JP4233970B2 - Organic thin film, method for producing the same, and optical recording medium using the same - Google Patents

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Description

本発明は、電子的性質、導電的性質、光学的性質等の新たな機能を発揮する機能性複合材料としての有機薄膜とその製造方法及びそれを用いた光記録媒体に関する。   The present invention relates to an organic thin film as a functional composite material that exhibits new functions such as electronic properties, conductive properties, and optical properties, a method for producing the same, and an optical recording medium using the organic thin film.

ナノメータサイズの機能性材料を高分子内に導入して複合化することは、電子的性質、導電的性質、光学的性質、磁気的性質等の新たな機能を発揮する機能性複合材料を得るのに重要な技術である。
従来、機能性材料として金属超微粒子(金属ナノクラスター)を用いた金属−有機複合材料は研究開発が進められている(特許文献1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)。しかしながら、特許文献11、12に記載はされているが、金属超微粒子を任意の高分子内に秩序構造を制御して導入する複合材料の研究開発はほとんど進められていないのが現状である。
Introducing a nanometer-sized functional material into a polymer to form a composite can yield a functional composite material that exhibits new functions such as electronic properties, conductive properties, optical properties, and magnetic properties. It is an important technology.
Conventionally, research and development of metal-organic composite materials using metal ultrafine particles (metal nanoclusters) as functional materials has been advanced (Patent Documents 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). 10). However, although described in Patent Documents 11 and 12, at present, the research and development of a composite material in which ultrafine metal particles are introduced into an arbitrary polymer while controlling the ordered structure has hardly been promoted.

一方光メモリ分野では、基板上に反射層を有する光記録媒体であるCD規格、DVD規格に対応した記録可能なCD−R、DVD−R、DVD+Rが商品化されている。今後このような光記録媒体において、更なる記録容量と小型化が望まれており、記録密度の更なる向上が求められている。
現行システムでの記録容量の向上の要素技術は、記録ピットの微小化技術、MPEG2に代表される画像圧縮技術がある。記録ピットの微小化技術には、記録再生光の短波長化や回折限界の向上を図るために、特許文献13、14に記載されているように、光学系の開口数NAの増大化が検討されているが、その回折限界を越える記録再生が不可能である。
そこで回折限界を越える記録再生が可能な超解像技術や近接場光を利用した光メモリシステムが、有力な手段として注目されてきたが技術的なハードルの高さから未だ実用化には至っていない。
On the other hand, in the optical memory field, recordable CD-R, DVD-R, and DVD + R corresponding to the CD standard and DVD standard, which are optical recording media having a reflective layer on a substrate, have been commercialized. In the future, in such an optical recording medium, further recording capacity and downsizing are desired, and further improvement in recording density is required.
Elemental technologies for improving the recording capacity in the current system include a recording pit miniaturization technology and an image compression technology represented by MPEG2. As a technique for miniaturizing recording pits, in order to shorten the wavelength of recording / reproducing light and improve the diffraction limit, it is considered to increase the numerical aperture NA of the optical system as described in Patent Documents 13 and 14. However, recording / reproduction exceeding the diffraction limit is impossible.
Therefore, super-resolution technology capable of recording / reproduction exceeding the diffraction limit and optical memory systems using near-field light have attracted attention as promising means, but they have not yet been put into practical use due to the high technical hurdles.

特開平6−92031号公報JP-A-6-92031 特開平10−251548号公報JP-A-10-251548 特開平10−330492号公報JP-A-10-330492 特開平10−330493号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-330493 特開平10−330494号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-330494 特開平10−330528号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-330528 特開平11−60891号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-60891 特開2002−241532号公報JP 2002-241532 A 特開2002−287377号公報JP 2002-287377 A 特開2001−345537号公報JP 2001-345537 A 特開2000−72951号公報JP 2000-72951 A 特開2000−72952号公報JP 2000-72952 A 特開2002−79756号公報JP 2002-79756 A 特開2002−184034号公報JP 2002-184034 A

上記問題点に鑑み、本発明は、ナノメータサイズの金属微粒子分散構造を高度に秩序化された任意の有機高分子中に構築した新規な有機薄膜とその製造方法を提供すること、また、従来の光ディスクでは実現不可能な、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を提供することを課題とする。   In view of the above problems, the present invention provides a novel organic thin film in which a nanometer-sized metal fine particle dispersion structure is constructed in any highly ordered organic polymer, and a method for producing the same, It is an object of the present invention to provide an optical recording medium capable of recording / reproducing at a recording density exceeding the diffraction limit of a pickup lens, which cannot be realized with an optical disk.

上記課題を解決するために、本発明では、ナノメータサイズの金属微粒子を用いることにより、秩序構造内の任意の高分子に制御して導入、複合化することが可能となる、電子的性質、導電的性質、光学的性質等の新たな機能を発揮する機能性複合材料としての有機薄膜とその製造方法、及びそれを利用した光記録媒体を提供する。
また、本発明は、従来の光源サイドからのアプローチとは全く異なり、有機薄膜を光記録媒体に応用し、記録体の面積自体が照射光の回折限界よりも小さなドット列化した記録媒体とすることで、従来では達成出来なかった超高密度光記録媒体を可能する。
本発明者等は、種々検討した結果、高分子のミクロ相分離現象を利用し、その一方の相にのみ金属微粒子を含有させることにより本目的とする有機薄膜を得た。さらにその有機薄膜を光記録媒体に利用することで、レーザピックアップの回折限界を超える記録密度で記録再生可能な光記録媒体を得るに至った。
In order to solve the above problems, in the present invention, by using nanometer-sized metal fine particles, it is possible to control and introduce into an arbitrary polymer in an ordered structure, and to make it composite, electronic properties, conductivity Provided are an organic thin film as a functional composite material that exhibits new functions such as optical properties and optical properties, a method for producing the same, and an optical recording medium using the organic thin film.
In addition, the present invention is completely different from the conventional approach from the light source side, and an organic thin film is applied to an optical recording medium, and a recording medium in which the area of the recording body itself is smaller than the diffraction limit of irradiation light is formed. Thus, an ultra-high density optical recording medium that could not be achieved in the past can be realized.
As a result of various studies, the present inventors have obtained an organic thin film of interest for this purpose by utilizing the microphase separation phenomenon of a polymer and incorporating metal fine particles only in one of the phases. Furthermore, by using the organic thin film as an optical recording medium, an optical recording medium capable of recording and reproducing at a recording density exceeding the diffraction limit of the laser pickup has been obtained.

