JPH02103033A - 位置記録材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、感光材料に代表される光や電子ビームなど
に感応してその位置を記録する材料に関し、特に超マイ
クロ写真、ホログラフィなどに最適な高分解能の位置記
録材料に関する。

【従来の技術】

位置記録につき非常に高い分解能が要求される代表分野
としてホログラム記録があるが、この場合、通常１００
０本／ｍｍ以上の分解能を有する位置記録材料が必要で
ある。このような位置記録材料として、従来より、微粒
子銀塩写真材料やホトクロミック材料、重クロム酸ゼラ
チンなどが知られている。 銀塩写真材料は最も広く使用されている位置記録材料で
あるが、汎用写真フィルムではＳｓフィルムで解像力８
０本／　ｎ＋ｎ　Ｌか得られないので、高分解能の光記
録材料としては特に微粒子化した銀塩を用いる専用の乾
板が使用されている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、このような銀塩写真材料の場合、現像処
理によって潜像核を中心に金属銀が析出する−という銀
塩写真の原理的な制約により光強度の空間分布を忠実に
記録しているわけではなく、感光中心の周囲に広がりを
持った（ｆ４を形成することになる。また、同じく原理
的な制約により、像を構成する銀粒子は支持体であるゼ
ラチン中に３次元的に分散しているため、有効な像の形
成のためには通常１０μｍ内外の厚みが必要であること
も問題である。 この発明は、高解像力及び高位置分解能の位置記録材料
を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、この発明による位置記録材料
は、繰り返し周期構造を持つ２次元層状結晶格子の眉間
領域に他の化学種を包接し得る層状化合物結晶の、上記
層間領域に、粒子線または電磁波との相互作用によって
分子または電子構造が変化する化学種を包接させたこと
を特徴とする。

【作　　用】

スメクタイト族粘土鉱物などの包接格子たる層状化合物
結晶の層間領域には、アルカリ金属イオンと水分子とが
包接されているが、この眉間領域は他のカチオンと交換
可能である。そこで、イオン交換等によりＡｇ＋やＲｈ
（ｂｐｙ）３３＋などの光を受けて原子価が変化する性
質のある化学種をこの層間に包接させることができる。 このような化学種は、同種電荷の反発や、眉間のイオン
交換サイトのバランス等によって相互に数ｎｍ前後の距
離を保って、眉間において２次元的に配列されることに
なる。 このように層状包接格子の眉間領域に感光材料を包接さ
せているため、感光材料は最小の単位すなわち分子レベ
ルに分散してしかも２次元的に配列される。そのため、
この層状化合物結晶に、光ビームを照射すると、その照
射された部分の化学種のみが変化して光ビームの位置を
記憶することになり、その位置の誤差はたかだか数ｎｍ
以内となる。

