液を充填した後、ポートホールをＧｒａｃｅ Ｂｉｏ－Ｌａｂｓ接着シールタブで封止した。

測定には、励起源として水銀ランプからの３６５ｎｍ ＵＶラインを利用するフィルタセットを備えたＯｌｙｍｐｕｓ ＢＸ６０直立型落射蛍光顕微鏡を使用した。顕微鏡のカメラポートは、光ファイバーケーブルによってＯｃｅａｎ Ｏｐｔｉｃｓ ＵＳＢ ２０００＋ダイオードアレイ分光計に接続した。ＵＶ励起への溶液の反応を測定するために、４００ｎｍ～５００ｎｍの分光計数値を積分し、毎秒測定するように分光計を設定した。次いで、試料を顕微鏡の下に置き、シャッターを開き、分光計を同時に記録し始めた。顕微鏡からのＵＶ光強度を、７．３ｍＷ／ｃｍ^２で測定した。開始剤の有無にかかわらず、試料を曝露させた。

図２を参照すると、開始剤を含有する溶液のフォトルミネッセンス増加は、蛍光の２０倍超の増加を示したが、開始剤を含まない溶液は変化を示さなかった。

フリーラジカル開始重合によるＰＭＭＡマトリックス内の２光子書き込み
２５ｍｍのガラス基材上に、ＣＨＣｌ_３中の８５．５重量％のＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート）Ｍｗ約１２０，０００）、４．５重量％のＩｒｇａｃｕｒｅ １８４、および１０重量％のモノマー１の溶液から、フィルムをスピンコーティングした。

２光子書き込み周波数については、１ｎｓのパルス長および２０Ｈｚの周波数を有する倍増ＤＰＳＳ Ｎｄ：ＹＡＧレーザーを使用し（ＣｒｙＬａｓ ＦＤＳＳ ５３２－１５０）、レーザービームを試料表面で６０ｕｍのガウシアンスポットに集束させ、１００マイクロジュールのパルスエネルギーを測定した。ＸＹ電子翻訳ステージ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ）（ＯｐｔｏＳｉｇｍａ ｏｓＭＳ ２０－３５）を使用して、１ミクロン／秒の速度のレーザービーム下の蛇行ラスターパターンで試料をスキャンした。

書き込まれた領域の可視化には、分光計をＣＣＤカメラ（ｔｈｏｒｌａｂｓ ＢＣ １０６）に置き換えたことを除いて同じ顕微鏡システムを使用した。ラインプロファイルをＣＣＤ画像から採取し、これを使用して、書き込まれた領域にわたって６０％の平均ＰＬ増加を測定した。

図３Ａは、カメラからのグレースケールの蛍光画像を示し、画像の中心のより明るい正方形としてラスタースキャン領域を示す。

ラスタースキャン領域の明るさの増加を示す、画像上に重ね合わせたラスタースキャンパターンを示す、図３Ｂ。

図４は、図３Ａの画像の中心を通るプロファイルであり、曝露領域におけるより高いフォトルミネッセンス数値を示す。図４に示されるフォトルミネッセンス数値は、非書き込み領域に対して正規化され、点線は、書き込まれた領域の縁部を示す。

ＰＭＭＡマトリックスにおける２光子書き込み（切断放出アプローチ）
有機発光性前駆体１および２を使用して、単分子結合－切断アプローチを実施し、波線は、放出基（それぞれ、ベンゾチアジアゾールおよびクマリン含有基）と消光剤との切断点を示す。

１０重量％の有機発光性前駆体１または２、および９０重量％のＰＭＭＡのブレンドをクロロホルムからスピンコーティングして、６．６ミクロンのフィルム厚を生成した。書き込まれた蛍光は、単一光子曝露（ＵＶ－３６５ｎｍ）を介して確認し、前述のレーザー設定を使用して、４３マイクロジュールのパルスエネルギーを用いて２光子書き込みを生成した。書き込まれた線幅は、約２０ミクロンであった。

レーザーで書き込んだ後の蛍光における１０倍の増強が実証された。これは、図５に見ることができ、有機発光性前駆体１を含有する組成物が、ラスタースキャンのパターンで書き込んだ、より高い輝度の領域を生成している。

書き込みビームと書き込み阻害ビームとの組み合わせ
第１の層は、スピンコートによって形成した第１の層は、５７：３８：５（ＳＲ３９９アクリレートモノマー：ＳＲ４４４アクリレートモノマー：Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４）重量％のおよそ１２０ミクロン厚の毛管セルとして形成した。第１に隣接して配置された追加の層として、ＰＭＭＡ中５０ｍＭの阻害剤１の溶液を、スピンコーティングによって堆積させた。

