JP5205701B2 - Two-photon responsive organic photorefractive material and its electro-optic effect imparting method - Google Patents
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Description
本発明は、有機フォトリフラクティブ材料及びその電気光学効果付与方法に関するもので、特に、新規で高い二光子吸収断面積を有するフォトリフラクティブ材料とその二光子吸収を用いた電気光学効果付与方法に関し、電気光学素子、レーザ波長変換素子、光電子スイッチ、空間光変調素子、4波混合素子、フォトリソグラフィ素子、光学フィルタ、光学ロジックゲート、光学コンピュティング素子、位相共役素子、光学増幅素子、光双安定素子、光共振素子、光振動素子、ビーム増幅素子、画像相関処理、連想記憶素子歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、光リミッティング、高密度光データの記憶などに応用される。 The present invention relates to an organic photorefractive material and a method for imparting an electro-optic effect thereof, and more particularly to a novel photorefractive material having a high two-photon absorption cross section and a method for imparting an electro-optic effect using the two-photon absorption, Optical element, laser wavelength conversion element, optoelectronic switch, spatial light modulation element, four-wave mixing element, photolithography element, optical filter, optical logic gate, optical computing element, phase conjugate element, optical amplification element, optical bistable element, Optical resonance element, optical vibration element, beam amplification element, image correlation processing, associative memory element, imaging from distorted media, real-time holography, super-multiplex hologram recording, optical amplification, nonlinear optical information processing including optical neural network, optical limiter It is applied to storage and storage of high-density optical data.
無機フォトリフラクティブ材料に関する従来例として、特許文献1〜3開示のものが挙げられる。
また、有機−無機複合フォトリフラクティブ材料に関する従来例として、特許文献4開示のものが挙げられる。
また、有機フォトリフラクティブ材料に関する従来例として特許文献5〜17開示のものが挙げられる。
Conventional examples relating to inorganic photorefractive materials include those disclosed in
Moreover, the thing of patent document 4 indication is mentioned as a prior art example regarding an organic-inorganic composite photorefractive material.
Moreover, the thing of patent documents 5-17 is mentioned as a prior art example regarding organic photorefractive material.
従来のフォトリフラクティブ材料は一光子過程でのみしか電気光学効果を発現できない。二光子吸収現象を利用すると、極めて高い空間分解能を特徴とする電気光学素子の応用が可能となる。
従来のフォトリフラクティブ材料を用いたホログラム記録では、一光子過程で記録/再生していた。そのため、1)室内放置時でもフォトンモードの反応が進行蓄積され、未記録部及び記録部信号特性が劣化する。2)体積ホログラム記録の際に、一光子記録では記録層自体の吸収により内部まで光りが届きにくく高い空間分解能で変調度の高い記録が難しい。
Conventional photorefractive materials can exhibit an electro-optic effect only in a one-photon process. By utilizing the two-photon absorption phenomenon, it is possible to apply an electro-optical element characterized by extremely high spatial resolution.
In hologram recording using a conventional photorefractive material, recording / reproduction is performed in a one-photon process. Therefore, 1) Photon mode reactions are progressively accumulated even when left indoors, and the signal characteristics of the unrecorded part and the recorded part deteriorate. 2) At the time of volume hologram recording, in one-photon recording, it is difficult for light to reach the inside due to absorption of the recording layer itself, and recording with high spatial resolution and high degree of modulation is difficult.
(フォトリフラクティブ材料)
フォトリフラクティブ材料とは、光照射により屈折率の変化する材料である。このような屈折率が変化する現象は、大きな複屈折性を有する分子の分子配向が電界により変化するか、あるいは、ポッケルス効果やカー効果などにより生ずるものと推定されている。すなわち、光を照射すると電子とホール(キャリアという)が生成し、このキャリアが移動することにより空間電界が生ずる。そしてこの空間電界に対応して材料中の屈折率が変化し屈折率変調が可能となる。
(Photorefractive material)
A photorefractive material is a material whose refractive index changes when irradiated with light. Such a phenomenon in which the refractive index changes is presumed to be caused by the molecular orientation of molecules having large birefringence being changed by an electric field or by the Pockels effect or the Kerr effect. That is, when light is irradiated, electrons and holes (referred to as carriers) are generated, and a spatial electric field is generated by the movement of the carriers. Then, the refractive index in the material changes corresponding to this spatial electric field, and refractive index modulation becomes possible.
フォトリフラクティブ材料にコヒーレントな2光波を照射し干渉を形成する。光強度の強い場所ではドナー準位の電子が伝導帯へ励起され、拡散あるいはドリフトにより移動し光強度の弱い場所に捕獲される。光強度の強い場所ではプラス電荷が残り、弱い場所ではマイナス電荷が捕獲される。これにより空間電荷分布が形成され静電場を生じる。この静電場による電気光学効果の結果として、空間電界に対応した屈折率変調が生じ回折格子が形成される。この屈折率変化の周期は干渉縞の周期と同じであり、この屈折率格子はホログラム回折格子として作用する。
また、フォトリフラクティブ材料によって形成される回折格子は、他の回折格子形成メカニズム(フォトクロミックなど)とは異なり、干渉光の強度分布(干渉縞)との間で位相がずれる(π/2)ため、材料に入射した一方の光束と、他の光束との間にエネルギー移動が生じる。この特性を利用することにより、信号光に対し非線形な信号処理を行う光変調素子への応用が可能となる。
また、回折格子から発生する回折光が位相共役となっていることから、位相共役鏡としても用いることができる。
The photorefractive material is irradiated with two coherent light waves to form interference. In a place where the light intensity is strong, electrons in the donor level are excited to the conduction band, move by diffusion or drift, and are captured in a place where the light intensity is low. A positive charge remains in a place where the light intensity is strong, and a negative charge is captured in a place where the light intensity is weak. This creates a space charge distribution and produces an electrostatic field. As a result of the electro-optic effect by the electrostatic field, refractive index modulation corresponding to the spatial electric field occurs and a diffraction grating is formed. The period of this refractive index change is the same as the period of the interference fringes, and this refractive index grating acts as a hologram diffraction grating.
In addition, unlike other diffraction grating formation mechanisms (such as photochromic), the diffraction grating formed by a photorefractive material is out of phase (π / 2) with the intensity distribution of interference light (interference fringes). Energy transfer occurs between one light beam incident on the material and the other light beam. By utilizing this characteristic, application to an optical modulation element that performs nonlinear signal processing on signal light becomes possible.
Further, since the diffracted light generated from the diffraction grating has a phase conjugate, it can also be used as a phase conjugate mirror.
(二光子吸収材料)
二光子吸収材料とは、非共鳴領域の波長において分子を励起することが可能な材料で、このとき励起に用いた光子の2倍のエネルギー準位に、実励起状態が存在する材料のことである。
二光子吸収の遷移効率は印加する光電場の二乗に比例する(二光子吸収の二乗特性)。このため、レーザーを照射した場合、レーザースポット中心部の電界強度の高い位置でのみ二光子の吸収が起こり、周辺部の電界強度の弱い部分では二光子の吸収は全く起こらない。三次元空間においては、レーザー光をレンズで集光した焦点の電界強度の大きな領域でのみ二光子吸収が起こり、焦点から外れた領域では電界強度が弱いために二光子吸収が全く起こらない。印加された光電場の強度に比例してすべての位置で励起が起こる一光子の線形吸収に比べて、二光子吸収は、この二乗特性に由来して空間内部のピンポイントのみでしか励起が起こらないため、空間分解能が著しく向上する。
(Two-photon absorption material)
A two-photon absorption material is a material that can excite molecules at a wavelength in the non-resonant region, and has a real excited state at an energy level twice that of the photon used for excitation. is there.
The transition efficiency of two-photon absorption is proportional to the square of the applied photoelectric field (the two-photon absorption square characteristic). For this reason, when a laser is irradiated, two-photon absorption occurs only at a position where the electric field strength is high at the center of the laser spot, and no two-photon absorption occurs at a portion where the electric field strength is weak at the peripheral portion. In the three-dimensional space, two-photon absorption occurs only in a region where the electric field strength at the focal point where the laser light is collected by the lens is large, and no two-photon absorption occurs in the region outside the focal point because the electric field strength is weak. Compared to the linear absorption of one photon where excitation occurs at all positions in proportion to the intensity of the applied photoelectric field, the two-photon absorption is excited only at a pinpoint inside the space due to this square characteristic. Therefore, the spatial resolution is significantly improved.
この特性を利用して、記録媒体の所定の位置に二光子吸収によりスペクトル変化、屈折率変化または偏光変化を生じさせ、ビットデータを記録する三次元メモリの研究が進められている。二光子吸収は、光の強度の二乗に比例して生じるため、二光子吸収を利用したメモリは、一光子吸収を利用したメモリに比べて、スポットサイズを小さくすることができ、その非線形特性から通常の回折限界を超えた小さなビットデータが記録できる超解像記録が可能となる。その他この二乗特性に由来する高い空間分解能の特性から、光制限材料、光造形用光硬化樹脂の硬化材料、二光子蛍光顕微鏡用蛍光色素材料などの用途への開発も進められている。
さらに、二光子吸収を誘起する場合には、化合物の線形吸収帯が存在する波長領域よりも長波長でかつ吸収の存在しない、近赤外領域の短パルスレーザーを用いることが可能である。化合物の線形吸収帯が存在しない、いわゆる透明領域の近赤外光を用いるため、励起光が吸収や散乱を受けずに試料内部まで到達でき、かつ二光子吸収の二乗特性のために試料内部のピンポイントを高い空間分解能で励起できるため、二光子吸収及び二光子発光は生体組織の二光子造影や二光子フォトダイナミックセラピー(PDT)などの光化学療法応用面でも期待されている。また、二光子吸収、二光子発光を用いると、入射した光子のエネルギーよりも高いエネルギーの光子を取り出せるため、波長変換デバイスという観点からアップコンバージョンレージングに関する研究も報告されている。
Utilizing this characteristic, research on a three-dimensional memory for recording bit data by causing a spectral change, a refractive index change or a polarization change by two-photon absorption at a predetermined position of a recording medium is underway. Since two-photon absorption occurs in proportion to the square of the intensity of light, a memory using two-photon absorption can make the spot size smaller than a memory using one-photon absorption. Super-resolution recording capable of recording small bit data exceeding the normal diffraction limit becomes possible. In addition, from the characteristics of high spatial resolution derived from this square characteristic, development for applications such as a light limiting material, a cured material of a photo-curing resin for stereolithography, and a fluorescent dye material for a two-photon fluorescence microscope is being promoted.
Furthermore, in the case of inducing two-photon absorption, it is possible to use a short-pulse laser in the near-infrared region that has a longer wavelength than the wavelength region in which the linear absorption band of the compound exists and does not have absorption. Since the near-infrared light of the so-called transparent region, which does not have a linear absorption band of the compound, is used, the excitation light can reach the inside of the sample without being absorbed or scattered, and because of the square characteristic of the two-photon absorption, Since pinpoints can be excited with high spatial resolution, two-photon absorption and two-photon emission are also expected in photochemotherapy applications such as two-photon contrast and two-photon photodynamic therapy (PDT) in biological tissues. In addition, research on upconversion lasing has been reported from the viewpoint of a wavelength conversion device because photons with higher energy than the energy of incident photons can be extracted by using two-photon absorption and two-photon emission.
フォトリフラクティブ効果とは、可視光レーザの照射により、大きな複屈折性を有する分子の分子配向が変化するか、あるいは、ポッケルス効果やカー効果などによって、物質の屈折率が変化することである。このフォトリフラクティブ効果を用いることで、電気光学素子、レーザ波長変換素子、光電子スイッチ、空間光変調素子、4波混合素子、フォトリソグラフィ素子、光学フィルタ、光学ロジックゲート、光学コンピュティング素子、位相共役素子、光学増幅素子、光双安定素子、光共振素子、光振動素子、ビーム増幅素子、画像相関処理、連想記憶素子歪曲した媒体からのイメージング、実時間ホログラフィー、超多重ホログラム記録、光増幅、光ニューラルネットワークを含む非線形光情報処理、光リミッティング、高密度光データの記憶等への応用が期待され、大きなフォトリフラクティブ効果を有するフォトリフラクティブ材料の開発が進められている。 The photorefractive effect is that the molecular orientation of a molecule having a large birefringence is changed by irradiation with a visible light laser, or the refractive index of a substance is changed by a Pockels effect or a Kerr effect. By using this photorefractive effect, electro-optic elements, laser wavelength conversion elements, optoelectronic switches, spatial light modulation elements, four-wave mixing elements, photolithography elements, optical filters, optical logic gates, optical computing elements, phase conjugate elements , Optical amplification element, optical bistable element, optical resonance element, optical vibration element, beam amplification element, image correlation processing, associative memory element, imaging from distorted medium, real-time holography, super-multiplex hologram recording, optical amplification, optical neural Application to non-linear optical information processing including networks, optical limiting, storage of high-density optical data, etc. is expected, and development of photorefractive materials having a large photorefractive effect is underway.
(無機フォトリフラクティブ材料)
無機材料系フォトリフラクティブ材料としては、従来、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、ニオブタンタル酸カリウム、ケイ酸ビスマスなどの無機強誘電体結晶が知られている。特に遷移金属元素(例えば、Fe,Rh,Cu等)を含有したニオブ酸リチウム単結晶は、高感度、高効率の光誘起屈折率変化効果(フォトリフラクティブ効果)を示す。これらは、非線形信号処理を行う光変調素子として検討され、またフォトリフラクティブ特性の発現機構を研究する素材としても用いられている。
しかしながら、これらはドーパントを含む無機単結晶の成長が困難なのもが多く、また結晶であって硬く脆いため成形加工性が困難であることなどから、その利用は限定されている。
(Inorganic photorefractive material)
As inorganic photorefractive materials, inorganic ferroelectric crystals such as lithium niobate, lithium tantalate, barium titanate, strontium barium titanate, potassium niobium tantalate, and bismuth silicate are conventionally known. In particular, a lithium niobate single crystal containing a transition metal element (for example, Fe, Rh, Cu, etc.) exhibits a highly sensitive and highly efficient photoinduced refractive index change effect (photorefractive effect). These are studied as light modulation elements that perform nonlinear signal processing, and are also used as materials for studying the mechanism of the expression of photorefractive characteristics.
However, they are often difficult to grow an inorganic single crystal containing a dopant, and their use is limited because they are crystals and are hard and brittle, making them difficult to mold.
そこで、近年、結晶材料の作製が容易なことや加工性に富んだフォトリフラクティブ材料として、有機材料を用いたフォトリフラクティブ材料の活発な研究開発がなされている。 In recent years, therefore, active research and development have been conducted on photorefractive materials using organic materials as photorefractive materials that are easy to produce crystalline materials and have high workability.