【実　施　例】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例では、層状包接格子としてスメク
タイト族粘土鉱物の典型であるモンモリロナイトを使用
した。モンモリロナイトは第１図に示すように、シリカ
、４面体格子がアルミナ８面体格子を挟んでなる層構造
１を有し、この層構造１が層間領域２を挟んで重なった
多層ｆＩｉｉ造となっている。Ｎ構造ｌ内のアルミニウ
ム、シリコン原子の一部はそれぞれマグネシウム、アル
ミニウム原子で同形置換され、そのためこの層構造１全
体は負電荷を帯びる。この電荷を中和する量のアルカリ
金属イオンが、眉間領域２に存在し、これは若干の水分
子を伴っている。このアルカリ金属イオンは交換性で、
他のカチオンと入れ換えることができる。 そこで、この眉間領域２のアルカリ金属イオンを、イオ
ン交換により、光を受けて分子・電子構造の変化する性
質のある化学種で入れ換え、層間領域２に挿入・固定す
る。このような化学種としては、具体的には、Ａｇ”ま
たはＲｈ、Ｉｒ、Ｏｓなどのビピリジンまたはフェナン
トロリン錯体くＲｈ（ｂｐｙ）３３＋等）をあげること
ができる。こうして層間領域２に挿入された化学種は同
種電荷の反発と、眉間のイオン交換サイトの適切なバラ
ンスによって相互に数ｎｍの距離を保って２次元的に配
列される。 第２図はこのイオン交換を示すもので、モンモリロナイ
トを硝酸銀水溶液に投入する（第２図Ａ）と、水溶液中
のＡｇ”４が層間領域２に存在していたアルカリ金属イ
オン３と入れ替わり、第２図Ｂのように眉間領域２にＡ
ｇ＋が２次元的に分散することになる。 こうして層間領域２にＡｇ＋が配列されたモ〉・モリロ
ナイトに外部から光をあてると、第３図Ａのように部分
的に光ビームが照射されたとすれば、その感光部位のみ
がＡｇ＋からＡｇＯに変化し、もとの光ビームの位置が
記録される。この場合、Ａｇ＋の相互の距離は数ｎｍで
あるから、その記録位置の誤差はたかだか数ｎｍ以内と
なる。また、隣りの光ビームとの分解能も同範囲で得ら
れる。このことは実験的に確かめることができた。 感光材料としてＲｈ（ｂＰｙ）３３＋を用いる場合は、
その水溶液にモンモリロナイトを投入してイオン交換に
より層間領域２にＲｈ（ｂｐｙ）３３＋を配列する。こ
の場合、光照射により三級アミンの存在のもとてＲｈ（
ｂｐｙ）３３＋がＲｈ（ｂｐｙ）３”に変化し、光ビー
ムの位置を記録する。 一例として層間領域にＲｈ（ｂｐｙ）　３３“を挿入・
固定したスメクタイト粒子集合体をガラス板の上に塗布
して１μｍ厚さの薄膜とし、これに直径３００μｍのフ
ーリエ変換ホログラムを書き込み、再生したところ良好
な再生像が得られた。書き込み光は波長３２５　ｎｍの
レーザ光を用い、読み出し光は波長６３３ｎｍのレーザ
光を用いた。また、Ａｇ＋を層間に挿入したスメクタイ
ト薄膜の場合も全く同様の実験結果が得られた。この結
果、この位置記録材料は非常に高い位置分解能を有する
ものであることが確認でき、ホログラム記録に最適であ
ることが分かった。ちなみにホログラムの記録には干渉
パターンを忠実に記録できる材料が不可欠であるが、従
来汎用されてきた銀塩写真材料では現像による銀粒子の
成長が位置再現性と本質的に和犬れない側面を持ってお
り、そのため、上記の位置記録材料は、銀塩写真材料に
代わってホログラム記録材料として使用されるのに最適
であると考えられる。 なお、層間領域にＲｈ（ｂｐｙ）３３＋を包接させた材
料の場合、紫外光にのみ感光するので長波長の光で読み
出すこととすれば、ホログラムを記録しつつ同時にホロ
グラムを破壊せずに再生することができる。また、Ａｇ
＋を用いる材料の場合、定着工程で未露光の部分のＡｇ
＋を除去すれば、化学的に安定な銀原子と無機層状格子
だけでホログラムが形成されることになり、はぼ永久的
な保存が可能であり、ゼラチンなどの有機物をマトリク
スとしているため長期保存性に問題のある通常の写真材
料に比較して格段に有利である。 また、上記ではホログラムの記録について述べたが超マ
イクロ写真用材料として実像を直接焼き付けることもで
きる。さらに光に感応させるだけでなく、電子ビームを
走査して高精細パターンを描くなど、粒子線、あるいは
電磁波との相互作用により記録を行なうことにも適用で
きる。また、回折格子、フレネルレンズなどの光学素子
として応用することもできる。

【発明の効果】

この発明の位置記録材料によれば、非常に高位置分解能
な光の記録ができる。しがち現像工程が不要であり、長
期の保存性にも優れる。また、ホログラムを記録する場
合、銀塩写真材料をしのぐ良質のホログラムを小面積で
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモンモリロナイトの結晶構造を示す模式図、第
２図Ａ、Ｂは層間の化学種の交換を説明するための模式
図、第３図Ａ、Ｂは露光の記録を説明するための模式図
である。 １・・・層構造、２・・・層間領域、３・・・アルカリ
金属イオン、４・・・銀イオン、５・・・銀。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）繰り返し周期構造を持つ２次元層状結晶格子の層
   間領域に他の化学種を包接し得る層状化合物結晶の、上
   記層間領域に、粒子線または電磁波との相互作用によっ
   て分子または電子構造が変化する化学種を包接させたこ
   とを特徴とする位置記録材料。