JPH02251840A - Organic thin film - Google Patents

Organic thin film

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Publication number
JPH02251840A
JPH02251840A JP1073585A JP7358589A JPH02251840A JP H02251840 A JPH02251840 A JP H02251840A JP 1073585 A JP1073585 A JP 1073585A JP 7358589 A JP7358589 A JP 7358589A JP H02251840 A JPH02251840 A JP H02251840A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
lower layer
monomolecular film
thin film
cationic
Prior art date
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Pending
Application number
JP1073585A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masamichi Fujihira
正道 藤平
Katsuhiko Nishiyama
勝彦 西山
Shigeo Tatsuki
田附 重夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Kasei Corp filed Critical Mitsubishi Kasei Corp
Priority to JP1073585A priority Critical patent/JPH02251840A/en
Publication of JPH02251840A publication Critical patent/JPH02251840A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a Langmuir-Blodgett (LB) film which does not contain a packing material by forming the monomolecular film of a specific cationic spiropyrane compd. on lower layer of water contg. sodium polystyrene sulfonate and forming the film by an LB method on a substrate. CONSTITUTION:The org. thin film is obtd. by dropping a soln. prepd. by dissolving the cationic spiropyrane compd. expressed by formula I into a developing solvent on the lower layer of water contg. the sodium polystyrene sulfonate to form the monomolecular film on the water surface and accumulating the film on the substrate by the ordinary LB method. In the formula I, X<-> denotes halogen ion. The cationic spiropyrane compd. forms a polyion complex on the lower layer of water contg. the sodium polystyrene sulfonate, thereby forming the stabler monomolecular film. The occupying area of the molecules is thereby decreased and the orienting or packing state of the molecules is improved. The org. thin film (LB film) which does not contain the packing material is obtd. in this way.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明上の利用分野〕 本発明は、光により可逆的に応答するスピロピラン系化
合物を含有し、ラングミュア−プロジェット法により基
板上に成膜してなる有機薄膜に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an organic thin film containing a spiropyran compound that responds reversibly to light and formed on a substrate by the Langmuir-Prodgett method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、光により構造や物性の変化する有機薄膜を用いて
メモリー素子やスイッチング素子に応用したり、あるい
は反応の制御を行なう試みが精力的に行なわれている。
In recent years, efforts have been made to use organic thin films whose structure and physical properties change with light to apply them to memory devices and switching devices, or to control reactions.

特に、光により可逆的に構造が変化し、それに伴い吸収
スペクトルも変化するフォトクロミック化合物を含有す
る有a薄膜の開発が活発化している。
In particular, the development of amorphous thin films containing photochromic compounds whose structures change reversibly when exposed to light and whose absorption spectra also change accordingly is becoming more active.

また、薄膜形成法としては、水面上に形成した単分子膜
を基板上に累積するラングミュア−プロジェット法(L
B法)が注目されている。LB法により成膜された有機
薄膜(LB膜)は、分子の配向が制御された超薄膜であ
り、従来にない特徴を有しており、新しい用途や、機能
の大幅な向上を目的とした研究開発が行なわれている。
In addition, as a thin film forming method, the Langmuir-Prodgett method (L
Method B) is attracting attention. The organic thin film (LB film) formed by the LB method is an ultra-thin film in which the orientation of molecules is controlled. Research and development is underway.

一方、光応答性のあるスピロピラン系化合物等のフォト
クロミック化合物も、光異性化による吸収変化、構造変
化を利用して、メモリー素子、調光材料、あるいは反応
制御などへの応用が検討されている。
On the other hand, photochromic compounds such as spiropyran compounds that are photoresponsive are also being considered for application in memory devices, light control materials, reaction control, etc. by taking advantage of absorption changes and structural changes due to photoisomerization.

これらのフォトクロミック化合物は、ポリマーバインダ
ー中に混合したり、それ自身を高分子化して、薄膜化す
ることが多いが、最近、スピロピラン系化合物を構成成
分として含むLB膜の検討も行なわれるようになった。
These photochromic compounds are often mixed into polymer binders or made into polymers themselves to form thin films, but recently, LB films containing spiropyran compounds as constituents have also been studied. Ta.