(有機フォトリフラクティブ材料)
このような背景から低コストで成形加工性に優れた非晶質性の有機化合物を用いたフォトリフラクティブ材料(以下、有機フォトリフラクティブ材料)が求められている。ポッケルス効果やカー効果を利用した有機フォトリフラクティブ材料には、空間電界形成のための有機光導電性材料または電荷発生材料及び電荷輸送材料と、空間電界に対応して屈折率変化を生ずる非線形光学材料が必須である。さらに、これらの材料を坦持する高分子基材、照射光を効率よく吸収するために増感剤、電荷を効率良く捕捉するための電荷捕捉材料や成形加工性向上や基材の物性を変化させるため可塑剤、相容化剤などから構成される。また、1つの成分が、電荷移動材料兼高分子基材、電子受容性材料兼電荷捕捉材料、電荷捕捉材料兼高分子基材など複数の役割を担う場合もある。
これまでに、主に光導電性機能を有する高分子に非線形光学材料を配合したもの、逆に非線形光学材料含有高分子に光導電性機能を低分子化合物として配合したもの、さらには、フォトリフラクティブ特性には不活性な高分子化合物に光導電性機能ならび非線形光学色素を低分子で配合したものなどが提案されている。いずれも一光子吸収のみで応答する。
ポッケルス効果だけでなく分子配向による複屈折性も屈折率変調に寄与する。このため、低いガラス転移温度を持つ有機フォトリフラクティブ材料は、室温付近でも非線形光学材料の分子運動が制限されず、無機材料を超える高いフォトリフラクティブ特性を示すものもある。
有機材料系フォトリフラクティブ材料としては、上記の従来技術(特許文献5〜17参照)が提案されている。
(Organic photorefractive material)
From such a background, a photorefractive material (hereinafter referred to as an organic photorefractive material) using an amorphous organic compound that is low in cost and excellent in moldability is demanded. Organic photorefractive materials using the Pockels effect or Kerr effect include organic photoconductive materials or charge generation materials and charge transport materials for forming a spatial electric field, and nonlinear optical materials that generate a refractive index change corresponding to the spatial electric field. Is essential. In addition, polymeric substrates that support these materials, sensitizers to efficiently absorb irradiated light, charge-trapping materials for efficiently capturing charges, improved moldability, and changes in substrate properties Therefore, it is composed of a plasticizer and a compatibilizer. In addition, one component may play a plurality of roles such as a charge transfer material / polymer base material, an electron accepting material / charge trap material, and a charge trap material / polymer base material.
Up to now, mainly non-linear optical material blended with polymer having photoconductive function, conversely, non-linear optical material-containing polymer blended with photoconductive function as low molecular weight compound, and photorefractive In terms of properties, a compound obtained by blending an inert polymer compound with a photoconductive function and a nonlinear optical dye with a low molecular weight has been proposed. Both respond with only one-photon absorption.
In addition to the Pockels effect, birefringence due to molecular orientation contributes to refractive index modulation. For this reason, organic photorefractive materials having a low glass transition temperature do not limit the molecular motion of nonlinear optical materials even near room temperature, and some exhibit high photorefractive characteristics that exceed those of inorganic materials.
As the organic material-based photorefractive material, the above-described conventional techniques (see Patent Documents 5 to 17) have been proposed.
(ホログラム記録)
近年、動画や高密度画像などの大容量の情報を記録する装置として、光情報記録装置が知られている。従来、光情報記録装置としては、ランダムアクセスが不可能な磁気テープ媒体や可換不可能で故障しやすいハードディスクに対し、可換かつランダムアクセス可能で小型、安価な光記録媒体がより注目され、光磁気情報記録装置や光相変化型情報記録装置、CD−RおよびDVD−Rなどが実用化されている。
ところで、急速な高度情報化社会の流れの中で、民生用途においても100GB以上の画像情報を安価簡便に記録するための高密度記録媒体や、コンピューターバックアップ用途や放送バックアップ用途等の業務用途においても1TB程度あるいはそれ以上の大容量の情報を高速かつ安価に記録できる超高密度記録媒体が求められ、既存の2次元光記録媒体では物理原理的に将来の要求に対応することが不可能となる。
そこで、超高密度記録媒体として、膜厚方向に記録を行う3次元光記録媒体が注目されてきている。これまでの表面光記録とは異なり記録媒体の膜厚方向を有効に利用する3次元光記録媒体として、ホログラム特にデジタルボリュームホログラムを用いた体積位相型ホログラム記録方式が注目を集めるようになってきた。
(Hologram recording)
In recent years, an optical information recording apparatus is known as an apparatus for recording a large amount of information such as a moving image or a high-density image. Conventionally, as an optical information recording device, a magnetic tape medium that cannot be randomly accessed and a hard disk that is not replaceable and easily damaged, and a compact and inexpensive optical recording medium that is replaceable and randomly accessible, has attracted more attention. Magneto-optical information recording devices, optical phase change information recording devices, CD-Rs and DVD-Rs have been put into practical use.
By the way, in the rapid trend of highly information-oriented society, even in consumer use, high-density recording media for recording image information of 100 GB or more at low cost and in business use such as computer backup use and broadcast backup use. There is a need for an ultra-high-density recording medium capable of recording large-capacity information of about 1 TB or more at high speed and low cost, and existing two-dimensional optical recording media cannot meet future demands based on physical principles. .
Therefore, a three-dimensional optical recording medium that performs recording in the film thickness direction has attracted attention as an ultra-high density recording medium. Unlike conventional surface optical recording, a volume phase hologram recording system using a hologram, particularly a digital volume hologram, has attracted attention as a three-dimensional optical recording medium that effectively uses the film thickness direction of the recording medium.
有機フォトリフラクティブ材料では、光の吸収により光導電性材料又は電荷発生材料よりキャリアが発生し、光導電性材料又は電荷移動材料および電荷捕捉材料により正負に分離して内部電場が生成する。この内部電場により非線形光学材料の電気光学効果が発生し、基材中の屈折率の分布に変化が生じる。この現象を応用することにより、原理的には高い記録密度の体積ホログラム記録が可能であると考えられる。
吸収により干渉縞を記録するホログラムを振幅型ホログラムと呼び、表面レリーフまたは屈折率変調により記録するホログラムを位相型ホログラムと呼ぶ。振幅型ホログラムは光の吸収により、光の回折効率または反射効率が著しく低下するため光の利用効率の点で好ましくなく、通常は位相型ホログラムが好ましく用いられる。
体積位相型ホログラムでは、ホログラム記録材料中に光学的吸収ではなく屈折率の異なる干渉縞を多数形成することによって、光を吸収することなく光の位相を変調することができる。
特に反射型の体積位相型ホログラムはリップマン型ホログラムとも呼ばれ、ブラック回折による波長選択的反射により、高回折効率にてフルカラー化、白色再生、高解像度化が可能となり、高解像フルカラー3次元ディスプレイへの応用も可能となる。
体積位相型ホログラム記録材料を用いたホログラフィックメモリでは、3次元物体から反射する物体光の代わりに、DMDやLCDといった空間光変調素子(SLM)を用いた2次元デジタル情報(信号光と呼ぶ)を数多く記録していく。記録の際、角度多重、位相多重、波長多重、シフト多重などの多重記録を行うため1TBにも達する高容量化が可能となる。また、読み出しには通常CCDやCMOS等を用い、それらの並列書き込み、読み出しにより、1Gbpsにも達する高転送速度化も可能となる。
In the organic photorefractive material, carriers are generated from the photoconductive material or the charge generation material by absorption of light, and an internal electric field is generated by being positively and negatively separated by the photoconductive material or the charge transfer material and the charge trapping material. This internal electric field generates an electro-optic effect of the nonlinear optical material, and changes the refractive index distribution in the substrate. By applying this phenomenon, it is considered that volume hologram recording with a high recording density is possible in principle.
A hologram that records interference fringes by absorption is called an amplitude hologram, and a hologram that records by surface relief or refractive index modulation is called a phase hologram. Amplitude holograms are not preferred in terms of light utilization efficiency because light diffraction efficiency or reflection efficiency is significantly reduced due to light absorption, and phase holograms are usually preferred.
In a volume phase hologram, the phase of light can be modulated without absorbing light by forming many interference fringes with different refractive indexes in the hologram recording material instead of optical absorption.
In particular, reflective volume phase holograms, also called Lippmann holograms, are capable of full color, white reproduction and high resolution with high diffraction efficiency due to wavelength selective reflection by black diffraction, and high resolution full color 3D display. Application to is also possible.
In a holographic memory using a volume phase hologram recording material, two-dimensional digital information (referred to as signal light) using a spatial light modulation element (SLM) such as DMD or LCD instead of object light reflected from a three-dimensional object. Will be recorded a lot. At the time of recording, multiplex recording such as angle multiplexing, phase multiplexing, wavelength multiplexing, and shift multiplexing is performed, so that the capacity can be increased to 1 TB. In addition, a CCD, CMOS, or the like is usually used for reading, and the parallel transfer and reading thereof can increase the transfer rate up to 1 Gbps.
(ホログラム記録材料)
ホログラム記録材料として、以下のものが知られている。
〈ホログラムの型〉〈変調方式型〉 〈記録材料〉
ホログラム――――位相型――――屈折率変調――┬―銀塩乳剤
│ │ ├−重クロム酸ゼラチン
│ │ ├−フォトポリマー
│ │ ├−フォトリフラクティブ結晶
│ │ └−フォトリフラクティブ材料
│ └−凹凸変調 ――┬―フォトレジスト
│ └−サーモプラスチック
└―振幅型―――――――――――┬―銀塩乳剤
└―フォトクロミック材料
(Hologram recording material)
The following are known as hologram recording materials.
<Hologram type><Modulationtype><Recordingmaterial>
Hologram--Phase type --- Refractive index modulation ---- Silver salt emulsion
│ │ ├-Dichromated gelatin
│ │ ├-Photopolymer
│ │ ├-Photorefractive crystal
│ │ └-Photorefractive material
│ └-Unevenness modulation ――┬-Photoresist
│ └-Thermoplastic
└―Amplitude type ――――――――――― ┬-Silver emulsion
└—Photochromic materials
銀塩乳剤は、高感度ではあるが、湿式処理が必要、漂白処理は煩雑、散乱が大きい、耐光性が悪くシェルフライフが短い等の、また、重クロム酸ゼラチンも、高い回折効率、低ノイズである反面、記録保存安定性が悪い、湿式処理が必要、記録感度が極めて低い等の欠点を有し、ホログラム記録材料としては問題点を多々有する。 Although silver salt emulsions have high sensitivity, wet processing is necessary, bleaching processing is complicated, scattering is large, light resistance is poor and shelf life is short, and dichromated gelatin also has high diffraction efficiency and low noise. On the other hand, it has drawbacks such as poor storage stability, requires wet processing, and extremely low recording sensitivity, and has many problems as a hologram recording material.
フォトポリマー(特許文献18の特開平6−43634号公報、特許文献19の特開平8−16078号公報、特許文献20の特表平11−51247号公報、特許文献21の特表2001−523842号公報参照)系では、高い回折効率と乾式処理が両立できるが、記録感度が低く体積収縮が大きいという致命的が欠点を持つ。ラジカル重合系からカチオン重合系にすることで体積収縮率は改善されるが、基本的に高感度と低収縮、保存安定性の両立の目処が立っていない。
フォトリフラクティブ結晶は、大面積の媒体作製が困難、高価、耐光性が悪くシェルフライフが短い等により、実用的なホログラム記録材料用途としては問題点を多々有する。
フォトレジスト、サーモプラスチックは、凹凸変調で体積ホログラムに不向きである。
フォトクロミックポリマー(特許文献22のWO97/044365号公報、特許文献23の特開2005−266610号公報参照)は書き換え可能であるが、記録感度が低い、体積収縮の問題もあり、さらに記録保存安定性も悪く、やはり実用的な材料となっていない。
Photopolymers (JP-A-6-43634 of
The photorefractive crystal has many problems as a practical hologram recording material application because it is difficult to produce a medium with a large area, is expensive, has poor light resistance, and has a short shelf life.
Photoresists and thermoplastics are not suitable for volume holograms due to uneven modulation.
Photochromic polymers (see WO97 / 044365 of Patent Document 22 and JP-A-2005-266610 of Patent Document 23) are rewritable, but have low recording sensitivity, volume shrinkage problems, and record storage stability. Unfortunately, it is not a practical material.
こうした状況の中で、フォトリフラクティブ材料が注目されている。
フォトリフラクティブ材料は、光照射によりキャリア(電子、正孔)を発生させ、このキャリアの移動によって内部電場が生じ、それに起因される非線形光学効果により屈折率が変化する材料であるため、材料内部で移動するものはキャリアのみであり、光記録による体積収縮が生じないという利点を有する。さらに、生成された内部電場を消去することが可能であるため、書き換え可能な、ホログラム記録材料、多層光記録材料として大きな可能性を有している。(上記特許文献記載の公知技術参照)
Under such circumstances, photorefractive materials are attracting attention.
A photorefractive material is a material that generates carriers (electrons, holes) by light irradiation, generates an internal electric field due to the movement of the carriers, and changes the refractive index due to the nonlinear optical effect caused by it. The only thing that moves is the carrier, which has the advantage that volume shrinkage due to optical recording does not occur. Furthermore, since the generated internal electric field can be erased, it has great potential as a rewritable hologram recording material and multilayer optical recording material. (Refer to known technology described in the above patent document)
(二光子応答有機フォトリクラクティブ材料)
二光子応答有機フォトリクラクティブ材料、二光子で電気光学効果を付与する方法、有機フォトリクラクティブ材料に二光子でホログラム記録する方法、いずれの従来技術も現状では見いだせない。
(Two-photon responsive organic photorefractive material)
None of the conventional techniques can be found at present, such as a two-photon responsive organic photorefractive material, a method of imparting an electro-optic effect with two photons, and a method of recording a hologram with two photons on an organic photorefractive material.
また、ホログラムを二光子過程で形成する従来技術例としては、非特許文献1のISOM/ODS 2005 MB1 ”Holographic storage without holography : Optical data storage by localized alteration of a format hologram”開示のものが挙げられるが、記録材料はフォトポリマーであり有機フォトリクラクティブ材料ではない。
特許文献24の特開2005−99416号公報開示の“ホログラム記録方法及びホログラム記録材料”:記録材料構成は(1)二光子吸収色素及び(2)色素の励起エネルギーを介して反応する材料系(重合、発色、消色、重合、発泡、配向変化)からなり、記録材料は有機フォトリクラクティブ材料ではない。
Moreover, as a prior art example of forming a hologram in a two-photon process, there is one disclosed in ISOM / ODS 2005 MB1 “Holographic storage without holography: Optical data storage by localized alteration of a format hologram” in
“Hologram recording method and hologram recording material” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-99416 of Patent Document 24: The recording material configuration is (1) a two-photon absorbing dye and (2) a material system that reacts via the excitation energy of the dye ( And the recording material is not an organic photorefractive material.
上記従来技術に鑑みて、本発明では、二光子応答する有機フォトリフラクティブ材料を提供し、極めて高い空間分解能を特徴とする電気光学素子を可能とする。また、高信頼性、高空間分解能、高変調度で記録再生可能な二光子記録体積ホログラムを実現する。 In view of the above prior art, the present invention provides a two-photon responsive organic photorefractive material, and enables an electro-optic element characterized by extremely high spatial resolution. In addition, a two-photon recording volume hologram capable of recording / reproducing with high reliability, high spatial resolution, and high modulation degree is realized.