請求項1に記載の本発明は、基板上に有機機能薄膜からなる記録層を設けた光記録媒体であって、有機機能薄膜は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、置換基の脱離によって形成された空孔に金属微粒子を含有したことを特徴とする光記録媒体である。 The present invention according to claim 1 is an optical recording medium in which a recording layer comprising an organic functional thin film is provided on a substrate, wherein the organic functional thin film is a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded. The polymer chain forming one separated phase of the microphase separation structure has a detachable substituent, and a metal is formed in the vacancy formed by the elimination of the substituent. An optical recording medium comprising fine particles.

請求項2に記載の本発明は、基板上に、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、置換基の脱離によって形成された空孔に金属微粒子を含有する有機機能薄膜からなる記録層を設け、レーザ光を照射して金属微粒子の光学特性を変化させて記録再生することを特徴とする光記録媒体である。
請求項3に記載の本発明は、前記金属微粒子は、記録再生用レーザの波長近傍にプラズモン吸収を発現するように制御された金属微粒子であることを特徴とする請求項2に記載の光記録媒体である。
請求項4に記載の本発明は、前記金属微粒子が、金、銀、プラチナおよびその合金であることを特徴とする請求項2または3に記載の光記録媒体である。
The present invention according to claim 2 has a microphase separation structure formed of a block copolymer in which polymer chains incompatible with each other are bonded on a substrate, and one separated phase of the microphase separation structure. The polymer chain that forms the polymer has a detachable substituent, and a recording layer composed of an organic functional thin film containing metal fine particles is provided in the vacancy formed by the elimination of the substituent, and the metal is irradiated with laser light. An optical recording medium is characterized in that recording / reproduction is performed by changing optical characteristics of fine particles.
According to a third aspect of the present invention, in the optical recording according to the second aspect, the metal fine particles are metal fine particles controlled so as to exhibit plasmon absorption in the vicinity of the wavelength of a recording / reproducing laser. It is a medium.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the optical recording medium according to the second or third aspect, wherein the metal fine particles are gold, silver, platinum and an alloy thereof.

本発明により、ナノメータサイズの金属微粒子分散構造を高度に秩序化された任意の有機高分子中に構築した新規な有機薄膜とその製造方法を提供することが可能となり、また、従来の光ディスクでは実現不可能な、ピックアップレンズの回折限界を超えた記録密度で記録再生可能な光記録媒体を提供することが可能となる。   The present invention makes it possible to provide a novel organic thin film in which a nanometer-sized metal fine particle dispersion structure is constructed in an arbitrarily ordered organic polymer, and a method for producing the same, and is realized in a conventional optical disc. It becomes possible to provide an optical recording medium that can be recorded and reproduced at a recording density exceeding the diffraction limit of the pickup lens, which is impossible.

以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の有機薄膜は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有しており、そのミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖には、最初、脱離可能な置換基が結合しており、薄膜化した後に置換基を脱離させて空孔を形成し、この空孔に金属微粒子を含有させた構造からなる。なお、置換基は酸触媒により脱離されるものであることが好ましい。
この有機機能薄膜の特徴は、金属微粒子がナノメータサイズで、しかも高度に秩序化されて高分子マトリックスの空孔に含有されていることである。その秩序化されたナノメータサイズ構造の形成における原動力として、ブロック共重合体のミクロ相分離現象を利用するものである。
ミクロ相分離構造としては、球状構造、柱状構造、ラメラ状構造、共連続状構造もしくはその類似構造が利用できる。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
The organic thin film of the present invention has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and a polymer that forms one separated phase of the microphase separation structure At first, a detachable substituent is bonded to the chain, and after forming a thin film, the substituent is eliminated to form a vacancy, and the vacancies contain metal fine particles. In addition, it is preferable that a substituent is a thing remove | eliminated by an acid catalyst.
The organic functional thin film is characterized in that the metal fine particles are nanometer-sized and highly ordered and contained in the pores of the polymer matrix. The micro phase separation phenomenon of the block copolymer is used as a driving force in the formation of the ordered nanometer size structure.
As the microphase separation structure, a spherical structure, a columnar structure, a lamellar structure, a co-continuous structure, or a similar structure can be used.

図1に本発明における金属微粒子が含有される一方の分離相の代表的なミクロ相分離構造の模式図を示す。
このように一方の分離相に空孔を形成し、この空孔にナノメータサイズの金属微粒子を導入し、三次元的に高度に構造制御化して複合化することにより、電子的性質、導電的性質、光学的性質等の新たな機能が発現する有機機能薄膜を作製することが出来る。なお、有機機能薄膜を光記録媒体に適用する場合には、金属微粒子としては、光または熱によりその光学特性を変化させる機能を有するものからなることが好ましい。
本発明の有機機能薄膜におけるミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖に結合した脱離基は、脱離した後に気化することが好ましく、その沸点はブロック共重合体のTg(ガラス転移点)以下であることが好ましい。本発明においてはミクロ相分離構造を形成した後に酸触媒反応を進行させるためにさらに加熱をする必要があるが、その際ミクロ相分離構造を崩さないためにはブロック共重合体のTg以下で(短時間)加熱することが好ましいためである。さらに脱離した基が気化することにより、ミクロ相分離したブロック共重合体中に空孔ができ、その空孔に金属微粒子を効率よく埋め込むことができる。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a typical microphase separation structure of one separated phase containing metal fine particles in the present invention.
In this way, vacancies are formed in one of the separated phases, nanometer-sized metal fine particles are introduced into the vacancies, and the structure is electronically and electrically conductive by highly controlling the structure in three dimensions. It is possible to produce an organic functional thin film that exhibits new functions such as optical properties. When the organic functional thin film is applied to an optical recording medium, it is preferable that the metal fine particles have a function of changing the optical characteristics by light or heat.
The leaving group bonded to the polymer chain forming one separated phase of the microphase-separated structure of the organic functional thin film of the present invention is preferably vaporized after being removed, and the boiling point thereof is Tg (glass glass) of the block copolymer. (Transition point) or less is preferable. In the present invention, after the microphase separation structure is formed, it is necessary to further heat in order to advance the acid-catalyzed reaction. In this case, in order to keep the microphase separation structure, the Tg of the block copolymer ( This is because heating for a short time is preferable. Further, when the released groups are vaporized, vacancies are formed in the microcopolymerized block copolymer, and metal fine particles can be efficiently embedded in the vacancies.