このようなLB膜としては、スピロピラン系化合物に長
鎖置換基をつけた化合物のLB膜が知られているが、こ
れらのT−B膜は不安定である。したがって、安定化さ
せるために、例えばアラキシン酸、ステアリン酸等の長
鎖アルキルカルボン酸やそのエステル、アミド、ステア
リルアミン等の長鎖アルキルアミンあるいはn−オクタ
デカンをバッキング材として混合して安定な単分子膜と
した後、基板上に累積したLB膜が多く知られている。
As such LB films, LB films made of spiropyran compounds with long chain substituents are known, but these TB films are unstable. Therefore, in order to stabilize, for example, long-chain alkyl carboxylic acids such as alaxic acid and stearic acid, their esters, amides, long-chain alkyl amines such as stearylamine, or n-octadecane are mixed as a backing material to create a stable single molecule. Many LB films are known that are accumulated on a substrate after being formed into a film.

(Th1n 5olid Films、  133巻、
21頁(1985年)  ; Chemistry L
etters 1443頁(1987年)〕 〔発明が解決しようとする課題〕 このようにスピロピラン系化合物のLB膜は、単独では
不安定という欠点を有しているため安定化のために他の
化合物をバッキング材として混合して単分子膜を形成す
る方法をとっており、純粋な単分子膜とは言えない。
(Th1n 5olid Films, Volume 133,
21 pages (1985); Chemistry L
etters, p. 1443 (1987)] [Problem to be solved by the invention] As described above, the LB film of spiropyran compounds has the disadvantage of being unstable when used alone, so it is necessary to back them with other compounds to stabilize them. The method is to form a monomolecular film by mixing the materials, so it cannot be said to be a pure monomolecular film.

さらに、混合することにより、LB脱膜中光応答性成分
の濃度低下、会合等の分子間相互作用の減少、配向性の
低下等が起こり本来の機能が十分に発現されないという
問題があった。
Furthermore, mixing causes a decrease in the concentration of the photoresponsive component during LB film removal, a decrease in intermolecular interactions such as association, a decrease in orientation, etc., and the original function is not fully expressed.

本発明は、このような問題点を解決し、単独でも安定な
単分子膜を形成しうるスピロピラン系化合物を用いて、
バッキング材を含まないLB膜を提供することを目的と
する。
The present invention solves these problems by using a spiropyran compound that can form a stable monomolecular film even when used alone.
The purpose is to provide an LB film that does not contain a backing material.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者等は、上記問題点を解決するために鋭意研究を
進めた結果、本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は
、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを含有する下層水
上に、下記式(1)(式中、X−はハロゲンイオンを示
す。)で表わされるカチオン性スピロピラン系化合物の
単分子膜を形成し、LB法により基板上に成膜してなる
ことを特徴とする有機薄膜に存する。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, have arrived at the present invention. That is, the gist of the present invention is to form a monomolecular film of a cationic spiropyran compound represented by the following formula (1) (wherein X- represents a halogen ion) on a lower water layer containing sodium polystyrene sulfonate. The present invention relates to an organic thin film characterized in that it is formed and formed on a substrate by the LB method.

以下、本発明を更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明の有機薄膜は、式CI)で表わされるカチオン性
スピロピラン系化合物を展開溶媒に溶解させた溶液を、
ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを含有する下1水上
に滴下して水面上に単分子膜を形成し、通常のLB法に
より基板上に累積することによって得られる。
The organic thin film of the present invention is prepared by dissolving a solution of a cationic spiropyran compound represented by formula CI) in a developing solvent.
It is obtained by dropping it onto water containing sodium polystyrene sulfonate to form a monomolecular film on the water surface, and accumulating it on a substrate using the usual LB method.

ポリスチレンスルホン酸ナトリウムは、0.005〜0
.5 mn+ol/ 1、好ましくは0.01〜0.3
 mmol/lの濃度になるように下層水中に添加する
。また、下層水は、蒸留、脱塩処理を行った純水を用い
る。
Sodium polystyrene sulfonate is 0.005 to 0
.. 5 mn+ol/1, preferably 0.01-0.3
It is added to the lower layer water at a concentration of mmol/l. Further, as the lower layer water, pure water that has been subjected to distillation and desalination treatment is used.

