JP2714211B2 - 記録及び再生装置 - Google Patents
記録及び再生装置Info
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B11/00—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor
- G11B11/03—Recording on or reproducing from the same record carrier wherein for these two operations the methods are covered by different main groups of groups G11B3/00 - G11B7/00 or by different subgroups of group G11B9/00; Record carriers therefor using recording by deforming with non-mechanical means, e.g. laser, beam of particles
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/06—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using record carriers having variable electrical capacitance; Record carriers therefor
- G11B9/061—Record carriers characterised by their structure or form or by the selection of the material; Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers
- G11B9/063—Record carriers characterised by their structure or form or by the selection of the material; Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of record carriers characterised by the selection of the material
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B9/00—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor
- G11B9/12—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor
- G11B9/14—Recording or reproducing using a method not covered by one of the main groups G11B3/00 - G11B7/00; Record carriers therefor using near-field interactions; Record carriers therefor using microscopic probe means, i.e. recording or reproducing by means directly associated with the tip of a microscopic electrical probe as used in Scanning Tunneling Microscopy [STM] or Atomic Force Microscopy [AFM] for inducing physical or electrical perturbations in a recording medium; Record carriers or media specially adapted for such transducing of information
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高密度記録が可能でしかも再現性良く記録
・再生を行なうことが可能な記録・再生装置に関する。
・再生を行なうことが可能な記録・再生装置に関する。
近年メモリ材料の用途は、コンピュータ及びその関連
機器、ビデオデイスク、デイジタルオーデイオデイスク
等のエレクトロニクス産業の中核を成すものであり、そ
の材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に要
求される性能は用途により異なるが、一般的には 高密度で記録容量が大きい 記録再生の応答速度が速い 消費電力が少ない 生産性が高く価格が安い 等が挙げられる。
機器、ビデオデイスク、デイジタルオーデイオデイスク
等のエレクトロニクス産業の中核を成すものであり、そ
の材料開発も極めて活発に進んでいる。メモリ材料に要
求される性能は用途により異なるが、一般的には 高密度で記録容量が大きい 記録再生の応答速度が速い 消費電力が少ない 生産性が高く価格が安い 等が挙げられる。
従来までは磁性体や半導体を素材とした磁気メモリや
半導体メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展
にともない有機色素、フオトポリマーなどの有機薄膜を
用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場し
てきた。