またその脱離基としてはブロック共重合体のTg以下で脱離・気化するものであれば特に制約はないが、好ましい置換基の構造としては例えば、下記一般式(I)あるいは一般式(II)で示される基が挙げられる。

Figure 0004233970
The leaving group is not particularly limited as long as it can be eliminated and vaporized at Tg or less of the block copolymer, but preferred substituent structures include, for example, the following general formula (I) or general formula (II) ).
Figure 0004233970

Figure 0004233970
Figure 0004233970

本発明におけるブロック共重合体は、互いに非相溶である各ポリマーを組み合わせて合成することができる。2種以上のポリマーの組合せであってもよい。
本発明に用いるブロック共重合体の合成法としては、例えば、スチレン、イソプレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、2ビニルピリジン、アミノスチレン、4−ビニルピリジン、メタクリレート類、ε−カプロラクトン、ブタジエン、ビニルメチルエーテル、1、3−シクロヘキサンジエン、エチレンオキシドや、酸触媒により脱離可能な基で保護されたビニルフェノールやアクリル酸、メタクリル酸等の各種モノマーを用いて得られる、当該互いに非相溶のポリマー鎖の末端から重合するリビング重合法(アニオン重合、リビングラジカル重合)、あるいは鎖の中央から合成するリビング重合(アニオン重合)、または末端官能性ポリマーの末端を結合させる合成法(アニオン重合、リビングラジカル重合等)などの重合方法によって合成することができる。
例えば、リビングラジカル重合法によって、酸触媒により脱離する置換基を有するポリスチレンと、ポリメチルメタクリレートとのブロック共重合体、あるいはポリスチレンと、酸触媒により脱離する置換基を有するポリメタクリル酸とのブロック共重合体が合成できる。
The block copolymer in the present invention can be synthesized by combining polymers that are incompatible with each other. It may be a combination of two or more polymers.
Examples of the method for synthesizing the block copolymer used in the present invention include styrene, isoprene, α-methylstyrene, chloromethylstyrene, 2 vinylpyridine, aminostyrene, 4-vinylpyridine, methacrylates, ε-caprolactone, butadiene, Vinyl methyl ether, 1,3-cyclohexanediene, ethylene oxide, and incompatible with each other obtained by using various monomers such as vinyl phenol, acrylic acid, and methacrylic acid protected with a group removable by an acid catalyst. Living polymerization method (anionic polymerization, living radical polymerization) that polymerizes from the end of the polymer chain, or living polymerization method (anionic polymerization) that is synthesized from the center of the chain, or a synthetic method that bonds the end of the terminal functional polymer (anionic polymerization, living) Polymerization methods such as radical polymerization) Can be synthesized.
For example, by a living radical polymerization method, a block copolymer of polystyrene having a substituent that is eliminated by an acid catalyst and polymethyl methacrylate, or polystyrene and polymethacrylic acid having a substituent that is eliminated by an acid catalyst. A block copolymer can be synthesized.

本発明において好ましく用いられる酸触媒としては、所望のポリマー鎖に結合した置換基を脱離することができるものであり、空孔形成を阻害せず、またミクロ相分離構造を壊すものでなければ、特に制約はなく使用することができる。このような酸触媒としては、酸化合物、あるいは光照射もしくは加熱により酸化合物を発生する化合物(光酸発生剤、熱酸発生剤)を用いることができる。
酸化合物としては、例えば、p−トルエンスルホン酸等の公知の化合物を用いることができる。また、酸化合物を発生する化合物としては、例えば、トリフェニルスルホニウムトリフレート等のスルホニウム化合物、ジフェニルヨードニウムトリフレート等のヨードニウム化合物、ニトロベンジルエステル化合物等いずれも公知の化合物を用いることができる。
上記酸触媒は、適用対象物や、それに応用する有機機能薄膜の製造工程などに応じて適宜選択される。
The acid catalyst preferably used in the present invention is one that can remove a substituent bonded to a desired polymer chain, does not inhibit pore formation, and does not destroy the microphase separation structure. It can be used without any particular restrictions. As such an acid catalyst, an acid compound or a compound that generates an acid compound by photoirradiation or heating (a photoacid generator or a thermal acid generator) can be used.
As the acid compound, for example, a known compound such as p-toluenesulfonic acid can be used. Moreover, as a compound which generate | occur | produces an acid compound, all can use well-known compounds, such as sulfonium compounds, such as a triphenylsulfonium triflate, iodonium compounds, such as a diphenyl iodonium triflate, and a nitrobenzyl ester compound, for example.
The acid catalyst is appropriately selected according to the object to be applied and the production process of the organic functional thin film applied thereto.

また、本発明の有機機能薄膜に用いられるナノメータサイズの金属微粒子は、通常有機溶媒中に金属化合物とその還元剤を溶解し加熱することにより得られる。本発明の金属微粒子は、分散安定化剤により保護されたものを用いることが特徴である。
分散安定化剤としては、金属微粒子に多点吸着するような主鎖に窒素を含有する高分子が好ましい。また、溶媒中に均一に分散させるために、側鎖に溶媒と親和性が高くなるような置換基を有することが好ましい。
本発明の光記録媒体には、金、銀、プラチナ、銅、錫、ロジウム、イリジウム等の分散安定化剤で保護された金属微粒子を用いることが出来るが、保存安定性及び光学特性から、金、銀、プラチナ及びその合金の分散安定化剤で保護された金属微粒子が特に好ましい。上記の金属微粒子を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせても良い。
また金属微粒子のドット径は、5nm〜500nm、好ましくは10nm〜200nmが適当である。
The nanometer-sized metal fine particles used in the organic functional thin film of the present invention are usually obtained by dissolving and heating a metal compound and its reducing agent in an organic solvent. The metal fine particles of the present invention are characterized by using those protected by a dispersion stabilizer.
The dispersion stabilizer is preferably a polymer containing nitrogen in the main chain that is adsorbed on the metal fine particles at multiple points. Moreover, in order to disperse | distribute uniformly in a solvent, it is preferable to have a substituent which becomes affinity with a solvent high in a side chain.
In the optical recording medium of the present invention, fine metal particles protected with a dispersion stabilizer such as gold, silver, platinum, copper, tin, rhodium, iridium, etc. can be used. Particularly preferred are fine metal particles protected with a dispersion stabilizer of silver, platinum and alloys thereof. The above metal fine particles may be used alone or in combination of two or more.
The dot diameter of the metal fine particles is 5 nm to 500 nm, preferably 10 nm to 200 nm.