本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有する材料系が、光導電性材料及び光電荷発生材料としての機能を有し、かつ、大きな二光子吸収断面積をも併せ持つことを見出し、上記課題が解決される本発明に至った。
即ち、本発明によれば、二光子吸収能を有する光導電性材料又は電荷発生材料と非線形光学材料とを共存させ有機フォトリフラクティブ材料を構成する。さらに電気光学効果を高めるために、電子受容性化合物、電荷捕捉材料、電荷輸送材料が適宜混合される。さらに、これらの材料を坦持する高分子基材、照射光を効率よく吸収するために増感剤や成形加工性向上や基材の物性を変化させるため可塑剤、相容化剤などから構成される。また、1つの成分が、電荷移動材料兼高分子基材、電子受容性材料兼電荷捕捉材料、電荷捕捉材料兼高分子基材など複数の役割を担う場合もある。
このように構成された有機フォトリフラクティブ材料は、通常の一光子過程は勿論、二光子吸収過程によっても電気光学効果を付与させることが可能となる。
光導電性材料または電荷発生材料としては、下記の特定な構造を有するアリールアミン重合体化合物を用いることが出来るが、光導電性材料又は電荷発生材料としての機能と二光子吸収能とを併せ持つ材料であればいずれも適用可能である。
本発明の有機フォトリフラクティブ材料は、光導電性材料または電荷発生材料の最大吸収波長のほぼ2倍波長域で大きな二光子吸収断面積を有し、二光子吸収過程により高感度で電気光学効果を付与させることが可能である。
有機フォトリフラクティブ材料に二光子過程で電気光学効果を付与することで、二光子吸収特有の空間内部にピンポイントで変化させることができ、従来の一光子過程では実現できない極めて高い空間分解能を特徴とする電気光学素子への応用が可能となる。
さらにこの現象をホログラム記録に応用することで、室内放置時のフォトンモード反応の蓄積による未記録部及び記録部信号特性の劣化がないため(一光子吸収は遮光構造とする)高信頼性で、かつ、一光子記録のような記録層自体の吸収による光の減衰がないため、内部まで極めて高い空間分解能、高い変調度で体積ホログラク記録が可能となる。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a material system having a specific structure has a function as a photoconductive material and a photocharge generation material, and also has a large two-photon absorption cross-sectional area. It came to the present invention in which the above-mentioned subject was solved.
That is, according to the present invention, a photoconductive material or charge generation material having a two-photon absorption ability and a nonlinear optical material coexist to constitute an organic photorefractive material. In order to further enhance the electro-optic effect, an electron accepting compound, a charge trapping material, and a charge transport material are mixed as appropriate. In addition, it is composed of a polymer base material that supports these materials, a sensitizer to improve the efficiency of absorption of irradiation light, a plasticizer, a compatibilizer, etc. to change the physical properties of the base material. Is done. In addition, one component may play a plurality of roles such as a charge transfer material / polymer base material, an electron accepting material / charge trap material, and a charge trap material / polymer base material.
The organic photorefractive material configured as described above can impart an electro-optic effect not only by a normal one-photon process but also by a two-photon absorption process.
As the photoconductive material or charge generation material, an arylamine polymer compound having the following specific structure can be used, but a material having both the function as a photoconductive material or charge generation material and the two-photon absorption ability Any of them can be applied.
The organic photorefractive material of the present invention has a large two-photon absorption cross section in a wavelength region approximately twice the maximum absorption wavelength of the photoconductive material or charge generation material, and exhibits high sensitivity and electro-optic effect by the two-photon absorption process. It can be given.
By applying an electro-optic effect to organic photorefractive materials in a two-photon process, it can be pinpointed inside the space peculiar to two-photon absorption, and features extremely high spatial resolution that cannot be achieved with conventional one-photon processes. Application to an electro-optic element is possible.
Furthermore, by applying this phenomenon to hologram recording, there is no deterioration in the signal characteristics of the unrecorded part and recorded part due to the accumulation of photon mode reaction when left indoors (one-photon absorption is a light-shielding structure) with high reliability. In addition, since there is no attenuation of light due to absorption of the recording layer itself as in one-photon recording, volume holographic recording is possible with extremely high spatial resolution and high modulation degree.
即ち、本発明によれば、(1)「二光子吸収能を有する光導電性材料と非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(2)「二光子吸収能を有する光導電性材料、電子受容性材料と非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(3)「二光子吸収能を有する光導電性材料、電荷捕捉材料、非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(4)「二光子吸収能を有する電荷発生材料、電荷輸送材料と非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(5)「二光子吸収能を有する電荷発生材料、電荷輸送材料、電子受容性材料と非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(6)「二光子吸収能を有する電荷発生材料、電荷輸送材料、電荷捕捉材料、非線形光学材料とが共存して構成された有機フォトリフラクティブ材料」、
(7)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(I)である二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
That is, according to the present invention, (1) "an organic photorefractive material composed of a photoconductive material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material",
(2) "Organic photorefractive material composed of a photoconductive material having two-photon absorption ability, an electron accepting material and a nonlinear optical material",
(3) "Organic photorefractive material composed of a photoconductive material having two-photon absorption ability, a charge trapping material, and a nonlinear optical material",
(4) "Organic photorefractive material composed of a charge generation material having two-photon absorption ability, a charge transport material and a nonlinear optical material",
(5) "Organic photorefractive material composed of coexistence of charge generating material having two-photon absorption ability, charge transporting material, electron accepting material and nonlinear optical material",
(6) "Organic photorefractive material composed of coexistence of charge generation material having two-photon absorption ability, charge transport material, charge trapping material, and nonlinear optical material",
(7) The organic photorefractive material according to any one of (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (I): ;
Ar2及びAr3はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基の二価基でありかつ、Ar4は置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基である。」、
(8)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(II)である二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 2 and Ar 3 are each independently a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, and Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene,
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group. "
(8) The organic photorefractive material according to any one of (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (II): ;
Ar4は置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、x及びyは1以上4以下の整数であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記x及び/又は前記yが2 以上である場合、複数個の前記R1及び前記R2は、それぞれ独立している。」、
(9)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(III)である二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene, or anthracene, x and y are integers of 1 or more and 4 or less,
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and the above x and / or the above When y is 2 or more, the plurality of R 1 and R 2 are independent of each other. "
(9) The organic photorefractive material according to any one of (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (III): ;
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R3は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2及び前記R3はそれぞれ独立している。」、
(10)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(IV)である二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other. "
(10) The organic photorefractive material according to any one of (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (IV): ;
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している。」、
(11)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(V)である二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other. "
(11) The organic photorefractive material according to any one of (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (V): ;
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4 及び前記R5がそれぞれ独立している。」、
(12)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(VI)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other. "
(12) In any one of the above items (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (VI) Organic photorefractive materials as described;
Ar2及びAr3はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基の二価基でありかつ、Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基である。」、
(13)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(VII)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 2 and Ar 3 are each independently a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, and Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene. is there. "
(13) In any one of the above items (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (VII): Organic photorefractive materials as described;
Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記x及び/又は前記yが2以上である場合、複数個の前記R1及び前記R2は、それぞれ独立している。」、
(14)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene, x and y are integers of 1 or more and 4 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and the above x and / or the above When y is 2 or more, the plurality of R 1 and R 2 are independent of each other. "
(14) In any one of the above items (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (VIII): Organic photorefractive materials as described;
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R3は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2及び前記R3はそれぞれ独立している。」、
(15)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(IX)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other. "
(15) In any one of the above items (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (IX) Organic photorefractive materials as described;
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している。」、
(16)「光導電性材料及び電荷発生材料が、下記一般式(X)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる前記第(1)項乃至第(6)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料;
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other. "
(16) In any one of the above items (1) to (6), wherein the photoconductive material and the charge generation material are made of a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (X) Organic photorefractive materials as described;
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している。」、
(17)「前記第(1)項乃至第(16)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料に二光子吸収過程により電気光学効果を発現させる電気光学効果付与方法」、
(18)「前記第(1)項乃至第(16)項の何れかに記載の有機フォトリフラクティブ材料に二光子吸収過程によりホログラム記録する電気光学効果付与方法」によって達成される。
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other. "
(17) "Electro-optical effect imparting method for causing the organic photorefractive material according to any one of (1) to (16) to exhibit an electro-optical effect by a two-photon absorption process",
(18) This is achieved by “an electro-optical effect imparting method for recording a hologram on an organic photorefractive material according to any one of items (1) to (16) by a two-photon absorption process”.
ここで、上記(1)〜(6)は、本発明の二光子応答有機フォトリフラクティブ材料の基本構成を示し、(7)〜(16)は、本発明の二光子応答光導電材料及び電荷発生材料の重合体構造を示し、(17)〜(18)は、本発明の二光子応答有機フォトリフラクティブ材料の電気光学効果付与方法とその最も好適な適用例を示す。
In here, the (1) to (6) shows the basic configuration of a two-photon response organic photorefractive material of the present invention, (7) - (16), two-photon response photoconductive material and the charge of the present invention The polymer structure of the generating material is shown, and (17) to (18) show the electro-optic effect imparting method of the two-photon responsive organic photorefractive material of the present invention and the most suitable application example thereof.
本発明によれば、上記の式(I)〜(X)で表せるアリールアミン重合体化合物を有機フォトリフラクティブ材料の光導電性材料または電荷発生材料として用いる。
これにより、効率良く二光子を吸収する光導電性材料、電荷発生材料を得ることができる。
本化合物は、その最大吸収波長のほぼ2倍の波長域で大きな二光子吸収断面積を有し、本化合物で構成された有機フォトリフラクティブ材料は、二光子吸収過程により高感度で電気光学効果を付与させることが可能である。
According to the present invention, the arylamine polymer compound represented by the above formulas (I) to (X) is used as a photoconductive material or charge generation material of an organic photorefractive material.
Thereby, a photoconductive material and a charge generation material that efficiently absorb two-photons can be obtained.
This compound has a large two-photon absorption cross section in the wavelength region almost twice the maximum absorption wavelength, and the organic photorefractive material composed of this compound has high sensitivity and electro-optic effect by the two-photon absorption process. It can be given.
以下の詳細かつ具体的な説明から明らかなように、本発明により、従来技術には見られない二光子応答する有機フォトリフラクティブ材料が実現可能となる。
また、本有機フォトリフラクティブ材料に二光子吸収過程により電気光学効果を付与させることで、従来の一光子過程では実現できない極めて高い空間分解能を特徴とする電気光学素子への応用が実現可能となる。
また、本有機フォトリフラクティブ材料を用いた二光子ホログラム記録により、高信頼性で、内部まで極めて高い空間分解能で、かつ、高い変調度を有する体積ホログラク記録が可能となるという極めて優れた効果を奏するものである。
As will be apparent from the following detailed and specific description, the present invention makes it possible to realize a two-photon responsive organic photorefractive material not found in the prior art.
In addition, by applying an electro-optic effect to the organic photorefractive material by a two-photon absorption process, application to an electro-optic element characterized by extremely high spatial resolution that cannot be achieved by the conventional one-photon process can be realized.
In addition, the two-photon hologram recording using the present organic photorefractive material has an extremely excellent effect of enabling volume holographic recording with high reliability, extremely high spatial resolution to the inside, and high modulation. Is.
上記のように、本発明者らは鋭意検討した結果、特定の構造を有する材料系が、光導電性材料及び電荷発生材料としての機能を有し、かつ、大きな二光子吸収断面積をも併せ持つことを見出し、本発明に至った。
即ち、二光子吸収能を有する光導電性材料又は電荷発生材料と非線形光学材料とを共存させ、有機フォトリフラクティブ材料を構成する。さらに電気光学効果を高めるために、電子受容性化合物、電荷捕捉材料、電荷輸送材料が適宜混合される。さらに、これらの材料を坦持する高分子基材、照射光を効率よく吸収するために増感剤や成形加工性向上や基材の物性を変化させるため可塑剤、相容化剤などから構成される。また、1つの成分が、電荷移動材料兼高分子基材、電子受容性材料兼電荷捕捉材料、電荷捕捉材料兼高分子基材など複数の役割を担う場合もある。
このように構成された有機フォトリフラクティブ材料は、通常の一光子過程は勿論、二光子吸収過程によっても電気光学効果を付与させることが可能となる。
As described above, as a result of intensive studies, the present inventors have found that a material system having a specific structure has a function as a photoconductive material and a charge generation material, and also has a large two-photon absorption cross section. As a result, they have reached the present invention.
That is, an organic photorefractive material is configured by coexisting a photoconductive material or charge generation material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material. In order to further enhance the electro-optic effect, an electron accepting compound, a charge trapping material, and a charge transport material are mixed as appropriate. In addition, it is composed of a polymer base material that supports these materials, a sensitizer to improve the efficiency of absorption of irradiation light, a plasticizer, a compatibilizer, etc. to change the physical properties of the base material. Is done. In addition, one component may play a plurality of roles such as a charge transfer material / polymer base material, an electron accepting material / charge trap material, and a charge trap material / polymer base material.
The organic photorefractive material configured as described above can impart an electro-optic effect not only by a normal one-photon process but also by a two-photon absorption process.
光導電性材料または電荷発生材料としては、下記の特定な構造を有するアリールアミン重合体化合物を用いることが出来るが、光導電性材料又は電荷発生材料としての機能と二光子吸収能とを併せ持つ材料であればいずれも適用可能である。
本発明の有機フォトリフラクティブ材料は、光導電性材料または電荷発生材料の最大吸収波長のほぼ2倍波長域で大きな二光子吸収断面積を有し、二光子吸収過程により高感度で電気光学効果を付与させることが可能である。
As the photoconductive material or charge generation material, an arylamine polymer compound having the following specific structure can be used, but a material having both the function as a photoconductive material or charge generation material and the two-photon absorption ability Any of them can be applied.
The organic photorefractive material of the present invention has a large two-photon absorption cross section in a wavelength region approximately twice the maximum absorption wavelength of the photoconductive material or charge generation material, and exhibits high sensitivity and electro-optic effect by the two-photon absorption process. It can be given.
有機フォトリフラクティブ材料に二光子過程で電気光学効果を付与することで、二光子吸収特有の空間内部にピンポイントで変化させることができ、従来の一光子過程では実現できない極めて高い空間分解能を特徴とする電気光学素子への応用が可能となる。
さらにこの現象をホログラム記録に応用することで、室内放置時のフォトンモード反応の蓄積による未記録部及び記録部信号特性の劣化がないため(一光子吸収は遮光構造とする)高信頼性で、かつ、一光子記録のような記録層自体の吸収による光の減衰がないため、内部まで極めて高い空間分解能、高い変調度で体積ホログラク記録が可能となる。
By applying an electro-optic effect to organic photorefractive materials in a two-photon process, it can be pinpointed inside the space peculiar to two-photon absorption, and features extremely high spatial resolution that cannot be achieved with conventional one-photon processes. Application to an electro-optic element is possible.
Furthermore, by applying this phenomenon to hologram recording, there is no deterioration in the signal characteristics of the unrecorded part and recorded part due to the accumulation of photon mode reaction when left indoors (one-photon absorption is a light-shielding structure) with high reliability. In addition, since there is no attenuation of light due to absorption of the recording layer itself as in one-photon recording, volume holographic recording is possible with extremely high spatial resolution and high modulation degree.