半導体メモリが主であったが、近年レーザー技術の進展
にともない有機色素、フオトポリマーなどの有機薄膜を
用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場し
てきた。
一方、最近、導体の表面原子の電子構造を直接観察で
きる走査型トンネル顕微鏡（以下STMと略す）が開発さ
れ〔G.Binnig et al.,Helvetica Physica Acta,55,
726（1982）〕、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高
い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電流
による損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有
し、更に大気中でも動作し種々の材料に対して用いるこ
とができるため広範囲な応用が期待されている。
きる走査型トンネル顕微鏡（以下STMと略す）が開発さ
れ〔G.Binnig et al.,Helvetica Physica Acta,55,
726（1982）〕、単結晶、非晶質を問わず実空間像の高
い分解能の測定ができるようになり、しかも媒体に電流
による損傷を与えずに低電力で観測できる利点をも有
し、更に大気中でも動作し種々の材料に対して用いるこ
とができるため広範囲な応用が期待されている。
STMは金属の探針（プローブ電極）と導電性物質の間
に電圧を印加し1nm程度の距離まで近付けるとトンネル
電流が流れることを利用している。この電流は両者の距
離変化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保つ
ように探針を走査することにより実空間の表面構造を描
くことができると同時に表面原子の全電子雲に関する種
々の情報を読み取ることができる。この際、面内方向の
分解能は0.1nm程度である。従って、STMの原理を応用す
れば充分に原子オーダー（数Ａ）での高密度記録再生を
行うことが可能である。この際の記録再生方法として
は、粒子線（電子線、イオン線）或はＸ線等の高エネル
ギー電磁波及び可視・紫外光等のエネルギー線を用いて
適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行い、STM
で再生する方法や、記録層として電圧電流のスイツチン
グ特性に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子系
有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜を用いて、記録再
生をSTMを用いて行う方法等が提案されている（特開昭6
3−161552号公報、特開昭63−161553号公報）。
に電圧を印加し1nm程度の距離まで近付けるとトンネル
電流が流れることを利用している。この電流は両者の距
離変化に非常に敏感であり、トンネル電流を一定に保つ
ように探針を走査することにより実空間の表面構造を描
くことができると同時に表面原子の全電子雲に関する種
々の情報を読み取ることができる。この際、面内方向の
分解能は0.1nm程度である。従って、STMの原理を応用す
れば充分に原子オーダー（数Ａ）での高密度記録再生を
行うことが可能である。この際の記録再生方法として
は、粒子線（電子線、イオン線）或はＸ線等の高エネル
ギー電磁波及び可視・紫外光等のエネルギー線を用いて
適当な記録層の表面状態を変化させて記録を行い、STM
で再生する方法や、記録層として電圧電流のスイツチン
グ特性に対してメモリ効果を持つ材料、例えばπ電子系
有機化合物やカルコゲン化物類の薄膜を用いて、記録再
生をSTMを用いて行う方法等が提案されている（特開昭6
3−161552号公報、特開昭63−161553号公報）。
これらの記録再生方法は、何れもSTMの特徴を生かし
た高密度記録を可能ならしめる手法であることに間違い
はないが、係る高密度化は、記録面内方向へのプローブ
電極の走査精度並びに位置制御精度に大きく依存する。
現在プローブ電極の微小移動機構（微動機構）は、圧電
素子を用いた電圧アクチユエーターを利用したものであ
るが、圧電体のヒステリシスという問題点があり、記録
の高密度化に対する障害となっている。更には、プロー
ブ電極のＸ・Ｙ方向への微動走査機構は一般にＸ軸とＹ
軸の直交度という点でも必ずしも十分ではない。即ち、
記録・再生に於けるプローブ電極の微動或は走査機構の
位置再現性に問題点がある。係る問題点を解決する手段
として記録媒体上に位置及び方向に対して基準となる目
盛りを作成しておき、係る目盛りから位置及び方向性に
関する情報を検出し、検出された位置情報に対応する位
置で記録・再生を行なうことが考えられる。この様な手
法はVTRによる記録再生方法を始め、今日一般に高密度
記録方式に分類される記録方式、例えば、光デイスク或
は光カード等に於いても採用されている。この際、記録
の高密度・微細化に伴って、当然より微細な位置情報が
記入されかつ検出されなければならない。しかし、現状
の精密加工技術（EB描画やイオンビーム加工）ではせい
ぜい0.01μｍの分解能の精度が限界であり、又検出技術
（光ヘテロダイン法）に於いても0.01μｍの分解能が限
界である。従って、STMを用いた記録・再生には著しく
精度に劣ると共に、格子作成の為に複雑な工程が必要と
いう問題があった。
た高密度記録を可能ならしめる手法であることに間違い
はないが、係る高密度化は、記録面内方向へのプローブ
電極の走査精度並びに位置制御精度に大きく依存する。
現在プローブ電極の微小移動機構（微動機構）は、圧電