次に、本発明の有機機能薄膜の製造方法について説明する。
本発明における有機機能薄膜は以下のような製造方法によって製造することができる。なお、各製造方法においてミクロ相分離を促進させるために、ブロック共重合体以外に他のポリマーを添加しても構わない。
第一の方法は、まず、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体を含有する溶液を調製した後、浸漬塗布法やスピンコート法等により薄膜化して、溶媒キャスト(溶媒除去)もしくは温度変化(熱処理)によりミクロ相分離構造を形成し(ミクロ相分離構造を有する有機薄膜を形成する工程)、次に、その有機薄膜に酸を接触させ(有機薄膜に酸を接触させる工程)、これを加熱して酸触媒反応によりポリマー鎖に結合した脱離可能な置換基を取り除き(空孔を形成する工程)、置換基脱離によって形成されたナノメータサイズの空孔に金属微粒子を導入する(空孔に金属微粒子を含有させる工程)ことにより、本発明の秩序化された構造の有機機能薄膜を得る製造方法である。
Next, the manufacturing method of the organic functional thin film of this invention is demonstrated.
The organic functional thin film in the present invention can be produced by the following production method. In addition, in order to promote microphase separation in each manufacturing method, you may add another polymer other than a block copolymer.
The first method is to first prepare a solution containing a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and then thin the film by a dip coating method, a spin coating method, etc., and cast a solvent (solvent removal) ) Or temperature change (heat treatment) to form a microphase separation structure (a step of forming an organic thin film having a microphase separation structure), and then an acid is brought into contact with the organic thin film (an acid is brought into contact with the organic thin film) ), This is heated to remove the detachable substituent bonded to the polymer chain by acid-catalyzed reaction (step of forming vacancies), and the metal fine particles are put into the nanometer-sized vacancies formed by the detachment of the substituent This is a manufacturing method for obtaining an organic functional thin film having an ordered structure of the present invention by introducing (a step of incorporating metal fine particles into pores).

第二の方法は、まず、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体を含有する溶液を調製した後、浸漬塗布法やスピンコート法等により薄膜化して、溶媒キャスト(溶媒除去)もしくは温度変化(熱処理)によりミクロ相分離構造を形成し(ミクロ相分離構造を有する有機薄膜を形成する工程)、次に、その有機薄膜に光酸発生剤を接触させ(有機薄膜に光酸発生剤を接触させる工程)、更に光照射をした後に加熱して酸触媒反応によりポリマー鎖に結合した脱離可能な置換基を取り除き(空孔を形成する工程)、置換基脱離によって形成されたナノメータサイズの空孔に金属微粒子を導入する(空孔に金属微粒子を含有させる工程)ことにより、本発明の秩序化された構造の有機機能薄膜を得る製造方法である。   In the second method, a solution containing a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded is first prepared, and then thinned by a dip coating method, a spin coating method, or the like, and a solvent cast (solvent removal) is performed. ) Or a temperature change (heat treatment) to form a microphase separation structure (step of forming an organic thin film having a microphase separation structure), and then contact the organic thin film with a photoacid generator (photoacid to the organic thin film). A step of bringing the generator into contact), followed by light irradiation and heating to remove the detachable substituent bonded to the polymer chain by an acid-catalyzed reaction (step of forming vacancies). This is a manufacturing method for obtaining an organic functional thin film having an ordered structure according to the present invention by introducing metal fine particles into nanometer-sized pores (step of incorporating metal fine particles into pores).

第三の方法は、まず、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体と、前記脱離可能な置換基を有するポリマー鎖が形成する分離相にのみ相溶性のある光酸発生剤とを含有する溶液を調製した後、浸漬塗布法やスピンコート法等により薄膜化して、溶媒キャスト(溶媒除去)もしくは温度変化(熱処理)によりミクロ相分離構造を形成し(ミクロ相分離構造を有する有機薄膜を形成する工程)、次に、該有機薄膜に光照射をした後に加熱して酸触媒反応によりポリマー鎖に結合した脱離可能な置換基を取り除き(空孔を形成する工程)、置換基脱離によって形成されたナノメータサイズの空孔に金属微粒子を導入する(空孔に金属微粒子を含有させる工程)ことにより、本発明の秩序化された構造の有機機能薄膜を得る製造方法である。
なお、光酸発生剤としては、前記のような公知の化合物が使用できる。
The third method is to generate a photoacid that is compatible only with a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded and a separated phase formed by the polymer chain having the detachable substituent. After preparing a solution containing the agent, the film is thinned by a dip coating method, spin coating method, etc., and a microphase separation structure is formed by solvent casting (solvent removal) or temperature change (heat treatment). A step of forming an organic thin film), then, after irradiating the organic thin film with light, heating to remove a detachable substituent bonded to the polymer chain by an acid-catalyzed reaction (step of forming a void), Manufacturing method for obtaining an organic functional thin film having an ordered structure according to the present invention by introducing metal fine particles into nanometer-sized vacancies formed by elimination of substituents (step of incorporating metal fine particles into vacancies) It is.
In addition, as a photo-acid generator, the above-mentioned well-known compounds can be used.

第四の方法は、まず、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体を含有する溶液を調製した後、浸漬塗布法やスピンコート法等により薄膜化して、溶媒キャスト(溶媒除去)もしくは温度変化(熱処理)によりミクロ相分離構造を形成し(ミクロ相分離構造を有する有機薄膜を形成する工程)、次に、その有機薄膜に熱酸発生剤を接触させ(有機薄膜に熱酸発生剤を接触させる工程)、更に加熱して酸触媒反応によりポリマー鎖に結合した脱離可能な置換基を取り除き(空孔を形成する工程)、置換基脱離によって形成されたナノメータサイズの空孔に金属微粒子を導入する(空孔に金属微粒子を含有させる工程)ことにより、本発明の秩序化された構造の有機機能薄膜を得る製造方法である。
なお、熱酸発生剤としては、前記のような公知の化合物が使用できる。
The fourth method is to first prepare a solution containing a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded, and then thin the film by a dip coating method, a spin coating method, etc., and cast a solvent (solvent removal) ) Or a temperature change (heat treatment) to form a micro phase separation structure (step of forming an organic thin film having a micro phase separation structure), and then contact the organic thin film with a thermal acid generator (thermal acid to the organic thin film). A step of bringing the generator into contact), and further heating to remove a detachable substituent bonded to the polymer chain by an acid-catalyzed reaction (a step of forming a void), and a nanometer-sized void formed by the elimination of the substituent. This is a production method for obtaining an organic functional thin film having an ordered structure according to the present invention by introducing metal fine particles into pores (step of incorporating metal fine particles into pores).
In addition, as a thermal acid generator, the above-mentioned known compounds can be used.

4つのいずれかの方法により形成した有機薄膜の空孔に金属微粒子を導入する方法としては、空孔が形成された有機薄膜と、金属微粒子及びその分散安定化剤を含むコロイド溶液とを浸漬や塗布などにより接触させて行う湿式法により有機薄膜の空孔に導入(埋め込む)することが出来る。なお、有機薄膜への金属微粒子の導入方法は、これに限定されるものではなく、目的とする適用対象物やその素材、形態、あるいは製造工程などに応じて好適な方法が適宜選択される。   As a method for introducing the metal fine particles into the pores of the organic thin film formed by any one of the four methods, the organic thin film in which the pores are formed and a colloidal solution containing the metal fine particles and a dispersion stabilizer thereof are immersed. It can be introduced (embedded) into the pores of the organic thin film by a wet method performed by contact by coating or the like. The method for introducing the metal fine particles into the organic thin film is not limited to this, and a suitable method is appropriately selected according to the target application object, its material, form, manufacturing process, and the like.