(有機光導電性材料)
有機光導電性材料は、光を照射することによって、電子とホール(キャリア)を生成し、このキャリアが移動することにより空間電界が生じる機能を有する化合物である。
本発明の有機光導電性材料の特徴は、上記機能が通常の一光子過程のみならず二光子過程でも発現可能なことである。
即ち、本発明によれば、以下の一般式(I)〜(X)で表せる化合物からなる二光子吸収材料を有機光導電性材料として用いる。
(Organic photoconductive material)
The organic photoconductive material is a compound having a function of generating electrons and holes (carriers) by irradiating light, and generating a spatial electric field when the carriers move.
A feature of the organic photoconductive material of the present invention is that the above function can be expressed not only in a normal one-photon process but also in a two-photon process.
That is, according to the present invention, a two-photon absorption material made of a compound represented by the following general formulas (I) to (X) is used as the organic photoconductive material.
一般式(I)で表される化合物からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a compound represented by formula (I).
Ar2及びAr3はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基の二価基であり
かつ、Ar4は置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基である二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 2 and Ar 3 are each independently a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, and Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene,
Ar 5 and Ar 6 are each a two-photon absorption material in which each is independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(II)で表される化合物からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a compound represented by the general formula (II).
Ar4は置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、x及びyは1以上4以下の整数であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記x及び/又は前記yが2以上である場合、複数個の前記R1及び前記R2は、それぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene, or anthracene, x and y are integers of 1 or more and 4 or less,
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and the above x and / or the above When y is 2 or more, the plurality of R 1 and R 2 are independent two-photon absorption materials.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(III)で表される化合物からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a compound represented by the general formula (III).
Ar4は置換若しくは無置換の、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R3は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2及び前記R3はそれぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene,
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent two-photon absorption materials.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(IV)で表される化合物からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a compound represented by the general formula (IV).
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And when v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent from each other. material.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(V)で表される化合物からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a compound represented by the general formula (V).
Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene,
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, the w, the x, and the y are 2 or more, a plurality of the R 1 , R 2 , R 4, and R 5 are independent from each other.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(VI)で表される繰り返し単位を有する材料からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a material having a repeating unit represented by the general formula (VI).
Ar1は置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
Ar2及びAr3はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基の二価基であり
かつ、Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基である二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 1 is a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
Ar 2 and Ar 3 are each independently a divalent group of a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group, and Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene. A two-photon absorbing material.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(VII)で表される繰り返し単位を有する材料からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a material having a repeating unit represented by formula (VII).
Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記x 及び/又は前記yが2以上である場合、複数個の前記R1及び前記R2は、それぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene, x and y are integers of 1 or more and 4 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and x 1 and / or When y is 2 or more, the plurality of R 1 and R 2 are independent two-photon absorption materials.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(VIII)で表される繰り返し単位を有する材料からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a material having a repeating unit represented by formula (VIII).
Ar4は置換若しくは無置換の、ベンゼン、チオフェン、ビフェニル、フルオレン又はアントラセンの二価基であり、
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R3は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2及び前記R3はそれぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
Ar 4 is a substituted or unsubstituted divalent group of benzene, thiophene, biphenyl, fluorene or anthracene,
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent two-photon absorption materials.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(IX)で表される繰り返し単位を有する材料からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a material having a repeating unit represented by the general formula (IX).
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している二光子吸収材料。
これにより、効率良く二光子を吸収する有機材料を得ることができる。
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And
And wherein v, the w, the x and the case y is 2 or more, a plurality of said R 1, said R 2, wherein R 4 and wherein R 5 is two-photon absorption materials are independent.
Thereby, the organic material which absorbs two photons efficiently can be obtained.
一般式(X)で表される繰り返し単位を有する材料からなる二光子吸収材料。 A two-photon absorption material comprising a material having a repeating unit represented by the general formula (X).
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4 及び前記R5 がそれぞれ独立している二光子吸収材料。
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, the w, the x, and the y are 2 or more, a plurality of the R 1 , R 2 , R 4, and R 5 are independent from each other.
これら有機フォトリフラクティブ材料の合成法等は、特願2006−067067号明細書中に記載されているが、念のため、以下に再度、説明して置く。
本発明の有機フォトリフラクティブ材料の製造方法は、例えばアルデヒドとホスホネートを用いたWittig−Horner反応、アルデヒドとホスホニウム塩を用いたWittig反応、ビニル置換体とハロゲン化物を用いたHeck反応、アミンとハロゲン化物を用いたUllmann反応などを用いることができ、公知の方法により製造可能である。特にWittig−Horner反応およびWittig反応は反応操作の簡便さから有効である。
A method for synthesizing these organic photorefractive materials and the like are described in the specification of Japanese Patent Application No. 2006-0667067, but will be described again below just in case.
The organic photorefractive material manufacturing method of the present invention includes, for example, Wittig-Horner reaction using aldehyde and phosphonate, Wittig reaction using aldehyde and phosphonium salt, Heck reaction using vinyl substituent and halide, amine and halide Ullmann reaction using can be used, and can be produced by a known method. In particular, the Wittig-Horner reaction and the Wittig reaction are effective because of the simplicity of the reaction operation.
一例としてWittig−Horner反応を用いた本発明における有機フォトリフラクティブ材料(重合体)の製造方法について説明する。
本発明における有機フォトリフラクティブ材料は、下記の反応式で示されるように、ホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物が化学量論的に等しく存在する溶液と、その2倍モル量以上の塩基を混合させることにより重合反応が進行し、得ることができる。
本発明の有機フォトリフラクティブ材料を製造する場合には、例えば、Aとしてアリールアミン部位、BとしてAr4の組み合わせのモノマーを用いるか、またはAとしてAr4、Bとしてアリールアミン部位の組み合わせのモノマーを用いればよい。
As an example, a method for producing an organic photorefractive material (polymer) in the present invention using a Wittig-Horner reaction will be described.
As shown in the following reaction formula, the organic photorefractive material in the present invention is prepared by mixing a solution in which the phosphonate ester compound and the aldehyde compound are present stoichiometrically and a base more than twice the molar amount thereof. The polymerization reaction proceeds and can be obtained.
In the production of organic photorefractive material of the present invention, for example, an aryl amine moiety as A, or using a monomer combination of Ar 4 as B, or A as Ar 4, B as a monomer of a combination of an aryl amine moiety Use it.
上記ジアルデヒド化合物は、公知の種々の反応により合成することが可能である。例として下記Vilsmeier反応、 The dialdehyde compound can be synthesized by various known reactions. For example, the following Vilsmeier reaction,
あるいは、アリールリチウム化合物と、DMF、N−ホルミルモルホリン、N−ホルミルピペリジン等をはじめとするホルミル化剤との反応、 Alternatively, a reaction of an aryllithium compound with a formylating agent such as DMF, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine,
あるいは、下記Gatterman反応、 Alternatively, the following Gatterman reaction,
あるいは、ヒドロキシメチル化合物の各種酸化反応、 Alternatively, various oxidation reactions of hydroxymethyl compounds,
また、上記ホスホン酸ジエステル化合物についても、公知の種々の反応により合成することが可能であるが、下記Michaelis−Arbuzov 反応が特に容易である。
The phosphonic acid diester compound can also be synthesized by various known reactions, but the following Michaelis-Arbuzov reaction is particularly easy.
上記反応に使用する塩基はホスホネートカルボアニオンが形成されるものであれば特に限定されず、金属アルコシド、金属ヒドリド、有機リチウム化合物等が挙げられ、例えばカリウムt−ブトキシド、ナトリウムt−ブトキシド、リチウムt−ブトキシド、カリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウム2−メチル−2−ブトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド、カリウムメトキシド、水素化ナトリウム、水素化カリウム、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、n−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム、t−ブチルリチウム、フェニルリチウム、リチウムナフチリド、リチウムアミド、リチウムジイソプロピルアミド等を挙げることができる。 The base used in the above reaction is not particularly limited as long as a phosphonate carbanion is formed, and examples thereof include metal alkoxides, metal hydrides, and organic lithium compounds, such as potassium t-butoxide, sodium t-butoxide, lithium t. -Butoxide, potassium 2-methyl-2-butoxide, sodium 2-methyl-2-butoxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, potassium methoxide, sodium hydride, potassium hydride, methyllithium, ethyllithium Propyl lithium, n-butyl lithium, s-butyl lithium, t-butyl lithium, phenyl lithium, lithium naphthylide, lithium amide, lithium diisopropylamide and the like.
反応に用いる塩基の量は、通常ホスホン酸エステル化合物の重合活性点に対して同量使用するだけでよいが、さらに過剰量用いても支障ない。
上記の塩基は固形状態や懸濁溶液の状態で反応系内に添加してもよいが、得られる重合体の均質性が良好になる為に、特に均一溶液として添加する事が好ましい。塩基を溶解する溶媒としては、使用する塩基と安定な溶液を形成する溶媒を選択しなければならないが、その他の要因として塩基の溶解度が高いものがよく、また反応系で生成する高分子量体の反応溶媒に対する溶解性を損ねないものがよく、さらに生成する高分子量体が良好に溶解する溶媒がよく、用いる塩基と製造する高分子量体の特性に応じて、一般に知られているアルコール系、エーテル系、アミン系、炭化水素系溶媒等から任意に選択することができる。
The amount of the base used in the reaction is usually only the same amount as the polymerization active point of the phosphonate ester compound, but an excessive amount can be used.
The above base may be added to the reaction system in a solid state or a suspension solution. However, it is particularly preferable to add the base as a homogeneous solution in order to improve the homogeneity of the resulting polymer. As the solvent for dissolving the base, a solvent that forms a stable solution with the base to be used must be selected, but as other factors, those having a high solubility of the base are preferable, and the high molecular weight product produced in the reaction system is also preferred. Those that do not impair the solubility in the reaction solvent are good. Further, the solvent in which the high molecular weight product to be formed dissolves well is good. Depending on the characteristics of the base used and the high molecular weight to be produced, generally known alcohols and ethers are used. It can be arbitrarily selected from a system, an amine system, a hydrocarbon solvent and the like.
塩基とそれを均一に溶解する溶媒の組み合わせとしては、例えばナトリウムメトキシドのメタノール溶液、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液、カリウムt−ブトキシドの2−プロパノール溶液、カリウムt−ブトキシドの2−メチル−2−プロパノール溶液、カリウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液、カリウムt−ブトキシドのジオキサン溶液、n−ブチルリチウムのヘキサン溶液、メチルリチウムのエーテル溶液、リチウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液、リチウムジイソプロピルアミドのシクロヘキサン溶液、カリウムビストリメチルシリルアミドのトルエン溶液等をはじめとして、種々の組み合わせの溶液が挙げられ、幾つかの溶液は市販品として容易に入手することができる。温和な反応条件、取り扱いの容易さの観点から好ましくは金属アルコキシド系の溶液が用いられ、生成する重合体の溶解性、取り扱いの容易さ、反応の効率性、生成する重合体の溶解性等の観点からより、好ましくは金属t−ブトキシドのエーテル系溶液が用いられ、さらに好ましくはカリウムt−ブトキシドのテトラヒドロフラン溶液が用いられる。 Examples of a combination of a base and a solvent for uniformly dissolving the base include, for example, a methanol solution of sodium methoxide, an ethanol solution of sodium ethoxide, a 2-propanol solution of potassium t-butoxide, and 2-methyl-2-methyl ester of potassium t-butoxide. Propanol solution, tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide, dioxane solution of potassium t-butoxide, hexane solution of n-butyllithium, ether solution of methyllithium, tetrahydrofuran solution of lithium t-butoxide, cyclohexane solution of lithium diisopropylamide, potassium bis There are various combinations of solutions including a toluene solution of trimethylsilylamide and the like, and some solutions are easily available as commercial products. From the viewpoint of mild reaction conditions and ease of handling, a metal alkoxide-based solution is preferably used, such as solubility of the polymer to be produced, ease of handling, efficiency of the reaction, solubility of the polymer to be produced, etc. From the viewpoint, an ether-based solution of metal t-butoxide is preferably used, and a tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide is more preferably used.
上記重合反応はホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物の溶液に塩基溶液を添加してもよく、塩基溶液にホスホン酸エステル化合物およびアルデヒド化合物の溶液を加えてもよく、同時に反応系に加えてもよく、添加の順序に制約はない。
上記重合反応における重合時間は、用いられるモノマーの反応性、または望まれる重合体の分子量等に応じて適宜設定すればよいが、0.2時間〜30時間が好適である。
上記重合反応における反応温度は特に制御する必要なく室温において良好に重合反応が進行するが、反応効率をより上げるために加熱したり、または冷却してより温和な条件にすることも可能である。
また、以上の重合操作において分子量を調節するために分子量調節剤、または末端修飾基として重合体の末端を封止するための封止剤を反応途中で反応系に添加することも可能であり、反応開始時に添加しておくことも可能である。従って、本発明におけるアリールアミン重合体の末端には停止剤に基づく置換基が結合してもよい。
分子量調節剤、末端封止剤としては、ベンジルホスホン酸ジエチル、ベンズアルデヒド等、反応活性基を1個有する化合物が挙げられる。
In the above polymerization reaction, a base solution may be added to the solution of the phosphonate ester compound and the aldehyde compound, a solution of the phosphonate ester compound and the aldehyde compound may be added to the base solution, and may be added to the reaction system at the same time. There is no restriction on the order of addition.
The polymerization time in the above polymerization reaction may be appropriately set according to the reactivity of the monomers used or the molecular weight of the desired polymer, but is preferably 0.2 hours to 30 hours.
The reaction temperature in the above polymerization reaction does not need to be controlled and the polymerization reaction proceeds favorably at room temperature. However, it is possible to heat or cool to raise the reaction efficiency to a milder condition.
Moreover, it is also possible to add a molecular weight regulator in order to adjust the molecular weight in the above polymerization operation, or a sealing agent for sealing the end of the polymer as a terminal modifying group to the reaction system during the reaction, It can also be added at the start of the reaction. Therefore, a substituent based on a terminator may be bonded to the terminal of the arylamine polymer in the present invention.
Examples of the molecular weight regulator and terminal blocking agent include compounds having one reactive group such as diethyl benzylphosphonate and benzaldehyde.
本発明の有機フォトリフラクティブ材料(重合体)の好ましい分子量はポリスチレン換算数平均分子量で1000〜1000000であり、より好ましくは2000〜500000である。分子量が小さすぎる場合にはクラックの発生等成膜性が悪化し実用性に乏しくなる。また分子量が大きすぎる場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、やはり実用性上問題になる。
また、機械的特性を改良するために重合時に分岐化剤を少量加えることもできる。使用される分岐化剤は、重合反応活性基を3つ以上(同種でも異種でもよい)有する化合物である。これらの分岐化剤は単独で使用してもよく、また複数併用してもよい。
The preferred molecular weight of the organic photorefractive material (polymer) of the present invention is 1000 to 1000000 in terms of polystyrene-equivalent number average molecular weight, more preferably 2000 to 500000. When the molecular weight is too small, the film forming property such as the generation of cracks is deteriorated and the practicality becomes poor. On the other hand, when the molecular weight is too large, the solubility in a general organic solvent is deteriorated, the viscosity of the solution becomes high and the coating becomes difficult, which also causes a problem in practical use.