素子を用いた電圧アクチユエーターを利用したものであ
るが、圧電体のヒステリシスという問題点があり、記録
の高密度化に対する障害となっている。更には、プロー
ブ電極のＸ・Ｙ方向への微動走査機構は一般にＸ軸とＹ
軸の直交度という点でも必ずしも十分ではない。即ち、
記録・再生に於けるプローブ電極の微動或は走査機構の
位置再現性に問題点がある。係る問題点を解決する手段
として記録媒体上に位置及び方向に対して基準となる目
盛りを作成しておき、係る目盛りから位置及び方向性に
関する情報を検出し、検出された位置情報に対応する位
置で記録・再生を行なうことが考えられる。この様な手
法はVTRによる記録再生方法を始め、今日一般に高密度
記録方式に分類される記録方式、例えば、光デイスク或
は光カード等に於いても採用されている。この際、記録
の高密度・微細化に伴って、当然より微細な位置情報が
記入されかつ検出されなければならない。しかし、現状
の精密加工技術（EB描画やイオンビーム加工）ではせい
ぜい0.01μｍの分解能の精度が限界であり、又検出技術
（光ヘテロダイン法）に於いても0.01μｍの分解能が限
界である。従って、STMを用いた記録・再生には著しく
精度に劣ると共に、格子作成の為に複雑な工程が必要と
いう問題があった。
そこで本発明の目的は、プローブ電極を用いた電気的
な高密度記録・再生方法に於いて、高精度な位置制御性
を備えた記録媒体を有し、記録・再生を高密度且つ再現
性良く実行せしむることができる記録・再生装置を提供
することにある。
な高密度記録・再生方法に於いて、高精度な位置制御性
を備えた記録媒体を有し、記録・再生を高密度且つ再現
性良く実行せしむることができる記録・再生装置を提供
することにある。
本発明の上記目的は、蛋白脂質複合膜からなる記録層
を備える記録媒体と、前記記録媒体に対向して配置され
たプローブ電極と、前記記録層表面の周期的な状態変化
を、前記記録媒体と前記プローブ電極間に流れるトンネ
ル電流の変化により検出し、前記プローブ電極と記録媒
体との相対位置を検出する手段と、前記記録媒体とプロ
ーブ電極との間に電圧を印加することにより情報の記録
を行う手段と、前記記録媒体とプローブ電極の間に流れ
るトンネル電流の変化により情報の再生を行う手段とを
備え、前記記録及び再生動作は、前記位置検出を行いな
がら実行されることにより達成される。
を備える記録媒体と、前記記録媒体に対向して配置され
たプローブ電極と、前記記録層表面の周期的な状態変化
を、前記記録媒体と前記プローブ電極間に流れるトンネ
ル電流の変化により検出し、前記プローブ電極と記録媒
体との相対位置を検出する手段と、前記記録媒体とプロ
ーブ電極との間に電圧を印加することにより情報の記録
を行う手段と、前記記録媒体とプローブ電極の間に流れ
るトンネル電流の変化により情報の再生を行う手段とを
備え、前記記録及び再生動作は、前記位置検出を行いな
がら実行されることにより達成される。
本発明に係る相対位置検出手段は、情報の記録・再生
と同様、プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加し
つつ両者の距離を1nm程度に迄近づけるとトンネル電流
が流れることを利用している。トンネル電流は記録媒体
表面での仕事関数に依存するため、種々の表面電子状態
についての情報を読み取ることが出来る。これを利用し
て蛋白脂質複合膜表面の周期的な状態変化（蛋白質から
なる表面と脂質からなる表面）を検出し、プローブ電極
と記録媒体との相対位置を検出している。尚、蛋白脂質
複合膜としては、例えば、好塩菌の細胞膜から抽出され
る紫膜や好塩菌細胞膜壁に存在するＳ−layer等が挙げ
られる。第４図に紫膜の結晶構造解析の結果を示す。紫
膜中の膜蛋白であるバクテリオロドプシンは六方晶に配
列（その間隔は6nm）し、隙間を脂質二分子膜が埋めた
構造となっている。即ち、脂質分子とバクテリオロドプ
シンの表面状態の違いを検出し相対的な位置情報を読み
取りながら記録再生を行なうことが出来る。蛋白脂質複
合膜を用いた記録媒体に関しては、具体的には電着法を
始め種々の成膜法の適用が可能であるが、制御性、容易
性そして再現性から公知の従来の技術の中ではLB法が極
めて好適である。
と同様、プローブ電極と記録媒体との間に電圧を印加し
つつ両者の距離を1nm程度に迄近づけるとトンネル電流
が流れることを利用している。トンネル電流は記録媒体
表面での仕事関数に依存するため、種々の表面電子状態
についての情報を読み取ることが出来る。これを利用し
て蛋白脂質複合膜表面の周期的な状態変化（蛋白質から
なる表面と脂質からなる表面）を検出し、プローブ電極
と記録媒体との相対位置を検出している。尚、蛋白脂質
複合膜としては、例えば、好塩菌の細胞膜から抽出され
る紫膜や好塩菌細胞膜壁に存在するＳ−layer等が挙げ
られる。第４図に紫膜の結晶構造解析の結果を示す。紫
膜中の膜蛋白であるバクテリオロドプシンは六方晶に配
列（その間隔は6nm）し、隙間を脂質二分子膜が埋めた
構造となっている。即ち、脂質分子とバクテリオロドプ
シンの表面状態の違いを検出し相対的な位置情報を読み
取りながら記録再生を行なうことが出来る。蛋白脂質複
合膜を用いた記録媒体に関しては、具体的には電着法を
始め種々の成膜法の適用が可能であるが、制御性、容易
性そして再現性から公知の従来の技術の中ではLB法が極
めて好適である。
このLB法によれば、蛋白脂質複合膜を１層づつ配向方
向を制御して電極基板上に累積することができ、分子オ
ーダーの厚みを有し、且つ大面積に渡って均一、均質な
記録媒体を安定に供給することが出来る。記録層とプロ
ーブ電極間の距離を一定に保つように流れる電流を制御