次に、前記有機機能薄膜を、記録材料(記録層)として応用した光記録媒体について説明する。
従来の光記録媒体は、連続した記録材料から構成された記録層(記録材料が存在する層)を備えており、この記録層にレーザビームを照射し、レーザビームの形状に相応した何らかの変化(光学的な変化を伴う物理的、化学的等の変化)を記録材料に対して形成して記録するものである。したがって、最小記録ピットのサイズは、光学系の発振波長とレンズのNAで決定されるレーザビーム径に依存するため、従来の記録再生システムでは、高密度化は基本的にレーザの発振波長やレンズのNAの実用化技術力に左右されてきた。
また、ビーム形状がガウス分布した形状であることと、記録材料として熱または光に対し、明瞭なしきい値で変化する材料はほとんど存在ないこととから、形成されるピットの最外周の大きさや変化量は均一とはならず、その再生信号品質にもバラツク要因が必ず存在し、高品質の信号特性を得るにも限界があった。
本発明の記録媒体は、上記の従来記録媒体の課題を克服した新しい構造の光記録媒体である。すなわち、本発明の有機機能薄膜を応用した光記録媒体は、連続した層中に、金属微粒子が形成するナノメータサイズの記録層ドットがマトリックスを介して高度に秩序化され、非連続して存在する構造である。この記録層ドットのサイズは、10〜500nmであり、均一に形成されている。
したがって、このような予め形成されたナノメータサイズの記録層ドットを利用することにより、レーザ発振波長やレンズのNAで決定されることなく、最小記録ピットのサイズは、形成する記録層ドットのみで決定されるため、任意の記録密度の記録媒体が設計可能となる。更に、記録ピットの最外周のエッジもこの有機機能薄膜の構造体で決定されているため、この記録層ドット全体を変化させるように記録することで、ピットのバラツキのない、高品質の信号特性を得ることが可能となる。
本発明の光記録媒体の構成及びその必要物性について以下に説明する。
Next, an optical recording medium in which the organic functional thin film is applied as a recording material (recording layer) will be described.
A conventional optical recording medium includes a recording layer composed of a continuous recording material (a layer in which the recording material exists). The recording layer is irradiated with a laser beam, and some change corresponding to the shape of the laser beam ( (Physical and chemical changes accompanying optical changes) are formed on the recording material and recorded. Therefore, since the size of the minimum recording pit depends on the laser beam diameter determined by the oscillation wavelength of the optical system and the NA of the lens, in the conventional recording / reproducing system, the increase in density is basically the laser oscillation wavelength or lens. Has been influenced by the practical technology of NA.
Also, because the beam shape is a Gaussian distribution and there is almost no material that changes with a clear threshold for heat or light as a recording material, the size and change of the outermost circumference of the pits formed The amount is not uniform, and there is always a variation factor in the quality of the reproduced signal, and there is a limit to obtaining high quality signal characteristics.
The recording medium of the present invention is an optical recording medium having a new structure that overcomes the problems of the conventional recording medium. That is, in the optical recording medium to which the organic functional thin film of the present invention is applied, nanometer-sized recording layer dots formed by metal fine particles are highly ordered through the matrix and are discontinuously present in a continuous layer. It is a structure. The size of the recording layer dots is 10 to 500 nm and is formed uniformly.
Therefore, by using such a nanometer-sized recording layer dot formed in advance, the minimum recording pit size is determined only by the recording layer dot to be formed without being determined by the laser oscillation wavelength or lens NA. Therefore, a recording medium having an arbitrary recording density can be designed. Furthermore, since the outermost peripheral edge of the recording pit is also determined by the structure of this organic functional thin film, high quality signal characteristics without pit variation can be obtained by recording the entire recording layer dot. Can be obtained.
The configuration of the optical recording medium of the present invention and the necessary physical properties thereof will be described below.

<記録媒体構成>
本発明の光記録媒体は、基板上に前記有機機能薄膜からなる記録層を設けるものであるが、その他必要により構成層として、下引き層、金属反射層、保護層、基板面ハードコート層などを設けることができ、目的や要求特性に応じて構成層の形態が選ばれる。本発明の光記録媒体について図面を参考にして説明する。
本発明の光記録媒体は、例えば図2(a)〜(d)や図3(a)〜(e)の概略断面図に示す例のような構成を有するものである。すなわち、図2(a)〜(d)の場合には、基板上に金属反射層を設けずに構成した例を示す。また、図3(a)〜(e)の場合には、金属反射層を設けて構成した例を示す。
本発明の光記録媒体の構成としては、追記型光ディスクの構造(基板上に記録層を設けたものを2枚貼り合わせたいわゆるエアーサンドイッチ構造)としてもよく、CD−R構造(基板上に記録層、反射層、保護層を設ける)としてもよく、CD−R構造を貼り合わせたDVD構造でもよい。なお、上記構成は実施の形態を説明するための例であって他の構成でもよい。以下に光記録媒体の各構成層について説明する。
<Recording medium configuration>
The optical recording medium of the present invention is provided with a recording layer comprising the organic functional thin film on a substrate, but as necessary, as a constituent layer, an undercoat layer, a metal reflective layer, a protective layer, a substrate surface hard coat layer, etc. The form of the constituent layer is selected according to the purpose and required characteristics. The optical recording medium of the present invention will be described with reference to the drawings.
The optical recording medium of the present invention has a configuration such as the example shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. 2 (a) to 2 (d) and FIGS. 3 (a) to 3 (e). That is, in the case of FIGS. 2A to 2D, an example is shown in which a metal reflective layer is not provided on the substrate. 3A to 3E show examples in which a metal reflective layer is provided.
The structure of the optical recording medium of the present invention may be a write-once optical disk structure (a so-called air sandwich structure in which two recording layers are provided on a substrate) and a CD-R structure (recording on a substrate). Providing a layer, a reflective layer, and a protective layer), or a DVD structure in which a CD-R structure is bonded. The above configuration is an example for describing the embodiment, and other configurations may be used. Hereinafter, each constituent layer of the optical recording medium will be described.