Also, a small amount of a branching agent can be added during the polymerization in order to improve the mechanical properties. The branching agent used is a compound having three or more polymerization reaction active groups (which may be the same or different). These branching agents may be used alone or in combination.
以上のようにして得られたアリールアミン重合体は、重合に使用した塩基、未反応モノマー、末端停止剤、又、重合中に発生した無機塩等の不純物を除去して使用される。これら精製操作は再沈澱、抽出、ソックスレー抽出、限外濾過、透析等をはじめとする従来公知の方法を使用できる。
<合成例>
The arylamine polymer obtained as described above is used after removing impurities such as the base used in the polymerization, unreacted monomer, terminal terminator, and inorganic salts generated during the polymerization. For these purification operations, conventionally known methods such as reprecipitation, extraction, Soxhlet extraction, ultrafiltration, dialysis and the like can be used.
<Synthesis example>
[合成例1;重合体1の合成] [Synthesis Example 1; Synthesis of Polymer 1]
100ml四つ口フラスコに、上記反応式中で示されているジアルデヒド0.852g(2.70mmol)及びジホスホネート1.525g(2.70mmol)を入れ、窒素置換してテトラヒドロフラン75mlを加えた。この溶液にカリウムt−ブトキシドの1.0moldm−3テトラヒドロフラン溶液6.75ml(6.75mmol)を滴下し室温で2時間撹拌した後、ベンジルホスホン酸ジエチル及びベンズアルデヒドを順次加え、さらに2時間撹拌した。酢酸およそ1mlを加えて反応を終了し、溶液を水洗した。溶媒を減圧留去した後テトラヒドロフラン及びメタノールを用いて再沈澱による精製を行ない、重合体1を1.07g得た。収率は73%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:84.25%(84.02%)、H:8.20%(7.93%)、N:2.33%(2.45%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は116.9℃であった。
ゲルろ過クロマトグラフィー(GPC)により測定したポリスチレン換算の数平均分子量は8500、重量平均分子量は20000であった。
A 100 ml four-necked flask was charged with 0.852 g (2.70 mmol) of dialdehyde and 1.525 g (2.70 mmol) of diphosphonate shown in the above reaction formula, and purged with nitrogen, and 75 ml of tetrahydrofuran was added. To this solution, 6.75 ml (6.75 mmol) of a 1.0 moldm- 3 tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide was added dropwise and stirred at room temperature for 2 hours, and then diethyl benzylphosphonate and benzaldehyde were sequentially added, followed by further stirring for 2 hours. About 1 ml of acetic acid was added to terminate the reaction, and the solution was washed with water. After the solvent was distilled off under reduced pressure, purification by reprecipitation was performed using tetrahydrofuran and methanol to obtain 1.07 g of
Elemental analysis value (calculated value); C: 84.25% (84.02%), H: 8.20% (7.93%), N: 2.33% (2.45%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 116.9 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel filtration chromatography (GPC) was 8500, and the weight average molecular weight was 20000.
[合成例2;重合体2の合成] [Synthesis Example 2; Synthesis of Polymer 2]
合成例1と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド419.5mg(1.00mmol)及びジホスホネート564.5mg(1.00mmol)から重合体2を518.3mg得た。収率62%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:85.18%(85.55%)、H:8.03%(7.63%)、N:2.10%(2.08%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は133℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は39200、重量平均分子量は116000であった。
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed, and 518.3 mg of
Elemental analysis value (calculated value); C: 85.18% (85.55%), H: 8.03% (7.63%), N: 2.10% (2.08%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 133 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 39200, and the weight average molecular weight was 116000.
[合成例3;重合体3の合成] [Synthesis Example 3; Synthesis of Polymer 3]
合成例1と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド1.00g(2.40mmol)及びジホスホネート1.35g(2.40mmol)から重合体3を1.32g得た。収率は82%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:85.33%(85.55%)、H:7.86%(7.63%)、N:2.30%(2.08%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は151.9℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は44400、重量平均分子量は118000であった。
The same operation as in Synthesis Example 1 was performed to obtain 1.32 g of the polymer 3 from 1.00 g (2.40 mmol) of the dialdehyde and 1.35 g (2.40 mmol) of the diphosphonate. The yield was 82%, and the elemental analysis values were as follows.
Elemental analysis value (calculated value); C: 85.33% (85.55%), H: 7.86% (7.63%), N: 2.30% (2.08%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 151.9 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 44400, and the weight average molecular weight was 118,000.
[合成例4;重合体4の合成] [Synthesis Example 4; Synthesis of Polymer 4]
200ml四つ口フラスコに、上記のジアルデヒド0.872g(2.648mmol)及びジホスホネート1.495g(2.648mmol)を入れ、窒素置換してテトラヒドロフラン80mlおよび、ベンズアルデヒド14.1mg(0.132mmol)を加えた。この溶液にカリウムt−ブトキシドの1.0moldm−3テトラヒドロフラン溶液8.00ml(8.00mmol)を滴下し室温で2時間撹拌した後、ベンジルホスホン酸ジエチル60.5mg(0.265mmol)を加え、さらに1時間撹拌した。酢酸およそ1mlを加えて反応を終了し、反応溶液を水洗した。溶媒を減圧留去した後テトラヒドロフラン及びメタノールを用いて再沈澱による精製を行ない、重合体5を1.328g得た。収率は86%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:83.80%(84.06%)、H:8.60%(8.90%)、N:2.15%(2.39%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は122.1℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は13200、重量平均分子量は32500であった。
In a 200 ml four-necked flask, 0.872 g (2.648 mmol) of the above dialdehyde and 1.495 g (2.648 mmol) of diphosphonate were placed, and the atmosphere was purged with nitrogen to 80 ml of tetrahydrofuran and 14.1 mg (0.132 mmol) of benzaldehyde. Was added. To this solution, 8.00 ml (8.00 mmol) of a 1.0 moldm- 3 tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide was added dropwise and stirred at room temperature for 2 hours, and then 60.5 mg (0.265 mmol) of diethyl benzylphosphonate was added. Stir for 1 hour. About 1 ml of acetic acid was added to complete the reaction, and the reaction solution was washed with water. After the solvent was distilled off under reduced pressure, purification by reprecipitation was performed using tetrahydrofuran and methanol to obtain 1.328 g of polymer 5. The yield was 86%, and the elemental analysis values were as follows.
Elemental analysis value (calculated value); C: 83.80% (84.06%), H: 8.60% (8.90%), N: 2.15% (2.39%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 122.1 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 13200, and the weight average molecular weight was 32500.
[合成例5;重合体5の合成] [Synthesis Example 5; Synthesis of Polymer 5]
合成例4と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド1.00g(2.48mmol)及びジホスホネート1.40g(2.48mmol)から重合体7を0.74g得た。収率は45%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:85.56(85.27%)、H:8.02%(7.78%)、N:2.01%(2.12%)。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は22700、重量平均分子量は51900であった。
The same operation as in Synthesis Example 4 was performed to obtain 0.74 g of the polymer 7 from 1.00 g (2.48 mmol) of the dialdehyde and 1.40 g (2.48 mmol) of the diphosphonate. The yield was 45%, and the elemental analysis values were as follows.
Elemental analysis value (calculated value); C: 85.56 (85.27%), H: 8.02% (7.78%), N: 2.01% (2.12%).
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 22700, and the weight average molecular weight was 51900.
[合成例6;重合体6の合成] [Synthesis Example 6; Synthesis of Polymer 6]
合成例4と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド0.872g(2.648mmol)及びジホスホネート1.495g(2.648mmol)から重合体8を1.473g得た。収率は95%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:84.25%(84.06%)、H:8.75%(8.90%)、N:2.23%(2.39%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は135.8℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は15400、重量平均分子量は39900であった。
The same operation as in Synthesis Example 4 was performed to obtain 1.473 g of the polymer 8 from 0.872 g (2.648 mmol) of the dialdehyde and 1.495 g (2.648 mmol) of the diphosphonate. The yield was 95%, and the elemental analysis values were as follows.
Elemental analysis value (calculated value); C: 84.25% (84.06%), H: 8.75% (8.90%), N: 2.23% (2.39%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 135.8 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 15400, and the weight average molecular weight was 39900.
[合成例7;重合体7の合成] [Synthesis Example 7; Synthesis of Polymer 7]
合成例4と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド2.12g(5.50mmol)及びジホスホネート2.63g(5.50mmol)から重合体11を2.72g得た。収率は89%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:90.89%(90.77%)、H:6.50%(6.71%)、N:2.22%(2.52%)。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は3700、重量平均分子量は8000であった。
The same operation as in Synthesis Example 4 was performed to obtain 2.72 g of the
Elemental analysis value (calculated value); C: 90.89% (90.77%), H: 6.50% (6.71%), N: 2.22% (2.52%).
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 3700, and the weight average molecular weight was 8,000.
[合成例8;重合体8の合成] [Synthesis Example 8; Synthesis of Polymer 8]
合成例4と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド2.12g(5.50mmol)及びジホスホネート2.50g(5.50mmol)から重合体12を2.34g得た。収率は80%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:90.64%(90.35%)、H:6.82%(7.01%)、N:2.55%(2.63%)。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は5500、重量平均分子量は13300であった。
The same operation as in Synthesis Example 4 was performed to obtain 2.34 g of the
Elemental analysis value (calculated value); C: 90.64% (90.35%), H: 6.82% (7.01%), N: 2.55% (2.63%).
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 5,500, and the weight average molecular weight was 13,300.
[合成例9:重合体9の合成] [Synthesis Example 9: Synthesis of Polymer 9]
200ml四つ口フラスコに、上記のジアルデヒド0.835g(2.648mmol)及びジホスホネート1.241g(2.648mmol)を入れ、窒素置換してテトラヒドロフラン80mlおよび、ベンズアルデヒド14.1mg(0.132mmol)を加えた。この溶液にカリウムt−ブトキシドの1.0moldm−3テトラヒドロフラン溶液8.00ml(8.00mmol)を滴下し室温で0.5時間撹拌した後、3時間還流した。ベンジルホスホン酸ジエチル60.5mg(0.265mmol)を加え、さらに1時間還流した。放冷した後、酢酸およそ数滴を加えて反応を終了し、反応溶液を水に滴下した。析出した固体を濾別した後、この固体をテトラヒドロフラン及びメタノールを用いて再沈澱により精製し、重合体13を0.83g得た。収率は66%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:83.01%(83.32%)、H:7.01%(6.99%)、N:2.89%(2.94%)、S:6.80%(6.76%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は163.4℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は7900、重量平均分子量は17200であった。
A 200 ml four-necked flask was charged with 0.835 g (2.648 mmol) of the dialdehyde and 1.241 g (2.648 mmol) of diphosphonate, and purged with nitrogen to 80 ml of tetrahydrofuran and 14.1 mg (0.132 mmol) of benzaldehyde. Was added. To this solution, 8.00 ml (8.00 mmol) of a 1.0 moldm-3 tetrahydrofuran solution of potassium t-butoxide was added dropwise, followed by stirring at room temperature for 0.5 hours and then refluxing for 3 hours. 60.5 mg (0.265 mmol) of diethyl benzylphosphonate was added, and the mixture was further refluxed for 1 hour. After allowing to cool, about a few drops of acetic acid were added to terminate the reaction, and the reaction solution was added dropwise to water. The precipitated solid was filtered off and purified by reprecipitation using tetrahydrofuran and methanol to obtain 0.83 g of
Elemental analysis value (calculated value); C: 83.01% (83.32%), H: 7.01% (6.99%), N: 2.89% (2.94%), S: 6 80% (6.76%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 163.4 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 7900, and the weight average molecular weight was 17,200.
[合成例10;重合体10の合成] [Synthesis Example 10; Synthesis of Polymer 10]
合成例9と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド1.021g(2.648mmol)及びジホスホネート1.241g(2.648mmol)から重合体14を0.918g得た。収率は62%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:83.55%(83.62%)、H:7.74%(7.94%)、N:2.63%(2.57%)、S:6.02%(5.87%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は125.9℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は15500、重量平均分子量は48700であった。
The same operation as in Synthesis Example 9 was performed to obtain 0.918 g of the
Elemental analysis value (calculated value); C: 83.55% (83.62%), H: 7.74% (7.94%), N: 2.63% (2.57%), S: 6 0.02% (5.87%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 125.9 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 15500, and the weight average molecular weight was 48700.
[合成例11;重合体11の合成] [Synthesis Example 11; Synthesis of Polymer 11]
合成例9と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド1.106g(2.648mmol)及びジホスホネート1.241g(2.648mmol)から重合体15を0.817g得た。収率は53%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:85.52%(85.22%)、H:7.00%(6.80%)、N:2.15%(2.42%)、S:5.50%(5.55%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は186.9℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は11800、重量平均分子量は28400であった。
The same operation as in Synthesis Example 9 was performed to obtain 0.817 g of
Elemental analysis value (calculated value); C: 85.52% (85.22%), H: 7.00% (6.80%), N: 2.15% (2.42%), S: 5 .50% (5.55%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 186.9 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 11800, and the weight average molecular weight was 28400.
[合成例12;重合体12の合成] [Synthesis Example 12; Synthesis of Polymer 12]
合成例4と同様の操作を行ない、上記ジアルデヒド0.837g(2.655mmol)及びジホスホネート1.685g(2.655mmol)から重合体12を1.386g得た。収率は81%であり、元素分析値は次の通りであった。
元素分析値(計算値);C:90.11(89.81%)、H:7.92%(8.01%)、N:2.01%(2.18%)。
示差走査熱量測定から求めたガラス転移温度は182.9℃であった。
GPCにより測定したポリスチレン換算の数平均分子量は14400、重量平均分子量は42600であった。
ジホスホネート1.681g(2.648mmol)から重合体18を1.682g得た。収率85%。
これにより、効率良く二光子を吸収する光導電性材料、電荷発生材料を得ることができる。
The same operation as in Synthesis Example 4 was performed, and 1.386 g of the
Elemental analysis value (calculated value); C: 90.11 (89.81%), H: 7.92% (8.01%), N: 2.01% (2.18%).
The glass transition temperature determined from differential scanning calorimetry was 182.9 ° C.
The number average molecular weight in terms of polystyrene measured by GPC was 14400, and the weight average molecular weight was 42600.
1.682 g of
Thereby, a photoconductive material and a charge generation material that efficiently absorb two-photons can be obtained.
本発明の材料中、光導電性材料の含有率は、10〜90重量%が好ましく、40〜80重量%がより好ましい。光導電性材料の含有量が10重量%以下では、光電荷生成効率や電荷輸送能が低下するためフォトリフラクティブ効果が低下し、一方、含有量が90重量%以上では、フォトリフラクティブ特性の発現に必要な他の成分の濃度が低下しやはりフォトリフラクティブ効果が低下する。 In the material of the present invention, the content of the photoconductive material is preferably 10 to 90% by weight, and more preferably 40 to 80% by weight. When the content of the photoconductive material is 10% by weight or less, the photorefractive effect is lowered because the photocharge generation efficiency and the charge transport ability are lowered. On the other hand, when the content is 90% by weight or more, the photorefractive characteristics are exhibited. The concentration of other necessary components is lowered, and the photorefractive effect is also lowered.