するため、絶縁性である記録層の層厚は十分に薄い必要
がある。電気スイツチングに於けるメモリ効果は数nm〜
数100nmの層厚のものに発現されているが、本発明に於
ける記録媒体としては数nm〜50nmの範囲の層厚のものが
よく、最も好ましくは5nm〜20nmの層厚を持つものがよ
い。蛋白脂質複合膜は絶縁性であり、そのを支持する基
板としては電極としての性格を有する必要があるが、10
-6（Ω・cm-1）以上の導電率を有する導電体であれば全
て使用することが出来るAu、Pd、Ag、Al、In、Sn、Pb、
Ｗ等の金属板やこれらの合金、或はこれらの金属や合金
を蒸着したガラス、セラミツクス、プルスチツク材料、
又はSi（結晶、アモルフアス）やグラフアイト、又、更
にはITO等の導電性酸化物を始めとして数多くの材料が
挙げられる。
向を制御して電極基板上に累積することができ、分子オ
ーダーの厚みを有し、且つ大面積に渡って均一、均質な
記録媒体を安定に供給することが出来る。記録層とプロ
ーブ電極間の距離を一定に保つように流れる電流を制御
するため、絶縁性である記録層の層厚は十分に薄い必要
がある。電気スイツチングに於けるメモリ効果は数nm〜
数100nmの層厚のものに発現されているが、本発明に於
ける記録媒体としては数nm〜50nmの範囲の層厚のものが
よく、最も好ましくは5nm〜20nmの層厚を持つものがよ
い。蛋白脂質複合膜は絶縁性であり、そのを支持する基
板としては電極としての性格を有する必要があるが、10
-6（Ω・cm-1）以上の導電率を有する導電体であれば全
て使用することが出来るAu、Pd、Ag、Al、In、Sn、Pb、
Ｗ等の金属板やこれらの合金、或はこれらの金属や合金
を蒸着したガラス、セラミツクス、プルスチツク材料、
又はSi（結晶、アモルフアス）やグラフアイト、又、更
にはITO等の導電性酸化物を始めとして数多くの材料が
挙げられる。
本発明で用いられるプローブ電極の先端は記録／再生
／消去の分解能を挙げるためできるだけ尖らせる必要が
ある。本発明では１φの太さのPtの先端を90゜のコーン
になるように機械的に研磨し超高真空中で電界をかけて
表面原子を蒸発させたものを用いているが、プローブの
形状や処理方法は何らこれに限定するものではない。更
にプローブ電極の本数も一本に限る必要はなく、位置検
出用と記録・再生用とを分ける等、複数のプローブ電極
を用いてもよい。
／消去の分解能を挙げるためできるだけ尖らせる必要が
ある。本発明では１φの太さのPtの先端を90゜のコーン
になるように機械的に研磨し超高真空中で電界をかけて
表面原子を蒸発させたものを用いているが、プローブの
形状や処理方法は何らこれに限定するものではない。更
にプローブ電極の本数も一本に限る必要はなく、位置検
出用と記録・再生用とを分ける等、複数のプローブ電極
を用いてもよい。
第１図は本発明の記録・再生装置を示すブロツク構成
図である。第１図中、106はプローブ電流が一定になる
ように、即ち記録層101とプローブ電極102間の距離を一
定に保つように圧電素子を用いた微動機構107を制御す
るサーボ回路である。108はプローブ電極102と基板電極
103の間の記録層101に記録／再生／消去用のパルス電圧
を印加するための電源である。パルス電圧を印加すると
きプローブ電流が急激に変化するためサーボ回路106
は、その間出力電圧が一定になるようにHOLD回路をONに
するように制御している。
図である。第１図中、106はプローブ電流が一定になる
ように、即ち記録層101とプローブ電極102間の距離を一
定に保つように圧電素子を用いた微動機構107を制御す
るサーボ回路である。108はプローブ電極102と基板電極
103の間の記録層101に記録／再生／消去用のパルス電圧
を印加するための電源である。パルス電圧を印加すると
きプローブ電流が急激に変化するためサーボ回路106
は、その間出力電圧が一定になるようにHOLD回路をONに
するように制御している。
110と111は、あらかじめ10-9A程度のプローブ電流が
得られるようにプローブ電極と記録媒体101との距離を
粗動制御するものである。
得られるようにプローブ電極と記録媒体101との距離を
粗動制御するものである。
109はXY方向にプローブ電極を移動制御するためのXY
走査駆動回路である。この時、Ｘ方向及びＹ方向へ走査
駆動させるために印加する電圧の大きさ及び位相を調節
することによりプローブ電極102の軌跡を種々の形に制
御することが可能である。
走査駆動回路である。この時、Ｘ方向及びＹ方向へ走査
駆動させるために印加する電圧の大きさ及び位相を調節
することによりプローブ電極102の軌跡を種々の形に制
御することが可能である。
これらの各機器は、全てマイクロコンピユータ112に
より中央制御されている。又113は表示機器を表わして
いる。又、圧電素子を用いた移動制御に於ける機械的性
能を下記に示す。
より中央制御されている。又113は表示機器を表わして
いる。又、圧電素子を用いた移動制御に於ける機械的性
能を下記に示す。
Ｚ方向微動制御範囲:0.1nm〜１μｍ Ｚ方向粗動制御範囲:10nm〜1mm XY方向走査範囲:0.1nm〜１μｍ 計測・制御許容誤差：＜0.1nm 以下、本発明を実施例に従って詳細に説明する。
実施例１ 第１図に示す記録再生装置を用いた。プローブ電極10
2として白金製のプローブ電極を用いた。このプローブ
電極は記録層101の表面との距離（Ｚ）を制御するため
のもので電流を一定に保つように圧電素子により、その
距離（Ｚ）が微動制御されている。更に微動制御機構10
7は距離（Ｚ）を一定に保ったまま、面内（Ｘ、Ｙ）方
向にも微動制御できるように設計されている。