<基板>
本発明の光記録媒体に用いる基板としては、基板側より記録再生を行なう場合のみ使用レーザーに対して透明でなければならず、記録層側(基板と反対側)から記録、再生を行なう場合には基板は透明である必要はない。
基板材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなどのプラスチック、またはガラス、セラミック、あるいは金属などを用いることができる。なお、基板の表面にトラッキング用の案内溝や、案内ピット、更にアドレス信号などのプリフォーマットなどが形成されていてもよい。
<Board>
The substrate used in the optical recording medium of the present invention must be transparent to the laser used only when recording / reproduction is performed from the substrate side, and when recording / reproduction is performed from the recording layer side (opposite side of the substrate). The substrate need not be transparent.
As the substrate material, for example, plastic such as polyester, acrylic resin, polyamide, polycarbonate resin, polyolefin resin, phenol resin, epoxy resin, polyimide, glass, ceramic, or metal can be used. Note that a guide groove for tracking, a guide pit, and a preformat such as an address signal may be formed on the surface of the substrate.

<記録層>
記録層は、レーザ光の照射により何らかの変化(光学特性の変化または形状の変化)を生じさせ、その変化により情報を記録し、光学的に再生可能なものであって、その記録層は、前記のように互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、該ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖は、脱離可能な置換基(例えば、酸触媒により脱離する置換基)を有し、該置換基の脱離によって形成された空孔に金属微粒子を含有する構成からなる。
金属微粒子の光学特性としては、記録再生用レーザ波長近傍にプラズモン吸収を発現するように波長制御することが好ましい。
<Recording layer>
The recording layer is capable of causing some kind of change (change in optical characteristics or change in shape) by irradiation with laser light, recording information by the change, and optically reproducing the recording layer. The polymer chain that forms one separated phase of the microphase-separated structure is removable, with a microphase-separated structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded. And a metal fine particle in a void formed by elimination of the substituent.
As the optical characteristics of the metal fine particles, it is preferable to control the wavelength so as to exhibit plasmon absorption near the recording / reproducing laser wavelength.

<下引き層>
下引き層は、(1)接着性の向上、(2)水またはガスなどのバリアー、(3)記録層の保存安定性の向上、(4)反射率の向上、(5)溶剤からの基板の保護、(6)案内溝、案内ピット、プレフォーマットの形成などを目的として使用される。
(1)の目的に対しては、高分子材料、例えば、アイオノマー樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂、天然樹脂、天然高分子、シリコーン、液状ゴムなどの種々の高分子化合物及び、シランカップリング剤などを用いることができる。(2)あるいは(3)の目的に対しては、上記高分子材料以外に無機化合物、例えば、SiO、MgF、SiO2、TiO、ZnO、TiN、SiNなどがあり、更に金属あるいは半金属、例えば、Zn、Cu、Ni、Cr、Ge、Se、Au、Ag、Al、などを用いることができる。(4)の目的に対しては、金属、例えば、Al、Au、Ag等や、金属光沢を有する有機薄膜、例えば、メチン染料、キサンテン系染料などを用いることができる。(5)あるいは(6)の目的に対しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。
上記下引き層の膜厚としては0.01〜30μm、好ましくは、0.05〜10μmが適当である。
<Underlayer>
The undercoat layer consists of (1) improved adhesion, (2) a barrier such as water or gas, (3) improved storage stability of the recording layer, (4) improved reflectance, and (5) a substrate from a solvent. And (6) formation of guide grooves, guide pits, and preformats.
For the purpose of (1), polymer materials such as ionomer resins, polyamide resins, vinyl resins, natural resins, natural polymers, silicones, various rubber compounds such as liquid rubber, and silane coupling agents. Can be used. For the purpose of (2) or (3), in addition to the above polymer material, there are inorganic compounds such as SiO, MgF, SiO2, TiO, ZnO, TiN, SiN, and further metals or semimetals such as, for example, Zn, Cu, Ni, Cr, Ge, Se, Au, Ag, Al, or the like can be used. For the purpose of (4), metals such as Al, Au, and Ag, and organic thin films having metallic luster such as methine dyes and xanthene dyes can be used. For the purpose of (5) or (6), an ultraviolet curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be used.
The thickness of the undercoat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.

<金属反射層>
金属反射層は、要求される反射率に応じて必要な場合用いられる。
反射層としては、単体で高反射率が得られる腐食されにくい金属あるいは半金属等が用いられ、このような材料例としては、Au、Ag、Cr、Ni、Al、Fe、Snなどが挙げられる。これら材料の中で、反射率、生産性の点からAu、Ag、Alが最も好ましい。これらの金属、半金属は、単独で使用してもよく、2種の合金としてもよい。
反射層の膜形成法としては、限定するものではないが、蒸着、スッパタリングなどが挙げられる。反射層の膜厚としては、50〜5000Åが好ましく、更には100〜3000Åが好ましい。
<Metal reflective layer>
The metal reflective layer is used when necessary according to the required reflectance.
As the reflective layer, a metal or semimetal that is highly corrosive and is not easily corroded is used, and examples of such materials include Au, Ag, Cr, Ni, Al, Fe, and Sn. . Among these materials, Au, Ag, and Al are most preferable from the viewpoint of reflectance and productivity. These metals and metalloids may be used alone or as two kinds of alloys.
Examples of the method for forming the reflective layer include, but are not limited to, vapor deposition and sputtering. The thickness of the reflective layer is preferably from 50 to 5000 mm, more preferably from 100 to 3000 mm.

<保護層、基板面ハードコート層>
保護層及び基板面ハードコート層は、(1)記録層(反射吸収層)を傷、ホコリ、汚れ等から保護する、(2)記録層(反射吸収層)の保存安定性の向上、(3)反射率の向上等を目的として使用される。これらの目的に対しては、前記下引き層に示した材料を用いることができる。
また、無機材料として、SiO、SiOなども用いることができ、有機材料としてポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル樹脂、ビニル樹脂、セルロース、脂肪族炭化水素樹脂、天然ゴ
ム、スチレンブタジエン樹脂、クロロプレンゴム、ワックス、アルキッド樹脂、乾性油、ロジン等の熱軟化性、熱溶融性樹脂も用いることができる。
上記材料のうち最も好ましい例としては、生産性に優れた紫外線硬化樹脂である。保護層または基板面ハードコート層の膜厚は、0.01〜30μm、好ましくは0.05〜10μmが適当である。
本発明において、前記下引き層、保護層及び基板面ハードコート層には、記録層の場合と同様に、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤等を含有させることができる。
<Protective layer, substrate surface hard coat layer>
The protective layer and the hard coat layer on the substrate surface are (1) protecting the recording layer (reflection / absorption layer) from scratches, dust, dirt, etc. (2) improving the storage stability of the recording layer (reflection / absorption layer), (3 ) Used for the purpose of improving the reflectance. For these purposes, the materials shown in the undercoat layer can be used.
In addition, SiO, SiO 2 or the like can be used as the inorganic material, and polymethyl acrylate, polycarbonate, epoxy resin, polystyrene, polyester resin, vinyl resin, cellulose, aliphatic hydrocarbon resin, natural rubber, styrene butadiene as the organic material. Thermosoftening and heat melting resins such as resins, chloroprene rubber, waxes, alkyd resins, drying oils and rosins can also be used.
The most preferable example among the above materials is an ultraviolet curable resin excellent in productivity. The film thickness of the protective layer or the substrate surface hard coat layer is 0.01 to 30 μm, preferably 0.05 to 10 μm.
In the present invention, the undercoat layer, the protective layer, and the substrate surface hard coat layer have the same stabilizers, dispersants, flame retardants, lubricants, antistatic agents, surfactants, plasticizers, etc. as in the recording layer. Can be contained.