(非線形光学材料)
非線形光学材料とは、空間電界の強度に応じて屈折率が変化する材料をいう。このような屈折率が変化する現象は、大きな複屈折性を有する分子の分子配向が電界により変化するか、あるいは、ポッケルス効果やカー効果などにより生ずるものと推定されている。大きな電気光学定数を有するのが好ましく、屈折率変化の保持が可能であることが好ましい。
(Non-linear optical material)
A nonlinear optical material refers to a material whose refractive index changes according to the strength of a spatial electric field. Such a phenomenon in which the refractive index changes is presumed to be caused by the molecular orientation of molecules having large birefringence being changed by an electric field or by the Pockels effect or the Kerr effect. It is preferable to have a large electro-optic constant, and it is preferable that a change in refractive index can be maintained.
このような化合物として具体的には、N−(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール、[[4−(ヘキサヒドロ−1H−アゼピン−1−イル)フェニル]メチレン]プロパンジニトリルまたは4−(N−エチル−N−(5−ヒドロキシヘプチル)アミノジシアノスチレン、または、N−(5−ニトロ−2−ピリジル)プロリノール、2−メチル−4−ニトロアニリン、4−(2,2−ジシアノビニル)−N,N−ビス(2−メトキシエチル)アニリンあるいはディスパース・レッド1(DR1)、ディスパースレッド19、2,5−ジメチル−4−(p−ニトロフェニルアゾ)アニソール(DMNPAA)、2,6−ジメチル−4−(−4‘ニトロフェニルアゾ)アニソールなどのアゾ系化合物、2−シアノ−3−(4−ジメチルアミノ−フェニル)−ブタ−2−エン−ジニトリルなどのシアノエチレン類、1−(1−(ジフルオロボリル)オキシ−3H−ベンゾ[F]クロメン−2−イル)−エタノン錯体などのオキサボリン類、2−メチル−4−ニトロアニリン、N−メチル−4−ニトロ−o−トルイジンなどのニトロアニリン類、2,5−ジメチル−4−(p−ニトロフェニルアゾ)アニソール(DMNPAA)、4−アミノ−4’−ニトロアゾベンゼン(ANAB)、s−(−)−1−(4−ニトロフェニル)−2−ピロリジン−メタノール(NPP)、4−(ジエチルアミノ)−(E)−β−ニトロスチレン(DEANST)、(ジエチルアミノ)ベンツアルデヒドジフェニルヒドラゾン(DEH)、N−(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール、4−ジメチルアミノ−4−ニトロスチルベン(DANS)、3−フルオロ−4−N,N−ジエチルアミノ−(Z)−β−ニトロスチレン(DEAMNST)、3−フルオロ−4−N,N−ジエチルアミノ―(E)−β−ニトロスチレン(FDEANST)、3−フルオロ−4−N,N−ジエチルアミノ−(Z)―β−メチル−(E)−β−ニトロスチレン(FDEAMNST)、N−2−ブチル−2,6−ジメチル−4H−ピリドン−4−イリデンシアノメチルアセテート(2BNCM)など、二次非線形応答を示す化合物や、4−シアノ−4'−ペンチル−ビフェニル、4−シアノ−4'−ヘプチルオキシ−ビフェニル、(4−シアノフェニル)−4−ペンチルベンゾエート、(4−シアノフェニル)−4−ペンチルシクロヘキサノエートなどの液晶化合物が好ましい。
これらのうち、特にN−(4−ニトロフェニル)−L−プロリノール、[[4−(ヘキサヒドロ−1H−アゼピン−1−イル)フェニル]メチレン]プロパンジニトリル4−(N−エチル−N−(5−ヒドロキシペンチル)アミノジシアノスチレン、N−(5−ニトロ−2−ピリジル)プロリノール、2−メチル−4−ニトロアニリン、4−(2,2−ジシアノビニル)−N,N−ビス(2−メトキシエチル)アニリンは大きな複屈折性を有する非線形光学材料であり、また、他の成分との相溶性の観点からも好ましい。
Specific examples of such compounds include N- (4-nitrophenyl) -L-prolinol, [[4- (hexahydro-1H-azepin-1-yl) phenyl] methylene] propanedinitrile or 4- ( N-ethyl-N- (5-hydroxyheptyl) aminodicyanostyrene, or N- (5-nitro-2-pyridyl) prolinol, 2-methyl-4-nitroaniline, 4- (2,2-dicyanovinyl ) -N, N-bis (2-methoxyethyl) aniline or Disperse Red 1 (DR1), Disperse Red 19, 2,5-dimethyl-4- (p-nitrophenylazo) anisole (DMNPAA), 2, Azo compounds such as 6-dimethyl-4-(-4′nitrophenylazo) anisole, 2-cyano-3- (4-dimethylamino-phenyl) Cyanoethylenes such as Nyl) -but-2-ene-dinitrile, oxaborins such as 1- (1- (difluoroboryl) oxy-3H-benzo [F] chromen-2-yl) -ethanone complex, 2-methyl Nitroanilines such as -4-nitroaniline and N-methyl-4-nitro-o-toluidine, 2,5-dimethyl-4- (p-nitrophenylazo) anisole (DMNPAA), 4-amino-4'- Nitroazobenzene (ANAB), s-(−)-1- (4-nitrophenyl) -2-pyrrolidine-methanol (NPP), 4- (diethylamino)-(E) -β-nitrostyrene (DEANST), (diethylamino ) Benzaldehyde diphenylhydrazone (DEH), N- (4-nitrophenyl) -L-prolinol, 4-dimethylamino-4 Nitrostilbene (DANS), 3-fluoro-4-N, N-diethylamino- (Z) -β-nitrostyrene (DEAMNST), 3-fluoro-4-N, N-diethylamino- (E) -β-nitrostyrene (FDEANST), 3-fluoro-4-N, N-diethylamino- (Z) -β-methyl- (E) -β-nitrostyrene (FDEAMNST), N-2-butyl-2,6-dimethyl-4H- Compounds exhibiting a second-order nonlinear response such as pyridone-4-ylidenecyanomethyl acetate (2BNCM), 4-cyano-4′-pentyl-biphenyl, 4-cyano-4′-heptyloxy-biphenyl, (4-cyano Liquid crystal compounds such as phenyl) -4-pentylbenzoate and (4-cyanophenyl) -4-pentylcyclohexanoate are preferred.
Of these, in particular, N- (4-nitrophenyl) -L-prolinol, [[4- (hexahydro-1H-azepin-1-yl) phenyl] methylene] propanedinitrile 4- (N-ethyl-N- (5-hydroxypentyl) aminodicyanostyrene, N- (5-nitro-2-pyridyl) prolinol, 2-methyl-4-nitroaniline, 4- (2,2-dicyanovinyl) -N, N-bis ( 2-Methoxyethyl) aniline is a nonlinear optical material having a large birefringence, and is also preferable from the viewpoint of compatibility with other components.
その他、スピロベンゾフラン系分子、フルギド分子、シクロフェン分子、ジアリールエテン系分子、アゾベンゼン系分子、高分子液晶にフォトクロミック分子を含有させたシアノビフェニル基を有するポリアクリレートまたはポリシロキサン、スピロベンゾフラン基を含むポリシロキサン等のフォトクロミズムを示す分子;およびp−アゾキシ安息香酸エチル、オレイン酸アンモニウム、およびp−アゾキシアニールなどの液晶を示す材料、さらに、ウレアおよびその誘導体;チオウレアおよびその誘導体;ニトロベンゼン類;カルボニルベンゼン類;ベンゼンサルフォネート類などのπ共役系ベンゼン誘導体;ピリジンNオキシド類;ニトロピリジン類などのピリジン誘導体;ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、およびポリアニリンなどのπ共役系高分子やオリゴマー;ポリシラン、およびポリゲルマンなどのσ共役系高分子やオリゴマー;アントラセン、ピレン、フェナントレン、およびコロネンなどの多環芳香族化合物;インドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、およびトリアゾールなどの含窒素環式化合物を有する化合物、またはこれらを主鎖または側鎖に有する化合物;ヒドラゾン化合物、トリフェニルアミン類、トリフェニルメタン類、ベンゼンアミン類、ブタジエン類、スチルベン類、オルフェン類、イミン類、ピペロナール、TCNQ、アントラキノン、ジフェノキノン等の誘導体;C60、C70等のフラーレンならびにその誘導体などが挙げられる。
また、上記非線形光学色素は、単独で使用してもよく、2種類以上を併用しても良い
In addition, spirobenzofuran-based molecules, fulgide molecules, cyclophene molecules, diarylethene-based molecules, azobenzene-based molecules, polyacrylates or polysiloxanes with cyanobiphenyl groups containing photochromic molecules in polymer liquid crystals, polysiloxanes containing spirobenzofuran groups, etc. Molecules exhibiting photochromism; and materials exhibiting liquid crystals such as ethyl p-azoxybenzoate, ammonium oleate, and p-azoxy anneal; and urea and derivatives thereof; thiourea and derivatives thereof; nitrobenzenes; carbonylbenzenes; Π-conjugated benzene derivatives such as phonates; pyridine N oxides; pyridine derivatives such as nitropyridines; polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, and poly Π-conjugated polymers and oligomers such as niline; σ-conjugated polymers and oligomers such as polysilane and polygerman; polycyclic aromatic compounds such as anthracene, pyrene, phenanthrene, and coronene; indole, carbazole, oxazole, isoxazole , Thiazole, imidazole, pyrazole, oxadiazole, pyrazoline, thiathiazole, and compounds having nitrogen-containing cyclic compounds such as triazole, or compounds having these in the main chain or side chain; hydrazone compounds, triphenylamines, Derivatives such as phenylmethanes, benzeneamines, butadienes, stilbenes, orphenes, imines, piperonal, TCNQ, anthraquinone, diphenoquinone, etc .; fullerenes such as C60 and C70 and their derivatives Etc., and the like.
The nonlinear optical dyes may be used alone or in combination of two or more.
本発明の材料中、非線形光学材料の含有率は、5.0〜60重量%が好ましく、10〜50重量%がより好ましい。非線形光学材料の含有量が5.0重量%以下では、屈折率変調を誘起するに必要な非線形電気光学効果が得られない。一方、含有量が60重量%以上では、一般に非線形光学材料は結晶性の高い化合物であることから、多量に混合すると、結晶析出などによる相安定性低下の原因となる。 In the material of the present invention, the content of the nonlinear optical material is preferably 5.0 to 60% by weight, and more preferably 10 to 50% by weight. When the content of the nonlinear optical material is 5.0% by weight or less, the nonlinear electro-optic effect necessary for inducing refractive index modulation cannot be obtained. On the other hand, when the content is 60% by weight or more, the nonlinear optical material is generally a compound having high crystallinity, and if mixed in a large amount, it causes a decrease in phase stability due to crystal precipitation.
(電子受容性材料)
キャリアを生成するには、光導電性材料又は電荷発生材料が照射光を吸収する必要がある。光導電性材料又は電荷発生材料単体では、通常、波長500nm以下の光に対してのみ効率よくキャリアが生成する。したがって、可視域波長(400〜800nm)以上の長波長光に対するフォトリフラクティブ材料の吸収向上のためには電子受容性材料が必要となる。電子受容性材料は、光導電性材料又は電荷発生材料と電荷移動錯体を形成することが知られており、可視域波長以上の長波長光を吸収してキャリアを生成することが可能となる。
(Electron-accepting material)
In order to generate carriers, the photoconductive material or the charge generation material needs to absorb the irradiation light. In general, a photoconductive material or a charge generation material alone generates carriers efficiently only for light having a wavelength of 500 nm or less. Therefore, an electron-accepting material is required to improve the absorption of the photorefractive material for long-wavelength light having a visible wavelength (400 to 800 nm) or longer. The electron-accepting material is known to form a charge transfer complex with a photoconductive material or a charge generation material, and can absorb long-wavelength light of a visible wavelength or longer to generate carriers.
本発明にて用いられる電子受容性材料としては、光導電性材料又は電荷発生材料と電荷移動錯体を形成するものが好ましく、下記に示す2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレニリデンマロニトリル、ジメチルテレフタレート、p−ジシアノベンゼン、並びにC60、C70などが知られている。
その他、2,4−ジニトロフルオレンなどのフルオレン誘導体、9−オキソ−9H−チオキサンテン−3−カルボン酸−10,10ジオキシドや9−オキソ−9H−チオキサンテン−3−カルボキシアミド−10,10ジオキシドなどのチオキサンテン類、テトラシアノエチレンや7,7,8,8−テトラシアノキノジメタンなどのシアノエチレン類も用いられる。
これらのうち、共存する他の材料との相溶性を考慮すると、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノンが最も好ましい。
As the electron-accepting material used in the present invention, a material that forms a charge transfer complex with a photoconductive material or a charge generation material is preferable, and 2,4,7-trinitro-9-fluorenone shown below, 2,4 , 7-trinitro-9-fluorenylidenemalonitrile, dimethyl terephthalate, p-dicyanobenzene, C60, C70 and the like are known.
In addition, fluorene derivatives such as 2,4-dinitrofluorene, 9-oxo-9H-thioxanthene-3-carboxylic acid-10,10 dioxide and 9-oxo-9H-thioxanthene-3-carboxamide-10,10 dioxide And cyanoethylenes such as tetracyanoethylene and 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane are also used.
Of these, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone is most preferable in consideration of compatibility with other coexisting materials.
本発明の材料中、電子受容性材料の含有率は、0.1〜40重量%が好ましく、1.0〜25重量%がより好ましい。電子受容性材料の含有量が0.1重量%以下では、可視域波長以上の長波長光の吸収能は小さくキャリアの発生効率が低い。一方、含有量が40重量%以上では、電荷発生量は増大するが、形成された電荷移動錯体による光吸収が強くなり、光変調素子としての信号光強度低下の原因となる。 In the material of the present invention, the content of the electron-accepting material is preferably 0.1 to 40% by weight, and more preferably 1.0 to 25% by weight. When the content of the electron-accepting material is 0.1% by weight or less, the absorption ability of long-wavelength light longer than the visible wavelength is small and the generation efficiency of carriers is low. On the other hand, when the content is 40% by weight or more, the charge generation amount increases, but light absorption by the formed charge transfer complex becomes strong, which causes a decrease in signal light intensity as a light modulation element.
(電荷捕捉材料)
光生成したキャリアは、近傍に存在する電荷捕捉材料に捕捉される。対のキャリアは電荷輸送材料により拡散され電荷の分離が生じ、この空間電荷により生ずる電場によりフォトリフラクティブ現象が引き起こされる。
(Charge trapping material)
The photogenerated carrier is trapped by the charge trapping material present in the vicinity. The pair of carriers is diffused by the charge transport material, resulting in charge separation, and the electric field generated by this space charge causes a photorefractive phenomenon.