展開溶媒としては、クロロホルム、ジクロロエタン、ベ
ンゼン、トルエン、酢酸エステル等の有機溶媒が用いら
れる。
As the developing solvent, organic solvents such as chloroform, dichloroethane, benzene, toluene, and acetate are used.

基板としては、石英板、ガラス板あるいは金、銀、アル
ミニウム、インジウム・スズ酸化物等の電極を表面に有
する石英板、ガラス板等が用いられる。
As the substrate, a quartz plate, a glass plate, or a quartz plate, a glass plate, or the like having an electrode of gold, silver, aluminum, indium tin oxide, etc. on the surface is used.

式(I)で表わされるカチオン性スピロピラン系化合物
は、ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを含有する下層
水上でポリイオンコンプレックスを形成し、安定な単分
子膜を形成することができる。
The cationic spiropyran compound represented by formula (I) can form a polyion complex on the lower layer water containing sodium polystyrene sulfonate to form a stable monomolecular film.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り実施例により限定される
ものではない。
Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the Examples unless the gist thereof is exceeded.

実施例1 ラングミュア−トラフ(協和界面科学型)を用い、単分
子膜を形成した。まず、下層水中にポリスチレンスルホ
ン酸ナトリウム(ポリサイエンス社製;分子量50万)
を0.04 mn+ol / 4Fの濃度になるように
加える。
Example 1 A monomolecular film was formed using a Langmuir trough (Kyowa Interface Science Model). First, sodium polystyrene sulfonate (manufactured by Polyscience; molecular weight 500,000) was added to the lower water.
Add to a concentration of 0.04 mn+ol/4F.

この下層水上に、下記式(n) で表わされるカチオン性スピロピラン系化合物をクロロ
ホルム溶液として滴下し、展開して単分子膜を形成した
A cationic spiropyran compound represented by the following formula (n) was dropped as a chloroform solution onto this lower water layer and developed to form a monomolecular film.

ここで常法により表面圧−面積曲線(π−八へ線)の測
定を行ない、測定結果を第1図(曲線a)に示した。比
較のために、下層水が純水の場合のπ−A曲線も第1図
(曲線b)に示した。本発明のカチオン性スピロピラン
系化合物は単独でも純水上で比較的安定な単分子膜を形
成することが示されたが、ポリスチレンスルホン酸ナト
リウムを含む下層水上では、ポリスチレンスルホン酸ナ
トリウムとポリイオンコンプレックスを形成することに
よりさらに安定な単分子膜を形成し、第1図から明らか
なように、分子占有面積がポリイオンコンプレックスの
形成により減少しており、分子の配向あるいは充鎮状態
が良くなっていることを示唆している。
Here, the surface pressure-area curve (π-8 line) was measured by a conventional method, and the measurement results are shown in FIG. 1 (curve a). For comparison, the π-A curve when the lower layer water is pure water is also shown in FIG. 1 (curve b). It has been shown that the cationic spiropyran compound of the present invention forms a relatively stable monomolecular film on pure water even when it is alone. By forming polyion complexes, a more stable monomolecular film is formed, and as is clear from Figure 1, the area occupied by molecules is reduced due to the formation of polyion complexes, and the orientation or filling state of molecules is improved. It suggests.

得られた単分子膜を表面圧が30 mNm−’の状態で
放置したが表面圧はほとんど変化しなかった。
The obtained monomolecular film was left at a surface pressure of 30 mNm-', but the surface pressure hardly changed.