(実施例1)
数平均分子量〜50000のポリ(p−tert−ブトキシカルボニルオキシスチレン)(PBOCST)とポリメチルメタクリレート(PMMA)とからなり、PBOCSTの体積分率がそれぞれ16vol%、33vol%、52vol%となるブロック共重合体をリビングラジカル法で合成した。この共重合体をシクロヘキサノンに溶解し、マイカ上にキャスト膜を形成した。さらにこのキャスト膜を140℃で8時間加熱処理したところ、その相分離構造は、SAXS測定、TEM観察により、それぞれ数十nm以下の球状構造、柱状構造、ラメラ構造であることが確認された。
(実施例2)
次に作製されたキャスト膜をp−トルエンスルホン酸の1wt%イソプロピルアルコール溶液に浸漬させた後に90℃で5分間加熱処理を行った。そのキャスト膜をAFMにより観察したところ、元PBOCSTの部分(脱離基が脱離した後:ポリp−ヒドロキシスチレン(PHS))に孔があいていることが確認された。
(実施例3)
さらにその膜を、櫛形のブロックコポリマーを分散安定化剤とする金微粒子をエタノール中に分散させたコロイド溶液(日本ペイント(株)製、金微粒子濃度20重量%)の中に浸漬させた。このキャスト膜の表面層のTEM観察により、金微粒子はPHS部分に偏析していることが確認された。
Example 1
It is composed of poly (p-tert-butoxycarbonyloxystyrene) (PBOCST) having a number average molecular weight of 50,000 and polymethyl methacrylate (PMMA), and the volume fraction of PBOCST is 16 vol%, 33 vol%, and 52 vol%, respectively. The polymer was synthesized by the living radical method. This copolymer was dissolved in cyclohexanone to form a cast film on mica. Furthermore, when this cast film was heat-treated at 140 ° C. for 8 hours, the phase separation structure was confirmed by SAXS measurement and TEM observation to be a spherical structure, a columnar structure, and a lamellar structure of several tens of nm or less, respectively.
(Example 2)
Next, the cast film thus prepared was immersed in a 1 wt% isopropyl alcohol solution of p-toluenesulfonic acid and then subjected to heat treatment at 90 ° C. for 5 minutes. When the cast film was observed by AFM, it was confirmed that the original PBOCST part (after leaving group was removed: poly p-hydroxystyrene (PHS)) had a hole.
(Example 3)
Furthermore, the film was immersed in a colloidal solution (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., gold fine particle concentration 20% by weight) in which gold fine particles containing a comb-shaped block copolymer as a dispersion stabilizer were dispersed in ethanol. By TEM observation of the surface layer of this cast film, it was confirmed that the gold fine particles were segregated in the PHS portion.

(実施例4)
数平均分子量〜70000のポリスチレン(PST)とポリtert−ブチルメタクリレート(PtBMA)とからなり、PtBMAの体積分率が28vol%となるブロック共重合体をリビングラジカル法で合成した。この共重合体とトリフェニルスルホニウムトリフレートとを100:3となるようにシクロヘキサノンに溶解し、マイカ上にキャスト膜を形成した。さらにこのキャスト膜を140℃で10時間加熱処理したところ、このキャスト膜の相分離構造は、SAXS測定、TEM観察により、数十nm以下の柱状構造であることが確認された。さらにこの有機薄膜に光照射を行い、その後に100℃で3分間加熱し、AFM観察を行ったところ、元PtBMA部分(脱離基が脱離した後:ポリメタクリル酸(PMAA))に孔があいている構造であることが確認された。さらにその膜に、櫛形のブロックコポリマーを分散安定化剤とする銀微粒子を水中に分散させたコロイド溶液(日本ペイント(株)製、銀微粒子濃度20重量%)を滴下し、乾燥した。このキャスト膜の表面層のTEM観察により、銀微粒子は柱状構造(PMAA部分)に偏析していることが確認された。
以上の結果からナノメータサイズの球状、柱状、ラメラ状および共連続状の金属微粒子分散構造を有機ポリマー中に構築された薄膜を作製できた。金属微粒子の機能および高度に秩序化された構造とから新たな電子的性質、導電的性質、光学的性質の発現が期待される。
(Example 4)
A block copolymer composed of polystyrene (PST) having a number average molecular weight of -70000 and poly tert-butyl methacrylate (PtBMA) and having a PtBMA volume fraction of 28 vol% was synthesized by the living radical method. This copolymer and triphenylsulfonium triflate were dissolved in cyclohexanone so as to be 100: 3 to form a cast film on mica. Furthermore, when this cast film was heat-treated at 140 ° C. for 10 hours, the phase separation structure of this cast film was confirmed to be a columnar structure of several tens of nm or less by SAXS measurement and TEM observation. Further, this organic thin film was irradiated with light, and then heated at 100 ° C. for 3 minutes, and AFM observation was performed. As a result, there was a hole in the original PtBMA part (after leaving group: polymethacrylic acid (PMAA)). It was confirmed that the structure was open. Further, a colloidal solution (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., silver fine particle concentration: 20% by weight) in which silver fine particles having a comb-shaped block copolymer as a dispersion stabilizer were dispersed in water was dropped onto the film and dried. By TEM observation of the surface layer of this cast film, it was confirmed that the silver fine particles were segregated in the columnar structure (PMAA part).
From the above results, it was possible to produce a thin film in which nanometer-sized spherical, columnar, lamellar, and co-continuous metal fine particle dispersion structures were constructed in an organic polymer. New electronic properties, conductive properties, and optical properties are expected from the functions of the metal fine particles and the highly ordered structure.