電荷捕捉材料としては、例えば、スチルベンやその誘導体などの−C=C−結合を含み、シストランス型の異性化や光環化反応を示す分子;アゾベンゼンやその誘導体などの−N=N−結合を含み、シストランス型の異性化を示す分子;サリチリデンアニリンなどの−C=N−結合を含み水素移動反応を示す分子;スピロピランなどのイオン対生成反応を示す分子;スピロオキサジン類、フルギド類、ジアリールエテン類、スピロオキサジン類、カンコン誘導体などの電子環状反応を示す分子;アントラセン含有シクロファン、メタシクロファンなどのシクロファン類;カルバゾファン類などのように電荷輸送能を有する基同士を架橋したシクロファン類で、syn体とanti体との立体異性化を示す分子などが挙げられる。特に、電荷輸送能を有する基同士を架橋したシクロファンを用いる場合には、電荷輸送剤が有する電荷輸送能を有する基と電荷の授受を行ないやすい基を用いることが好ましい。したがって、電荷輸送剤として含有されている分子の電荷輸送能を有する基同士を架橋することが望まれる。
その他、トリニトロフルオレノン、テトラクロロベンゾキノン、テトラシアノベンゼン、ジアゾナフタキノン、アジド、アリルケトン、アルカノン、アリルアルデヒドなども用いることが出来る。
As a charge trapping material, for example, a molecule containing a —C═C— bond such as stilbene or a derivative thereof and exhibiting a cis-trans type isomerization or photocyclization reaction; a —N═N— bond such as azobenzene or a derivative thereof; A molecule showing cis-trans isomerization; a molecule showing a hydrogen transfer reaction containing a —C═N— bond such as salicylidene aniline; a molecule showing an ion pair formation reaction such as spiropyran; spirooxazines, fulgides , Molecules having an electrocyclic reaction such as diarylethenes, spirooxazines and cancon derivatives; cyclophanes such as anthracene-containing cyclophane and metacyclophane; Examples of the fans include molecules that exhibit stereoisomerization between a syn isomer and an anti isomer. In particular, when a cyclophane in which groups having charge transporting ability are cross-linked is used, it is preferable to use a group that easily performs charge transfer with the group having charge transporting ability of the charge transporting agent. Therefore, it is desirable to crosslink groups having charge transporting ability of molecules contained as charge transporting agents.
In addition, trinitrofluorenone, tetrachlorobenzoquinone, tetracyanobenzene, diazonaphthaquinone, azide, allyl ketone, alkanone, allyl aldehyde and the like can also be used.
本発明の材料中、電荷捕捉材料の含有率は、0.1〜20重量%が好ましく、1.0〜10重量%がより好ましい。電子受容性材料の含有量が1.0重量%以下では、光生成されたキャリアが電荷捕捉材料に捕捉される効率が低く、フォトリフラクティブ効果を効率良く発揮することが出来ない。一方、含有量が20.0重量%以上では、光生成されたキャリアが輸送される際、電荷捕捉材料に阻害されるため電荷輸送特性の変調が充分とれずフォトリフラクティブ効果を効率良く発揮することが出来なくなる。 In the material of the present invention, the content of the charge trapping material is preferably 0.1 to 20% by weight, and more preferably 1.0 to 10% by weight. When the content of the electron-accepting material is 1.0% by weight or less, the efficiency with which the photogenerated carrier is trapped by the charge trapping material is low, and the photorefractive effect cannot be exhibited efficiently. On the other hand, when the content is 20.0% by weight or more, when the photogenerated carrier is transported, it is inhibited by the charge trapping material, so that the charge transport property cannot be sufficiently modulated and the photorefractive effect can be efficiently exhibited. Cannot be done.
(電荷発生材料)
電荷発生材料は、光を照射することによって、電子とホール(キャリア)を生成する機能を有する化合物である。隣接する電荷輸送材料でこのキャリアが移動することにより空間電界が生じる。
本発明の電荷発生材料の特徴は、上記機能が通常の一光子過程のみならず二光子過程でも発現可能なことである。
即ち、本発明によれば、上記の式(I)〜(X)で表せる化合物からなる二光子吸収材料を電荷発生材料としても用いることが出来る。
(Charge generation material)
The charge generation material is a compound having a function of generating electrons and holes (carriers) when irradiated with light. A spatial electric field is generated by the movement of the carriers in the adjacent charge transport material.
A feature of the charge generating material of the present invention is that the above function can be expressed not only in a normal one-photon process but also in a two-photon process.
That is, according to the present invention, a two-photon absorption material composed of the compounds represented by the above formulas (I) to (X) can be used as a charge generation material.
電荷発生効率を高める目的で、既知の電荷発生材料を添加することも可能である。
ポリビニルカルバゾール、トリフェニルアミン、フタロシアニン、ポルフィリン、ポルフィラジン、メタロセン、スクワレン、アゾ色素、ナフタレン、ナフタセン、ピレン、ペリレン色素、スチリルアントラセン、アンスリルエチレン、アントラセノフェン、アントラセノクラウンエーテル、トリフェニルメタン色素、ローダミン、ペリノン、ピセン、アセン、チアピリリウム塩、シアニン色素、ピラリゾン、フェニルヒドラゾン、ジチオン、フラーレン、ジハロアンスレンジオン、エピンドリジオン、トリハロピランスレンジオン、キナクリドン、テトラハロチオインジゴ、アズレニウム色素、アントラセン色素、アントラキノン、クロロジエンブルー、ベンゾチアゾール、オキサゾール、ヒドラゾン、キノリン、スチルベン、アゾベンゼン、ベンジリデン、アクリジン、フルオレン、インドールなどの化合物がある。
その他、C70やC60に代表されるフラーレンと呼ばれる球状炭素分子やカーボンナノチューブなどのカーボンクラスタ等も用いることができる。
For the purpose of increasing the charge generation efficiency, a known charge generation material can be added.
Polyvinylcarbazole, triphenylamine, phthalocyanine, porphyrin, porphyrazine, metallocene, squalene, azo dye, naphthalene, naphthacene, pyrene, perylene dye, styrylanthracene, anthrylethylene, anthracenophene, anthraceno crown ether, triphenylmethane dye , Rhodamine, perinone, picene, acene, thiapyrylium salt, cyanine dye, pyrarizone, phenylhydrazone, dithione, fullerene, dihaloanthrangeone, epindridione, trihalopyransrangeone, quinacridone, tetrahalothioindigo, azurenium dye, anthracene dye , Anthraquinone, chlorodiene blue, benzothiazole, oxazole, hydrazone, quinoline, stilbene, azobenze There benzylidene, acridine, fluorene, compounds such as indole.
In addition, spherical carbon molecules called fullerenes typified by C70 and C60, carbon clusters such as carbon nanotubes, and the like can also be used.
本発明の材料中、電荷発生材料の含有率は、1.0〜50重量%が好ましく、5.0〜40重量%がより好ましい。電荷発生材料の含有量が1.0重量%以下では、光電荷生成効率が低下するためフォトリフラクティブ効果が低下し、一方、含有量が50重量%以上では、フォトリフラクティブ特性の発現に必要な他の成分の濃度が低下しやはりフォトリフラクティブ効果が低下する。 In the material of the present invention, the content of the charge generating material is preferably 1.0 to 50% by weight, and more preferably 5.0 to 40% by weight. When the content of the charge generation material is 1.0% by weight or less, the photocharge generation efficiency is lowered, so that the photorefractive effect is lowered. On the other hand, when the content is 50% by weight or more, the photorefractive characteristics are required. As a result, the concentration of these components decreases and the photorefractive effect also decreases.
(電荷輸送材料)
電荷輸送材料としては、ホール輸送材料と電子輸送材料がある。
低分子ホール輸送材料としては、(トリ)アリールアミン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、4−ジアリールアミノ−置換カルコン、非イオン性シクロヘプテニル誘導体、ヒドラジン誘導体、3,3‘−ビスアリール−2−ピラゾリン誘導体、カルバゾール、N−エチルカルバゾール、N−イソプロピルカルバゾール、N−フェニルカルバゾール、ハロゲン化カルバゾール及びビス(カルバゾリルアルカン)、テトラ−p−トリルベンジジン、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1’−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン、テトラアリールベンジジン、アルキルヒドラゾン、アリールヒドラゾン、ジフェニルヒドラゾン、アミノアリール置換基を有する有機金属化合物、ジエチルアミノフェニルオキサジアゾール、ビスカルバゾリルプロパンなどが挙げられる。
(Charge transport material)
Examples of the charge transport material include a hole transport material and an electron transport material.
Low molecular hole transport materials include (tri) arylamine derivatives, polyarylalkane derivatives, 4-diarylamino-substituted chalcones, nonionic cycloheptenyl derivatives, hydrazine derivatives, 3,3′-bisaryl-2-pyrazoline derivatives, carbazole N-ethylcarbazole, N-isopropylcarbazole, N-phenylcarbazole, halogenated carbazole and bis (carbazolylalkane), tetra-p-tolylbenzidine, N, N′-bis (3-methylphenyl)-[1 , 1′-biphenyl] -4,4′-diamine, tetraarylbenzidine, alkylhydrazone, arylhydrazone, diphenylhydrazone, organometallic compound having an aminoaryl substituent, diethylaminophenyloxadiazole, biscarba Rirupuropan and the like.
電子輸送材料としては、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、無水フタル酸、無水テトラクロロフタル酸、ベンジル、無水メリット酸、S−トリシアノベンゼン、塩化ピクリル、2,4−ジニトロクロロベンゼン、2,4−ジニトロブロモベンゼン、4−ニトロビフェニル、4,4‘−ジニトロビフェニル、2,4,6−トリニトロアニソール、トリクロロトリニトロベンゼン、p−ジニトロベンゼン、クロラニル、ブロマニル、9−フルオレニリデンメタン、10−アントロニリデンメタン、ビスアントラキノジメタン、4H−チオピラン−1,1−ジオキシド、4−ジメシチルボロンが置換したベンゾフェノンのジシアノ誘導体、ナフトキノン及びアントラキノン誘導体、7−ニトロ−2−アザ−9−フルオレニリデン−マロノニトリル、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、2,4,5,7−テトラニトロ−9−テトラフルオレノン、2,4,7−トリニトロ−9−ジシアノメチレンフルオレノン、2,4,5,7−テトラニトロ−キサントン、2,4,9−トリニトロチオキサントン、N,N−ビス(3,5−ジメチルフェニル)−3,4,9,10−ペリレンテトラカルボキシイミド、ジフェノン、スチルベンゾキノンが挙げられる。 As the electron transport material, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, phthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, benzyl, merit anhydride, S-tricyanobenzene, picryl chloride, 2,4-dinitrochlorobenzene, 2,4-dinitrobromobenzene, 4-nitrobiphenyl, 4,4′-dinitrobiphenyl, 2,4,6-trinitroanisole, trichlorotrinitrobenzene, p-dinitrobenzene, chloranyl, bromanyl, 9-fluorenylidenemethane 10-anthronylidenemethane, bisanthraquinodimethane, 4H-thiopyran-1,1-dioxide, dibenzo derivatives of benzophenone substituted by 4-dimesityl boron, naphthoquinone and anthraquinone derivatives, 7-nitro-2-aza-9- Fluorenylidene-Marono Tolyl, tetracyanoethylene, tetracyanoquinodimethane, 2,4,5,7-tetranitro-9-tetrafluorone, 2,4,7-trinitro-9-dicyanomethylenefluorenone, 2,4,5,7-tetranitro -Xanthone, 2,4,9-trinitrothioxanthone, N, N-bis (3,5-dimethylphenyl) -3,4,9,10-perylenetetracarboximide, diphenone, stilbenzoquinone.
高分子電荷輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェロセン、ポリビニルピラゾリン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなどのπ共役系高分子や、ポリシラン、およびポリゲルマンなどのσ共役系高分子、及び上記の低分子電荷輸送材料を高分子の主鎖または側鎖に有するものなどを用いることが出来る。 Polymer charge transport materials include π-conjugated polymers such as polyvinyl carbazole, polyvinyl ferrocene, polyvinyl pyrazoline, polyparaphenylene vinylene, polyparaphenylene, polythiophene, polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polysilane, and polygermane. And a polymer having the above-described low molecular charge transport material in the main chain or side chain of the polymer can be used.
本発明の材料中、電荷輸送材料の含有率は、1.0〜60重量%が好ましく、5.0〜50.0重量%がより好ましい。電荷輸送材料の含有量が1.0重量%以下では、光電荷輸送効率が低下するためフォトリフラクティブ効果が低下し、一方、含有量が60重量%以上では、光電荷捕捉効率が低下し、同様にフォトリフラクティブ効果が低下する。 In the material of the present invention, the content of the charge transport material is preferably 1.0 to 60% by weight, and more preferably 5.0 to 50.0% by weight. When the content of the charge transport material is 1.0% by weight or less, the photocharge transport efficiency is lowered, so that the photorefractive effect is lowered. On the other hand, when the content is 60% by weight or more, the photocharge trapping efficiency is lowered. In addition, the photorefractive effect is reduced.
(高分子化合物)
高分子材料としては、透明性が高く、耐熱性および耐候性に優れた有機高分子化合物が好ましい。
この点からポリメチルメタクリレート、ポリt−ブチルメタクリレート、ポリプロピルメタクリレートなどのアクリル酸エステル類、ポリ(ビニルブチラール)、ポリ(酢酸ビニル)、ポリ(4−ビニルビフェニル)、ポリ(2−ビニルナフタレン)などのビニル化合物類、ポリアセナフチレン、ポリカーボネート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルプルランなどのシアノレジン類、ポリオレフィンなどが、透明性が高く好ましい。
高透明性かつ高耐熱性の高分子化合物として、ポリイミド類、ポリエーテルケトン類及びポリエーテルスルホン類なども好ましい。
(Polymer compound)
As the polymer material, an organic polymer compound having high transparency and excellent heat resistance and weather resistance is preferable.
From this point, acrylic esters such as polymethyl methacrylate, poly t-butyl methacrylate, polypropyl methacrylate, poly (vinyl butyral), poly (vinyl acetate), poly (4-vinylbiphenyl), poly (2-vinylnaphthalene) Vinyl compounds such as polyacenaphthylene, polycarbonate, cyanoresins such as cyanoethyl hydroxyethyl cellulose and cyanoethyl pullulan, and polyolefin are preferable because of high transparency.
Polyimides, polyether ketones, polyether sulfones and the like are also preferable as the high transparency and high heat resistance polymer compound.
高分子材料の含有率は、0.0〜50重量%が好ましい。含有量が少ないと上記相溶性が低下し、多量にすぎるとフォトリフラクティブ特性の発現に必要な他の成分の濃度が低下しやはりフォトリフラクティブ効果が低下する。 The content of the polymer material is preferably 0.0 to 50% by weight. If the content is small, the compatibility is lowered. If the content is too large, the concentration of other components necessary for the expression of photorefractive characteristics is lowered, and the photorefractive effect is also lowered.
(可塑剤)
可塑剤により、有機高分子化合物と同様の特性を有するものが好ましく、フォトリフラクティブの相溶性が改善される。
可塑剤としては、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルプロピオネート、2−(1,2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルブチレート、2−(1、2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルベンゾエート、2−(1、2−シクロヘキサンジカルボキシイミド)エチルアクリレート、2−(フタルイミド)エチルプロピオネートが挙げられる。また、リン酸トリクレジル、フタル酸ジオクチルエステル、フタル酸ブチルベンジルエステル、ジブチルスズジラウリン酸エステルなど一般的な可塑剤であってもよい。
(Plasticizer)
The plasticizer preferably has the same characteristics as the organic polymer compound, and the photorefractive compatibility is improved.