2として白金製のプローブ電極を用いた。このプローブ
電極は記録層101の表面との距離（Ｚ）を制御するため
のもので電流を一定に保つように圧電素子により、その
距離（Ｚ）が微動制御されている。更に微動制御機構10
7は距離（Ｚ）を一定に保ったまま、面内（Ｘ、Ｙ）方
向にも微動制御できるように設計されている。
第2a図に微動制御機構107とプローブ電極102、記録媒
体の模式図を示す。微動機構107は、円筒型圧電素子と
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向への微動制御用電圧を印加する
電極をそれぞれもっており、例えば第2b図の様に＋Ｘ、
−Ｘに電圧を印加することによりＸ方向へ走査すること
が出来る。又プローブ電極102は直接記録／再生／消去
を行うことが出来る。又記録媒体は高精度のXYステージ
114の上に置かれ、任意の位置に移動させることが出来
る。
体の模式図を示す。微動機構107は、円筒型圧電素子と
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向への微動制御用電圧を印加する
電極をそれぞれもっており、例えば第2b図の様に＋Ｘ、
−Ｘに電圧を印加することによりＸ方向へ走査すること
が出来る。又プローブ電極102は直接記録／再生／消去
を行うことが出来る。又記録媒体は高精度のXYステージ
114の上に置かれ、任意の位置に移動させることが出来
る。
次にAuで形成した電極103の上に形成された紫膜を用
いた記録／再生／消去の実験についてその詳細を記す。
いた記録／再生／消去の実験についてその詳細を記す。
紫膜１層を累積した記録層101をもつ記録媒体１をXY
ステージ114の上に置き、先ず目視によりプローブ電極1
02の位置を決め、しっかりと固定した。Au電極（アース
側）103とプローブ電極102の間に＋100mVの電圧を印加
し、電流をモニターしながらプローブ電極102と記録層1
01表面との距離（Ｚ）を調整した。この時、プローブ電
極102と記録層101表面との距離Ｚを制御するためのプロ
ーブ電流Ipを10-9AIp10-12Aになるように設定し
た。プローブ電流Ipを10pAに設定し記録媒体の走査型ト
ンネル顕微鏡像を測定した。第４図で示す構造に対応し
たトポグラムを得ることができた。次に、前回と同様に
プローブ電圧を100mV、プローブ電流を10pAに設定し
て、プローブ電極を走査しながら、サーボ回路106出力
の極大値を検出し、ビツト情報に同期させ、パルス電源
108を作動してトポグラムの特定の位置に第３図に示し
た波形を持つ三角波パルス電圧で印加した。その後、前
記と同じ条件でトンネル顕微鏡像を測定したところ、パ
ルス電圧印加状態（１）と印加しない状態（０）間のト
ポグラム出力は１桁以上大きく変化していることが解っ
た。即ち、紫膜の表面状態の変化がトポグラム上の凹凸
として記録された。
ステージ114の上に置き、先ず目視によりプローブ電極1
02の位置を決め、しっかりと固定した。Au電極（アース
側）103とプローブ電極102の間に＋100mVの電圧を印加
し、電流をモニターしながらプローブ電極102と記録層1
01表面との距離（Ｚ）を調整した。この時、プローブ電
極102と記録層101表面との距離Ｚを制御するためのプロ
ーブ電流Ipを10-9AIp10-12Aになるように設定し
た。プローブ電流Ipを10pAに設定し記録媒体の走査型ト
ンネル顕微鏡像を測定した。第４図で示す構造に対応し
たトポグラムを得ることができた。次に、前回と同様に
プローブ電圧を100mV、プローブ電流を10pAに設定し
て、プローブ電極を走査しながら、サーボ回路106出力
の極大値を検出し、ビツト情報に同期させ、パルス電源
108を作動してトポグラムの特定の位置に第３図に示し
た波形を持つ三角波パルス電圧で印加した。その後、前
記と同じ条件でトンネル顕微鏡像を測定したところ、パ
ルス電圧印加状態（１）と印加しない状態（０）間のト
ポグラム出力は１桁以上大きく変化していることが解っ
た。即ち、紫膜の表面状態の変化がトポグラム上の凹凸
として記録された。
次に記録情報の書き込まれた前記記録媒体にピーク電
圧5V、パルス巾１μｓの三角波パルス電圧をトポグラム
の極大位置で印加した後、再びトンネル顕微鏡像を測定
したところ、極大値と極小値の凹凸は初期状態に戻っ
た。即ち記録状態は消去することが出来た。
圧5V、パルス巾１μｓの三角波パルス電圧をトポグラム
の極大位置で印加した後、再びトンネル顕微鏡像を測定
したところ、極大値と極小値の凹凸は初期状態に戻っ
た。即ち記録状態は消去することが出来た。
以上の実験に用いた紫膜は下記のごとく作成した。
光学研磨したガラス基板を注意深く洗浄した後、下引
き層としてCrを真空蒸着法により5nm堆積させ、更にAu
を同法により40nm蒸着した電極基板を形成した。
き層としてCrを真空蒸着法により5nm堆積させ、更にAu
を同法により40nm蒸着した電極基板を形成した。
高塩菌から従来公知の方法に従い抽出した紫膜を25％
のDMF/水の混合溶媒に吸光度にして１（570nmに於い
て）になるように分散した溶液を20℃、pH6.7の0.5mM塩
化カルシユウム水相上に展開し、水面上に単分子膜を形
成した。展開後、直ちに単分子膜の圧縮を開始し、表面
厚を20mN/mまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記
電極基板の大きさに予め分割した。該分割された単分子
膜を水平付着法により前記電極基板上に累積した。累積
操作を適当回数繰り返すことによって前記電極基板上に
１、２、３、４、５、10層の紫膜を累積した記録媒体を