この単分子膜に、500Wキセノンランプ光を紫外線透
過フィルター(UV−D35)により分光した紫外光を
照射したところ、第2図に示したように表面圧は減少し
〔(i)→(ii))、紫外光の照射を止めた状態でも
表面圧は維持され〔(i) −(iii) 〕、上記キ
セノンランプ光を可視光透過フィルター(Y−45)に
より分光した可視光を照射すると再び表面圧はほぼもと
の値に復帰した((iii)→(iv))。このように
、本発明の化合物は、下層水上で光異性化により、メロ
シアニン型とスピロピラン型に異性化し構造変化を起し
表面圧が変化しても元の構造にもどると表面圧も復帰し
、安定な単分子膜を形成していることが示された。
When this monomolecular film was irradiated with ultraviolet light obtained by dividing light from a 500W xenon lamp using an ultraviolet transmission filter (UV-D35), the surface pressure decreased as shown in Figure 2 [(i) → (ii) ), the surface pressure is maintained even when the ultraviolet light irradiation is stopped [(i) - (iii)], and when the visible light obtained by dividing the xenon lamp light into the visible light transmission filter (Y-45) is irradiated, the surface pressure is maintained again. The pressure returned to almost its original value ((iii)→(iv)). In this way, the compound of the present invention isomerizes into merocyanine type and spiropyran type by photoisomerization on the lower layer water, causing a structural change and returning to the original structure even if the surface pressure changes, and the surface pressure also returns. It was shown that a stable monolayer was formed.

得られた単分子膜を通常のLB法により石英板上に19
層累積してLB膜を得た。
The obtained monomolecular film was deposited on a quartz plate by the usual LB method.
The layers were accumulated to obtain an LB film.

得られたLB膜の紫外可視吸収スペクトルを第3図に示
す。
FIG. 3 shows the ultraviolet-visible absorption spectrum of the obtained LB film.

曲線Aは累積して得られたLBl!の光照射前の紫外可
視吸収スペクトルである。一部スピロピランが異性化し
たメロシアニン型の吸収が可視部に見られる。前述した
紫外光をこのLB膜に照射すルトスヒロビラン部位は開
環してメロシアニン型に異性化するため、可視部の吸収
が増加し°ている(曲線B)。さらに、可視光を照射す
ると、可視部の吸収がほとんど見られなくなった(曲v
AC)。
Curve A is the cumulatively obtained LBl! This is the ultraviolet-visible absorption spectrum before light irradiation. Absorption of merocyanine type, which is partially isomerized spiropyran, is seen in the visible region. When the LB film is irradiated with the aforementioned ultraviolet light, the lutohyrobilane site opens its ring and isomerizes to the merocyanine type, resulting in an increase in absorption in the visible region (curve B). Furthermore, when visible light was irradiated, almost no absorption in the visible region was observed (song v
AC).

これは、メロシアニン型がほぼ完全にスピロピラン型に
光異性化したことを示している。再度紫外光、可視光を
照射しても同様のスペクトルが得られた。
This indicates that the merocyanine type was almost completely photoisomerized to the spiropyran type. Similar spectra were obtained even after irradiation with ultraviolet light and visible light.

このように本発明のLB膜は、安定性にすぐれ、光異性
化も完全に行なわれる。
As described above, the LB film of the present invention has excellent stability and complete photoisomerization.

比較例1 0、3 mmol / 1の塩化カルシウムと0.05
 mmol/βの炭酸水素ナトリウムを含む下層水上に
、下記式(I[I) で表わされるスピロピラン化合物とアラキシン酸をモル
比でte3の割合に混合した単分子膜を実子例1と同様
にして形成した。この単分子膜を実施例1と同様にして
表面圧30 mNm−’の状態で紫外光と可視光を交互
に照射したときの表面圧の変化を測定し、結果を第4図
に示した。第4図から明らかなように、得られた単分子
膜は、紫外光照射で表面圧は減少し、可視光照射で増加
する方向の光異性化反応を示した。さらに、この紫外光
照射と可視光照射の繰返しによる表面圧の変動は実施例
1と異なり一定でなく、実施例に比べ安定性に劣ること
が示された。
Comparative Example 1 0.3 mmol/1 calcium chloride and 0.05
A monomolecular film containing a spiropyran compound represented by the following formula (I[I) and araxic acid mixed at a molar ratio of te3 was formed on the lower layer water containing mmol/β of sodium hydrogen carbonate in the same manner as in Example 1. did. This monomolecular film was irradiated alternately with ultraviolet light and visible light at a surface pressure of 30 mNm-' in the same manner as in Example 1, and the change in surface pressure was measured, and the results are shown in FIG. As is clear from FIG. 4, the obtained monomolecular film showed a photoisomerization reaction in which the surface pressure decreased when irradiated with ultraviolet light and increased when irradiated with visible light. Further, the variation in surface pressure due to repeated ultraviolet light irradiation and visible light irradiation was not constant, unlike in Example 1, indicating that the stability was inferior to that in Example.