２層構造を書き込みレーザー６０１（５３２ｎｍ）でスキャンし、構造を横断するスキャンの一部では、図６に示される装置を使用する共線書き込み阻害レーザー６０３（４０５ｎｍ）でスキャンした。書き込み阻害レーザーの非動作中に書き込みレーザーが第１の層の領域１に書き込んだ図７に示されるように、書き込み阻害レーザーがオンであるスキャン領域において書き込みが阻害されていることが見出された。書き込みレーザーおよび書き込み阻害レーザーの両方がオンである領域２では、いくらかの書き込みが観察されたが、領域２内の書き込みの深さの差異は、書き込み阻害レーザーの書き込み効果に起因するものであり、第１の層の組成の選択によって取り除くことができる。

Claims (19)

1. 有機発光性前駆体組成物を含む記録媒体の第１の層にデータを記録する方法であって、前記方法が、前記有機発光性前駆体組成物に第１の光ビームおよび第２の光ビームを照射することを含み、前記第１の光ビームが、前記有機発光性前駆体組成物を有機発光性組成物に変換するための書き込み波長を有し、前記第２の光ビームが、前記有機発光性前駆体組成物の前記有機発光性組成物への変換を阻害するための書き込み阻害波長を有し、前記第２の光ビームが、中央領域および取り囲む領域を有し、前記中央領域における前記第２の光ビームの強度が、前記取り囲む領域における前記第２の光ビームの強度よりも低く、前記第１の光ビームが、前記中央領域にわたって延在し、前記第２の光ビームの前記取り囲む領域が、前記第１の光ビームを取り囲む、方法。
2. 前記有機発光性前駆体組成物が、開始剤を含み、書き込み波長の光を照射すると、前記開始剤が、前記有機発光性前駆体組成物の有機発光性前駆体材料の、有機発光性材料への変換を開始するための反応性材料を形成する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
3. 前記書き込み波長に曝露させると、前記組成物が、前記開始剤と反応して前記反応性材料を形成する共開始剤をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記有機発光性前駆体材料が、前記有機発光性材料よりも低い程度の結合を有する、請求項２または３に記載の方法。
5. 前記有機発光性前駆体が、非ポリマー化合物である、請求項２～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記有機発光性材料が、ポリマーである、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記反応性材料が、ラジカル化合物である、請求項２～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記記録媒体が、阻害剤を含み、前記書き込み阻害波長の光を照射すると、前記阻害剤が、前記有機発光性前駆体組成物の前記有機発光性組成物への前記変換を阻害する、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記有機発光性前駆体組成物が、前記阻害剤を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記阻害剤が、前記記録媒体の第２の層に配置される、請求項８に記載の方法。
11. 前記阻害剤が、前記書き込み阻害波長の光を吸収すると、前記書き込み波長の光を吸収する励起状態を形成する、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記阻害剤が、前記書き込み阻害波長の光を吸収すると、前記書き込み波長の光を吸収する材料に変換される、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記阻害剤が、前記書き込み阻害波長の光を吸収すると、励起状態の前記開始剤から電子を受け取るか、または電子を励起状態の前記開始剤に移行させることが可能な励起状態を形成する、請求項８～１０のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記有機発光性前駆体組成物が、発光消光剤に結合している有機発光性材料を含み、前記記録媒体が、阻害剤をさらに含み、
    前記書き込み波長の光を照射すると、前記発光消光剤が、前記有機発光性材料から切断されるか、または発光消光剤に結合している前記有機発光性材料の照射時に非消光形態に変換され、
    前記書き込み阻害波長の光を照射すると、前記阻害剤が、前記発光消光剤の前記切断または変換を阻害する、請求項１に記載の方法。
15. 前記有機発光性前駆体組成物が、発光消光剤と混合された有機発光性材料を含み、前記記録媒体が、阻害剤をさらに含み、
    前記書き込み波長の光を照射すると、前記発光消光剤が、非消光形態に変換され、
    前記書き込み阻害波長の光を照射すると、前記阻害剤が、前記発光消光剤の前記変換を阻害する、請求項１に記載の方法。
16. 前記組成物が、少なくとも１つのポリマーを含むマトリックスを含む、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記記録媒体が、ディスクである、先行請求項のいずれか一項に記載の方法。
18. 有機発光性前駆体材料と、
    書き込み波長の光を照射することにより、前記有機発光性前駆体の有機発光性材料への変換を開始するための反応性材料を形成するための開始剤と、
    書き込み阻害波長の光を照射することにより、前記反応性材料の形成を阻害するための阻害剤と、を含む、組成物。
19. 有機発光性材料に結合しているか、または有機発光性材料と混合された発光消光剤であって、書き込み波長の光を照射することにより、前記有機発光性材料から切断されるか、または非消光形態に変換される、発光消光剤と、
    前記切断または変換を阻害するための阻害剤と、を含む、組成物。

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