形成し、記録再生実験を行った。又、更に下地電極を種
々変えた記録媒体に対して記録再生実験を行った。その
結果を表１に示す。
のDMF/水の混合溶媒に吸光度にして１（570nmに於い
て）になるように分散した溶液を20℃、pH6.7の0.5mM塩
化カルシユウム水相上に展開し、水面上に単分子膜を形
成した。展開後、直ちに単分子膜の圧縮を開始し、表面
厚を20mN/mまで高め、更にこれを一定に保ちながら前記
電極基板の大きさに予め分割した。該分割された単分子
膜を水平付着法により前記電極基板上に累積した。累積
操作を適当回数繰り返すことによって前記電極基板上に
１、２、３、４、５、10層の紫膜を累積した記録媒体を
形成し、記録再生実験を行った。又、更に下地電極を種
々変えた記録媒体に対して記録再生実験を行った。その
結果を表１に示す。
評価基準は以下に示すとおりである。記録性（消去
性）の良否…記録書込みパルス（消去電圧）を繰返し印
加したときの記録可能（消去可能）な確率 ◎…99％以上 ○…90％以上99％未満 △…90％未満 ON/OFF比…記録状態と未記録状態（又は消去状態）とで
検出されるトンネル電流の比 ◎…20dB以上 ○…10dB以上20dB未満 △…10dB未満 記録位置の検出の良否…トポグラムの山と谷の差 ◎…１Å以上 ○…0.5Å以上１Å未満 △…0.5Å未満 実施例２ 下地金電極上の紫膜３層を記録媒体として光照射下で
実施例１と同様な記録再生実験を行った。ハロゲンラン
プ（12V、50W）光を赤色スイルターにより分光し、紫膜
表面に照射した。その結果、記録位置検出信号のS/N比
が向上し記録エラーの発生率が半減した。
性）の良否…記録書込みパルス（消去電圧）を繰返し印
加したときの記録可能（消去可能）な確率 ◎…99％以上 ○…90％以上99％未満 △…90％未満 ON/OFF比…記録状態と未記録状態（又は消去状態）とで
検出されるトンネル電流の比 ◎…20dB以上 ○…10dB以上20dB未満 △…10dB未満 記録位置の検出の良否…トポグラムの山と谷の差 ◎…１Å以上 ○…0.5Å以上１Å未満 △…0.5Å未満 実施例２ 下地金電極上の紫膜３層を記録媒体として光照射下で
実施例１と同様な記録再生実験を行った。ハロゲンラン
プ（12V、50W）光を赤色スイルターにより分光し、紫膜
表面に照射した。その結果、記録位置検出信号のS/N比
が向上し記録エラーの発生率が半減した。
実施例３ 実施例１で用いた紫膜1mlを４℃のベーサル塩溶液
（4.3M NaCl、0.275M KCl、0.080M MgSO4と0.009M酒
石酸ナトリウム、pH7.0）2mlに懸濁し、30秒の間、超音
波撹拌した後、保存した。次に、大豆から抽出したフオ
スフアジルコリンを従来公知の方法によりシリカゲルカ
ラムを用いて精製し、メルク社製のシリカゲル60TLC薄
層クロマトにより精製状態を確認した後、クロロホルム
／アセトン／酢酸／メタノール／水（5:2:1:0.5）の混
合溶液に0.16mg/mlの濃度に溶かした。この脂質溶液0.5
mlを紫膜懸濁液の上に層状になるように静かに加え、更
にヘキサン僅かに加えた後、５秒間激しく撹拌し、1,50
0xgで10分間遠心分離を行った。最下層の水層を取り除
いた後、2.2mlのヘキサンを加え、LBトラフ水相上に展
開する直前に60秒の間超音波撹拌を行い試料とした。上
記のように調製した紫膜と大豆フオスフアジルコリン混
合試料を実施例１と同様な方法で金電極上に１層堆積し
たものを記録媒体として実施例１と同じ記録再生実験を
行った結果、実施例１同様に高い記録密度の媒体として
用いることが出来た。
（4.3M NaCl、0.275M KCl、0.080M MgSO4と0.009M酒
石酸ナトリウム、pH7.0）2mlに懸濁し、30秒の間、超音
波撹拌した後、保存した。次に、大豆から抽出したフオ
スフアジルコリンを従来公知の方法によりシリカゲルカ
ラムを用いて精製し、メルク社製のシリカゲル60TLC薄
層クロマトにより精製状態を確認した後、クロロホルム
／アセトン／酢酸／メタノール／水（5:2:1:0.5）の混
合溶液に0.16mg/mlの濃度に溶かした。この脂質溶液0.5
mlを紫膜懸濁液の上に層状になるように静かに加え、更
にヘキサン僅かに加えた後、５秒間激しく撹拌し、1,50
0xgで10分間遠心分離を行った。最下層の水層を取り除
いた後、2.2mlのヘキサンを加え、LBトラフ水相上に展
開する直前に60秒の間超音波撹拌を行い試料とした。上
記のように調製した紫膜と大豆フオスフアジルコリン混
合試料を実施例１と同様な方法で金電極上に１層堆積し
たものを記録媒体として実施例１と同じ記録再生実験を
行った結果、実施例１同様に高い記録密度の媒体として
用いることが出来た。
実施例４ 実施例１で用いた紫膜のかわりに、好酸好熱菌から抽
出したＳ−layerを記録媒体として、実施例１と同様な
記録・再生実験を行った。その結果、実施例１と同様に
高い記録密度の媒体として用いることができることが判
明した。なお、Ｓ−layerを用いた記録媒体の作成方法
を下記に示す。
出したＳ−layerを記録媒体として、実施例１と同様な
記録・再生実験を行った。その結果、実施例１と同様に
高い記録密度の媒体として用いることができることが判
明した。なお、Ｓ−layerを用いた記録媒体の作成方法
を下記に示す。
好酸好熱菌Sulfolobus acidocaldarius strain ７
についてInatomiらの方法〔Ken−ichi Inatomi,masayu
ki Ohba ＆ Tairo Osima,Chemistry Letters,1191