As the plasticizer, 2- (1,2-cyclohexanedicarboximido) ethyl propionate, 2- (1,2-cyclohexanedicarboximido) ethyl butyrate, 2- (1,2-cyclohexanedicarboximide) Examples include ethyl benzoate, 2- (1,2-cyclohexanedicarboximide) ethyl acrylate, and 2- (phthalimido) ethyl propionate. Moreover, common plasticizers, such as tricresyl phosphate, dioctyl phthalate, butyl benzyl phthalate, and dibutyltin dilaurate, may be used.
可塑剤の含有率は、0.0〜20重量%が好ましい。含有量が少ないと上記相溶性が低下し、多量にすぎるとフォトリフラクティブ特性の発現に必要な他の成分の濃度が低下しやはりフォトリフラクティブ効果が低下する。 The content of the plasticizer is preferably 0.0 to 20% by weight. If the content is small, the compatibility is lowered. If the content is too large, the concentration of other components necessary for the expression of photorefractive characteristics is lowered, and the photorefractive effect is also lowered.
(フォトリフラクティブ成形体の調製法)
上述したような光導電性材料、非線形光学材料、電子受容材料、電荷捕捉材料、電荷発生剤、電荷輸送剤等、および必要に応じてマトリックス材料(高分子基材)、増感材、可塑剤を所定の割合で有機溶媒に溶解し、溶液を調合する。
有機溶媒としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、乳酸エチル、酢酸エチル、クロロホルム、ポリエチレングリコールメタクリレート(PEGMEA)、フッ素アルコール、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルイミダゾリノン、スルホラン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上の混合溶媒として用いてもよく、溶液を調合する際に溶媒を加熱しても良い。
このようにして得られた混合溶液を、適当な透明基板上にスピンコート法や浸漬塗布法などによりフィルムを作成し実用可能なフォトリフラクティブ材料を製造する。なお、本発明のフォトリフラクティブ材料の形態はフィルムに限定されず、使用目的に応じて適宜変更することができる。フォトリフラクティブ材料の厚さも、使用目的に応じて適宜決定され、混合溶液濃度、塗布条件により制御する。
(Preparation method of photorefractive molding)
Photoconductive materials, nonlinear optical materials, electron accepting materials, charge trapping materials, charge generating agents, charge transporting agents, etc. as described above, and matrix materials (polymer base materials), sensitizers, plasticizers as necessary Is dissolved in an organic solvent at a predetermined ratio to prepare a solution.
Examples of the organic solvent include toluene, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, ethyl lactate, ethyl acetate, chloroform, polyethylene glycol methacrylate (PEGMEA), fluorine alcohol, dimethylacetamide, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dimethylimidazolinone, sulfolane, and N-methylpyrrolidone. Etc. These may be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds, and the solvent may be heated when preparing the solution.
A practical photorefractive material is produced by preparing a film from the mixed solution thus obtained on a suitable transparent substrate by a spin coating method, a dip coating method or the like. In addition, the form of the photorefractive material of this invention is not limited to a film, It can change suitably according to the intended purpose. The thickness of the photorefractive material is also appropriately determined according to the purpose of use, and is controlled by the concentration of the mixed solution and application conditions.
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これら実施例によって制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by these examples unless it exceeds the gist.
(実施例1)
光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)を重量部75:25の組成で、固形分濃度10%のトルエン/ピリジン(重量部75/25)溶液を調整した。
この溶液を用いて100μmのスペーサーを介して2枚のガラス基板の間にキャスト法によりフィルムを形成しフォトリフラクティブ成形サンプルとした。
このフォトリフラクティブ成形サンプルを図1の評価方法((9):試料)を用い、下記のフォトリフラクティブ効果の評価で記載したとおりに回折効率を求めた。
Example 1
A toluene / pyridine (parts by weight 75/25) solution having a composition of a weight part of 75:25 and a solid content of 10% was prepared for the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1).
Using this solution, a film was formed between two glass substrates through a 100 μm spacer by a casting method to obtain a photorefractive molded sample.
Diffraction efficiency was determined for this photorefractive molded sample using the evaluation method shown in FIG. 1 ((9): sample) as described in the evaluation of the photorefractive effect below.
(実施例2)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、光導電性材料(OP-2)、非線形光学材料(NL-1)及び電子受容性材料(A-1)の重量部75:20:5の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 2)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material is changed to the photoconductive material (OP-2) and the nonlinear optical material. (NL-1) and the electron-accepting material (A-1) have a composition of parts by weight of 75: 20: 5, and a photorefractive molding sample was provided in the same manner to obtain diffraction efficiency.
(実施例3)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、光導電性材料(OP-3)、非線形光学材料(NL-1)及び電子受容性材料(A-2)の重量部75:20:5の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 3)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material is changed to the photoconductive material (OP-3), the nonlinear optical material. (NL-1) and the electron accepting material (A-2) have a weight part composition of 75: 20: 5, a photorefractive molded sample was similarly provided, and diffraction efficiency was obtained.
(実施例4)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、光導電性材料(OP-4)、非線形光学材料(NL-1)、電子受容性材料(A-1)及び電荷輸送材料(CT-1)の重量部50:20:5:25の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
Example 4
In Example 1, the composition of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) in the weight part 75:25 is changed to the photoconductive material (OP-4), the nonlinear optical material. (NL-1), electron-accepting material (A-1) and charge transporting material (CT-1) by weight 50: 20: 5: 25, followed by photorefractive molding sample, diffraction efficiency Asked.
(実施例5)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、光導電性材料(OP-5)、非線形光学材料(NL-2)及び電荷捕捉材料(T-1)の重量部75:20:5の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 5)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material is changed to the photoconductive material (OP-5), the nonlinear optical material. The composition of (NL-2) and charge trapping material (T-1) by weight part 75: 20: 5 was used, and a photorefractive molded sample was provided in the same manner to obtain diffraction efficiency.
(実施例6)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、電荷発生材料(CG-1)、非線形光学材料(NL-1)、電子受容性材料(A-1)及び電荷輸送材料(CT-2)の重量部35:20:5:40の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 6)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material is changed into the charge generation material (CG-1), the nonlinear optical material ( NL-1), electron-accepting material (A-1) and charge transporting material (CT-2) by weight 35: 20: 5: 40, and photorefractive molding samples are provided in the same manner to improve diffraction efficiency. Asked.
(実施例7)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、電荷発生材料(CG-2)、非線形光学材料(NL-1)、電荷輸送材料(CT-3)及び電荷捕捉材料(T-1)、ポリスチレンの重量部15:15:32:3:35の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 7)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material is changed into the charge generation material (CG-2), the nonlinear optical material ( NL-1), charge transport material (CT-3), charge trapping material (T-1), polystyrene weight parts 15: 15: 32: 3: 35, and photorefractive molding sample is provided in the same manner. The diffraction efficiency was determined.
(実施例8)
実施例1で、フォトリフラクティブ材料の光導電性材料(OP-1)及び非線形光学材料(NL-1)の重量部75:25の組成を、電荷発生材料(CG-3)、非線形光学材料(NL-2)及び電荷輸送材料(CT-1)の重量部35:20:45の組成とし、以下同様にフォトリフラクティブ成形サンプルを設け、回折効率を求めた。
(Example 8)
In Example 1, the composition of the weight part 75:25 of the photoconductive material (OP-1) and the nonlinear optical material (NL-1) of the photorefractive material was changed to charge generation material (CG-3), nonlinear optical material ( NL-2) and charge transport material (CT-1) in weight parts 35:20:45, and a photorefractive molded sample was provided in the same manner to obtain diffraction efficiency.
[フォトリフラクティブ効果の評価]
フォトリフラクティブ成形体の評価特性として、下記の方法により回折効率を評価した。
[Evaluation of photorefractive effect]
As evaluation characteristics of the photorefractive molded article, diffraction efficiency was evaluated by the following method.
(回折効率)
回折効率とは、フォトリフラクティブ効果によって成形される回折格子に対し、光束を入射した場合に、透過する光と回折する光の強度の割合を示す。回折効率は図1に示す4光波混合法によりフェムト秒チタンサファイアレーザを光源として、P偏光書き込み、S偏光読み出しによって行った。このとき書き込み光はサンプル平面の法線に対して40°及び60°(交差角20°)で入射させ、回折光強度が最大となる点を求め、このときの透過光強度との比から回折効率(%)を下記の数式より算出した。
(Diffraction efficiency)
The diffraction efficiency indicates the ratio of the intensity of transmitted light and diffracted light when a light beam is incident on a diffraction grating formed by the photorefractive effect. The diffraction efficiency was measured by P-polarization writing and S-polarization reading using a femtosecond titanium sapphire laser as a light source by the four-wave mixing method shown in FIG. At this time, the writing light is made incident at 40 ° and 60 ° (crossing angle 20 °) with respect to the normal of the sample plane, and the point where the diffracted light intensity is maximized is obtained. Efficiency (%) was calculated from the following formula.
1 :レーザ光源(測定光源:フェムト秒チタンサファイアレーザ
波長 :800nm、パルス幅:100fs、
繰り返し:80MHz、光パワー:800mW)
2,14:偏光板、
4,6 :ビームスプリッタ
3,5,10,12,15:ミラー
7 :偏光ビームスプリッタ
8 :第1の書き込みビーム
9 :試料
11 :第2の書き込みビーム
13 :1/2波長板
16 :読み出しビーム
17 :回折ビーム
18 :フォトダイオード
1: Laser light source (measurement light source: femtosecond titanium sapphire laser
Wavelength: 800nm, pulse width: 100fs
(Repetition: 80 MHz, optical power: 800 mW)
2, 14: Polarizing plate,
4, 6:
Claims (18)
下記一般式(III)である二光子吸収材料からなることを特徴とする、有機フォトリフラクティブ材料。
Ar 5 及びAr 6 はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R 1 及びR 2 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R 3 は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 及び前記R 3 はそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material composed of a photoconductive material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material, wherein the photoconductive material is
An organic photorefractive material comprising a two-photon absorption material represented by the following general formula (III):
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other.
下記一般式(IV)である二光子吸収材料からなることを特徴とする、有機フォトリフラクティブ材料。
Ar 5 及びAr 6 はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 、R 5 、R 6 及びR 7 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material comprising a light conductive material and a non-linear optical material is configured to coexist with two-photon absorption ability, the photoconductive material is,
An organic photorefractive material comprising a two-photon absorption material represented by the following general formula (IV):
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
下記一般式(V)である二光子吸収材料からなる有機フォトリフラクティブ材料。
Ar 5 及びAr 6 はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 及びR 5 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material comprising a light conductive material and a non-linear optical material is configured to coexist with two-photon absorption ability, the photoconductive material is,
An organic photorefractive material made of a two-photon absorption material represented by the following general formula (V).
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R 1 及びR 2 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R 3 は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 及び前記R 3 はそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material comprising a photoconductive material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material, wherein the photoconductive material has a repeating unit represented by the following general formula (VIII): An organic photorefractive material comprising a two-photon absorbing material.
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other.
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 、R 5 、R 6 及びR 7 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material comprising a photoconductive material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material, wherein the photoconductive material has a repeating unit represented by the following general formula (IX): An organic photorefractive material comprising a two-photon absorbing material.
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
下記一般式(X)で表される繰り返し単位を有する二光子吸収材料からなる有機フォトリフラクティブ材料。
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 及びR 5 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material configured by coexistence of a photoconductive material having two-photon absorption ability and a nonlinear optical material , wherein the photoconductive material is
An organic photorefractive material comprising a two-photon absorption material having a repeating unit represented by the following general formula (X).
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
下記一般式(III)である二光子吸収材料からなる有機フォトリフラクティブ材料。
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R1及びR2はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R3は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2及び前記R3はそれぞれ独立している。 A charge generation material having a two-photon absorption ability, an organic photorefractive material configured by coexistence of a charge transport material and a nonlinear optical material, wherein the charge generation material comprises:
Following general formula (III) organic photorefractive material ing from the two-photon absorption material is.
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other.
下記一般式(IV)である二光子吸収材料からなる有機フォトリフラクティブ材料。
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4、R5、R6及びR7はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4及び前記R5がそれぞれ独立している。 Charge generation material having two-photon absorption ability, organic photorefractive material constituted by coexistence of charge transport material and nonlinear optical material, wherein the charge generation material is represented by the following general formula (IV) organic photorefractive material Ru Tona.
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
下記一般式(V)である二光子吸収材料からなる有機フォトリフラクティブ材料。
Ar5及びAr6はそれぞれ独立に置換又は無置換の芳香族炭化水素基であり、
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R1、R2、R4及びR5はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R1、前記R2、前記R4 及び前記R5がそれぞれ独立している。 A charge generation material having a two-photon absorption ability, an organic photorefractive material configured by coexistence of a charge transport material and a nonlinear optical material, wherein the charge generation material comprises:
Following general formula (V) organic photorefractive material ing from the two-photon absorption material is.
Ar 5 and Ar 6 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group,
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
x及びyは1以上4以下の整数であり、zは1以上5以下の整数であり、
R 1 及びR 2 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、
R 3 は水素基、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換のアルキルチオ基又は置換若しくは無置換のアリール基であり、かつ、前記x、前記y及び前記zが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 及び前記R 3 はそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material composed of a charge generation material having a two-photon absorption capability, a charge transport material and a nonlinear optical material, wherein the charge generation material is represented by the following general formula ( VIII ) organic photorefractive material ing from the two-photon absorption material having the units.
x and y are integers of 1 or more and 4 or less, z is an integer of 1 or more and 5 or less,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group,
R 3 is a hydrogen group, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted alkylthio group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and the above x, y And when z is 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 and R 3 are independent of each other.
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 、R 5 、R 6 及びR 7 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 An organic photorefractive material composed of a charge generation material having a two-photon absorption ability, a charge transport material and a nonlinear optical material, wherein the charge generation material is represented by the following general formula ( IX ) organic photorefractive material ing from the two-photon absorption material having the units.
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted alkylthio group. And v, w, x and y are 2 or more, the plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
vは1以上3以下の整数であり、w、x及びyは1以上4以下の整数であり、
R 1 、R 2 、R 4 及びR 5 はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基又は置換若しくは無置換のアルキルチオ基であり、かつ、前記v、前記w、前記x及び前記yが2以上である場合、複数個の前記R 1 、前記R 2 、前記R 4 及び前記R 5 がそれぞれ独立している。 A charge generation material having a two-photon absorption ability, an organic photorefractive material configured by coexistence of a charge transport material and a nonlinear optical material, wherein the charge generation material is represented by the following general formula ( X ) organic photorefractive material ing from the two-photon absorption material having the units.
v is an integer of 1 to 3, w, x and y are integers of 1 to 4.
R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom, a halogen group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group or a substituted or unsubstituted alkylthio group, and When v, w, x and y are 2 or more, a plurality of R 1 , R 2 , R 4 and R 5 are independent of each other.
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