また、式1ff)で表わされる化合物単独の単分子膜は
不安定であることが知られており(Che■1−str
y Letter、 pp、 1443 1446 、
 1987 )、アラキシン酸との混合膜とすることに
より膜の安定化が図られてはいるがこの状態でも実施例
1の単分子膜に比べ安定性に劣る。
Furthermore, it is known that a monomolecular film of the compound represented by formula 1ff) alone is unstable (Che■1-str
y Letter, pp, 1443 1446,
(1987), the membrane was stabilized by making it a mixed membrane with araxic acid, but even in this state it was inferior to the monomolecular membrane of Example 1 in stability.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の有機薄膜は光応答性にすぐれ、且つ膜の安定性
にすぐれており、光異性化の吸収スペクトル変化、構造
変化を利用することにより、メモリー素子、スイッチン
グ素子あるいは電極反応の制御等に用いることができる
ため、工業的に有用である。
The organic thin film of the present invention has excellent photoresponsiveness and film stability, and by utilizing absorption spectrum changes and structural changes due to photoisomerization, it can be used in memory devices, switching devices, control of electrode reactions, etc. Because it can be used, it is industrially useful.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、下層水上に展開した実施例1の単分子膜の表
面圧−面積曲線を示したものである。曲by aはポリ
スチレンスルホン酸ナトリウム濃度0゜04 mmol
 / Ilの下層水の場合、曲vAbは下層水が純水の
場合を示す。 第2図は、実施例1の単分子膜の表面圧の光応答性を示
したものである。また、第4図は比較例1の単分子膜の
表面圧の光応答性を示したものである。 図中、(1)は紫外光照射開始時、(11)は紫外光照
射停止時、(iii )は可視光照射開始時、(iv)
は可視光照射停止時を示す。 第3図は、実施例Iで得られたLB膜の紫外可視吸収ス
ペクトルを示したものである。曲線Aは光を照射する前
の吸収スペクトル、曲線Bは紫外光を照射した後の吸収
スペクトル、曲線Cはさらに可視光を照射した後の吸収
スペクトルを示す。 第1図 第3図 第2図 波 長(nm) 第4図 時間 時間
FIG. 1 shows the surface pressure-area curve of the monomolecular film of Example 1 developed on the lower water layer. Song by a is sodium polystyrene sulfonate concentration 0゜04 mmol
/ Il, the curve vAb indicates the case where the lower layer water is pure water. FIG. 2 shows the photoresponsiveness of the surface pressure of the monomolecular film of Example 1. Further, FIG. 4 shows the photoresponsiveness of the surface pressure of the monomolecular film of Comparative Example 1. In the figure, (1) is when UV light irradiation starts, (11) is when UV light irradiation is stopped, (iii) is when visible light irradiation is started, and (iv) is when visible light irradiation is started.
indicates when visible light irradiation is stopped. FIG. 3 shows the ultraviolet-visible absorption spectrum of the LB film obtained in Example I. Curve A shows the absorption spectrum before irradiation with light, curve B shows the absorption spectrum after irradiation with ultraviolet light, and curve C shows the absorption spectrum after further irradiation with visible light. Figure 1 Figure 3 Figure 2 Wavelength (nm) Figure 4 Time Time

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ポリスチレンスルホン酸ナトリウムを含有する下
層水上に下記式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・〔 I 〕 (式中、X^−はハロゲンイオンを示す。)で表わされ
るカチオン性スピロピラン系化合物の単分子膜を形成し
、ラングミュアープロジェット法により基板上に成膜し
てなることを特徴とする有機薄膜。
(1) Above the lower layer water containing sodium polystyrene sulfonate is expressed by the following formula (I) ▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼...[I] (In the formula, X^- represents a halogen ion.) An organic thin film characterized in that it is formed by forming a monomolecular film of a cationic spiropyran-based compound and depositing the film on a substrate using the Langmuir-Prodgett method.
JP1073585A 1989-03-24 1989-03-24 Organic thin film Pending JPH02251840A (en)

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