−1194（1983）〕に基づいて採取・単離・培養を行っ
た。次に先に挙げたInatomiらの方法に基づいてS.acido
caldariusの細胞壁蛋白質Ｓ−layerを抽出した。Ｓ−la
yerを10mg/mlの濃度に蒸留水中に懸濁し、水浴型超音波
発生器（ブランソン社）で30秒間処理して分散させた。
一部をとって例えばDeatherageらの方法〔J.F.Deathera
ge,K.A.Taylor ＆ L.A.Amos,Journal of Molecular
Biology,163,823−852（1983）〕に基づいて透過型電
子顕微鏡で観察したところＳ−layerが単層の断片とな
っていることが確認された。
についてInatomiらの方法〔Ken−ichi Inatomi,masayu
ki Ohba ＆ Tairo Osima,Chemistry Letters,1191
−1194（1983）〕に基づいて採取・単離・培養を行っ
た。次に先に挙げたInatomiらの方法に基づいてS.acido
caldariusの細胞壁蛋白質Ｓ−layerを抽出した。Ｓ−la
yerを10mg/mlの濃度に蒸留水中に懸濁し、水浴型超音波
発生器（ブランソン社）で30秒間処理して分散させた。
一部をとって例えばDeatherageらの方法〔J.F.Deathera
ge,K.A.Taylor ＆ L.A.Amos,Journal of Molecular
Biology,163,823−852（1983）〕に基づいて透過型電
子顕微鏡で観察したところＳ−layerが単層の断片とな
っていることが確認された。
先に挙げた方法で調整したＳ−layer懸濁液を、例え
ばインジウムスズ酸化物を蒸着したガラス基板もしくは
金蒸着を行い更に親水処理を施したガラス基板の上に滴
下した。蒸留水で液滴を洗浄した後、余分な水分をろ紙
で吸い取った。さらに真空デジケータ中で水分を完全に
除去した。
ばインジウムスズ酸化物を蒸着したガラス基板もしくは
金蒸着を行い更に親水処理を施したガラス基板の上に滴
下した。蒸留水で液滴を洗浄した後、余分な水分をろ紙
で吸い取った。さらに真空デジケータ中で水分を完全に
除去した。
以上述べてきた実施例中で記録媒体の作成法に付いて
述べてきたが、極めて均一な膜が作成できる成膜法であ
ればよく、実施例の方法に限定されるものではない。
尚、本発明は基板材料やその形状および表面構造につい
ても何ら限定されるものではない。
述べてきたが、極めて均一な膜が作成できる成膜法であ
ればよく、実施例の方法に限定されるものではない。
尚、本発明は基板材料やその形状および表面構造につい
ても何ら限定されるものではない。
基準座標の機能を記録層自体が備えているため記録・
再生動作が簡単になり、従来方法に較べ、はるかに高密
度な記録が可能な全く新しい記録・再生装置を開示し
た。
再生動作が簡単になり、従来方法に較べ、はるかに高密
度な記録が可能な全く新しい記録・再生装置を開示し
た。
第１図は本発明に用いた記録・再生装置のブロツク構成
図である。 第2a図、第2b図は微動制御機構の模式図及び走査説明図
である。 第３図は記録信号波形である。 第４図は紫膜の構造図である。
図である。 第2a図、第2b図は微動制御機構の模式図及び走査説明図
である。 第３図は記録信号波形である。 第４図は紫膜の構造図である。
Claims (5)
- 【請求項１】蛋白脂質複合膜からなる記録層を備える記
録媒体と、前記記録媒体に対向して配置されたプローブ
電極と、前記記録層表面の周期的な状態変化を、前記記
録媒体と前記プローブ電極間に流れるトンネル電流の変
化により検出し、前記プローブ電極と記録媒体との相対
位置を検出する手段と、前記記録媒体とプローブ電極と
の間に電圧を印加することにより情報の記録を行う手段
と、前記記録媒体とプローブ電極の間に流れるトンネル
電流の変化により情報の再生を行う手段とを備え、 前記記録及び再生動作は、前記位置検出を行いながら実
行されることを特徴とする記録・再生装置。 - 【請求項２】前記記録層が、バクテリオロドプシンと脂
質からなる蛋白脂質複合膜を含むことを特徴とする請求
項１に記載の記録・再生装置。 - 【請求項３】前記記録層が高度好塩菌から抽出した紫膜
を含むことを特徴とする請求項１に記載の記録・再生装
置。 - 【請求項４】前記記録層が好塩菌から抽出された耐熱性
の蛋白脂質複合膜を含むことを特徴とする請求項１に記
載の記録・再生装置。 - 【請求項５】前記記録及び再生は、前記記録膜表面に光
を照射している状態で行われることを特徴とする記録・
再生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2056130A JP2714211B2 (ja) | 1989-03-16 | 1990-03-06 | 記録及び再生装置 |
| CA002011913A CA2011913C (en) | 1989-03-16 | 1990-03-09 | Recording-reproducing apparatus, and recording-reproducing method |
| DE69009547T DE69009547T2 (de) | 1989-03-16 | 1990-03-15 | Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät und Methode. |
| EP90302818A EP0388213B1 (en) | 1989-03-16 | 1990-03-15 | Recording-reproducing apparatus and recording-reproducing method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6569789 | 1989-03-16 | ||