(比較例1)
実施例4においてトリフェニルスルホニウムトリフレートの代わりにp−トルエンスルホン酸を用いたところ、柱状構造は確認されたが、孔は確認されなかった。
これは、ミクロ相分離構造を構築するために加熱する際に脱離基も一緒に外れてしまい、そのために最初からPSTとPMAAのブロック共重合となってしまっていたためであると考えられる。(隙間が埋まった形になってしまう。)
(Comparative Example 1)
In Example 4, when p-toluenesulfonic acid was used instead of triphenylsulfonium triflate, columnar structures were confirmed, but no pores were confirmed.
This is presumably because the leaving group was also removed together when heating to construct a microphase-separated structure, resulting in block copolymerization of PST and PMAA from the beginning. (The gap will be filled.)

(実施例5)
実施例3で合成したブロック共重合体のシクロヘキサノン溶液を、厚さ1mm、5cm四方の石英基板上にスピンコートした。ただしスピンコートは溶媒が均一に広がったところで回転を停止した。その後乾燥し、さらに130℃で5時間加熱処理を行った。こうして得られた有機薄膜の相分離構造がTEM観察によりラメラ構造であることを確認した後に、p−トルエンスルホン酸の1wt%メタノール溶液を滴下し、100℃で3分間加熱した。さらに実施例3と同様に金微粒子のコロイド溶液に浸漬し、金微粒子をPHSからなるラメラ構造内に埋め込み記録体とした。
この記録体に発振波長635nm、ビーム径1μmの半導体レーザを水平方向に1.5μm間隔で1.0cmスキャンさせた。この照射部および未照射部をTEM、光学顕微鏡による観察、顕微分光法による反射率および透過率の測定を行った。
(Example 5)
The cyclohexanone solution of the block copolymer synthesized in Example 3 was spin-coated on a 1 mm thick, 5 cm square quartz substrate. However, the spin coating stopped rotating when the solvent spread evenly. Thereafter, it was dried and further subjected to a heat treatment at 130 ° C. for 5 hours. After confirming that the phase separation structure of the organic thin film thus obtained was a lamella structure by TEM observation, a 1 wt% methanol solution of p-toluenesulfonic acid was added dropwise and heated at 100 ° C. for 3 minutes. Furthermore, it was immersed in a colloidal solution of gold fine particles in the same manner as in Example 3, and the gold fine particles were embedded in a lamellar structure made of PHS to obtain a recording material.
On this recording medium, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 635 nm and a beam diameter of 1 μm was scanned 1.0 cm 2 in the horizontal direction at intervals of 1.5 μm. The irradiated part and the unirradiated part were observed with a TEM, an optical microscope, and the reflectance and transmittance were measured by a microspectroscopic method.

(比較例2)
金微粒子のコロイド溶液に浸漬しないこと以外は実施例5と同様に記録体を形成し、記録を行った。
実施例5のキャスト膜はレーザにより記録可能なことが明らかになった。比較例の結果から、PHS内に埋め込まれた金属微粒子に記録がなされたことは明らかである。
本実験では、金属微粒子ドット径(数十nm)に比較し、大きなビーム径(1μm)の光源で記録したため多数の金属微粒子ドットを一度に記録したが、金属微粒子ドットと同程度のビーム径で記録することで、金属微粒子ドットを個別に記録することが可能なことは明らかである。
記録信号が透過率変化・反射率変化として再生できることから、この現象を利用して再生する方式では、記録再生用レーザの発振波長近傍に、金属微粒子のプラズモン吸収波長を制御することが最も好ましい。
(Comparative Example 2)
A recording medium was formed and recorded in the same manner as in Example 5 except that it was not immersed in a colloidal solution of gold fine particles.
It was revealed that the cast film of Example 5 was recordable with a laser. From the results of the comparative example, it is clear that the recording was made on the metal fine particles embedded in the PHS.
In this experiment, recording was performed with a light source having a large beam diameter (1 μm) compared to the metal particle dot diameter (several tens of nm), so a large number of metal particle dots were recorded at one time. It is clear that the metal fine particle dots can be individually recorded by recording.
Since the recording signal can be reproduced as a change in transmittance and a change in reflectance, it is most preferable to control the plasmon absorption wavelength of the metal fine particles in the vicinity of the oscillation wavelength of the recording / reproducing laser in the reproducing method using this phenomenon.

Figure 0004233970
Figure 0004233970

本発明に係る有機薄膜のミクロ相分離構造を模式的に表した図であるIt is the figure which represented typically the micro phase separation structure of the organic thin film which concerns on this invention 本発明に係る光記録媒体の層構成例を示す図である。It is a figure which shows the layer structural example of the optical recording medium based on this invention. 本発明に係る光記録媒体の層構成例を示す図である。It is a figure which shows the layer structural example of the optical recording medium based on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 基板
2 記録層
3 下引き層
4 保護層
5 基板面ハードコート
6 金属反射層
10 空孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Recording layer 3 Undercoat layer 4 Protective layer 5 Substrate surface hard coat 6 Metal reflective layer 10 Hole

Claims (4)

基板上に有機機能薄膜からなる記録層を設けた光記録媒体であって、有機機能薄膜は、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、置換基の脱離によって形成された空孔に金属微粒子を含有したことを特徴とする光記録媒体。An optical recording medium in which a recording layer made of an organic functional thin film is provided on a substrate, and the organic functional thin film has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded. And the polymer chain forming one of the separated phases of the microphase-separated structure has a detachable substituent, and metal fine particles are contained in the vacancies formed by the elimination of the substituent. recoding media. 基板上に、互いに非相溶であるポリマー鎖が結合したブロック共重合体により形成されたミクロ相分離構造を有し、ミクロ相分離構造の一方の分離相を形成するポリマー鎖が脱離可能な置換基を有し、置換基の脱離によって形成された空孔に金属微粒子を含有する有機機能薄膜からなる記録層を設け、レーザ光を照射して金属微粒子の光学特性を変化させて記録再生することを特徴とする光記録媒体。The substrate has a microphase separation structure formed by a block copolymer in which polymer chains that are incompatible with each other are bonded to each other, and the polymer chain forming one separated phase of the microphase separation structure can be detached. A recording layer consisting of an organic functional thin film containing metal fine particles is provided in the vacancies that have substituents and are formed by elimination of the substituents, and the optical characteristics of the metal fine particles are changed by recording with laser light. An optical recording medium. 前記金属微粒子は、記録再生用レーザの波長近傍にプラズモン吸収を発現するように制御された金属微粒子であることを特徴とする請求項2に記載の光記録媒体。The optical recording medium according to claim 2, wherein the metal fine particles are metal fine particles controlled so as to exhibit plasmon absorption in the vicinity of a wavelength of a recording / reproducing laser. 前記金属微粒子が、金、銀、プラチナおよびその合金であることを特徴とする請求項2または3に記載の光記録媒体。4. The optical recording medium according to claim 2, wherein the metal fine particles are gold, silver, platinum and an alloy thereof.
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