| JP1-65697 | 1989-03-16 | ||
| JP2056130A JP2714211B2 (ja) | 1989-03-16 | 1990-03-06 | 記録及び再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316046A JPH0316046A (ja) | 1991-01-24 |
| JP2714211B2 true JP2714211B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=26397069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2056130A Expired - Fee Related JP2714211B2 (ja) | 1989-03-16 | 1990-03-06 | 記録及び再生装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0388213B1 (ja) |
| JP (1) | JP2714211B2 (ja) |
| CA (1) | CA2011913C (ja) |
| DE (1) | DE69009547T2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5241527A (en) * | 1989-03-16 | 1993-08-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording and reproducing apparatus and method using a recording layer having a positioning region |
| US6140012A (en) * | 1998-05-11 | 2000-10-31 | Bend Research, Inc. | Bacteriorhodopsin preparations having increased information storage times |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575822A (en) * | 1983-02-15 | 1986-03-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Method and means for data storage using tunnel current data readout |
| JPS6180536A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-24 | ゼロツクス コーポレーシヨン | 原子規模密度情報記緑および読出し装置並びに方法 |
| DE3752099T2 (de) * | 1986-12-24 | 1997-11-13 | Canon Kk | Aufzeichnungsgerät und Wiedergabegerät |
| DE3701412A1 (de) * | 1987-01-20 | 1988-07-28 | Bayer Ag | Verfahren zum ein- bzw. auslesen von informationen in elektrisch polarisierbare schichten unter verwendung eines rastertunnelmikroskops |
| DE3856296T2 (de) * | 1987-08-25 | 1999-07-15 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Tunnelstromkodierer |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2056130A patent/JP2714211B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-09 CA CA002011913A patent/CA2011913C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-15 DE DE69009547T patent/DE69009547T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-03-15 EP EP90302818A patent/EP0388213B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0388213B1 (en) | 1994-06-08 |
| DE69009547D1 (de) | 1994-07-14 |
| JPH0316046A (ja) | 1991-01-24 |
| EP0388213A3 (en) | 1991-02-27 |
| CA2011913A1 (en) | 1990-09-16 |
| CA2011913C (en) | 1994-08-02 |
| EP0388213A2 (en) | 1990-09-19 |
| DE69009547T2 (de) | 1994-11-10 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |