JPH0497138A - 高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法 - Google Patents
高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法Info
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- JPH0497138A JPH0497138A JP21093390A JP21093390A JPH0497138A JP H0497138 A JPH0497138 A JP H0497138A JP 21093390 A JP21093390 A JP 21093390A JP 21093390 A JP21093390 A JP 21093390A JP H0497138 A JPH0497138 A JP H0497138A
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Landscapes
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法
に関し、特に、2次の非線形光学効果を有する配向性薄
膜である高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法
に関する。
に関し、特に、2次の非線形光学効果を有する配向性薄
膜である高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法
に関する。
発明の技術的背景
非線形光学材料とは、レーサー光の波長を変換したり、
電圧の印加により屈折率が変化したりするなとの非線形
光学効果を示す材料である。このうちレーザー光の波長
を2分の1にする(第2高調波発振)効果を有する材料
を2次の非線形光学材料という。2次の非線形光学材料
であるということは、第2高調波発振の他にも光混合、
パラメトリック増幅、Pockets効果といった他の
2次の非線形光学効果を併せて有することを意味する。
電圧の印加により屈折率が変化したりするなとの非線形
光学効果を示す材料である。このうちレーザー光の波長
を2分の1にする(第2高調波発振)効果を有する材料
を2次の非線形光学材料という。2次の非線形光学材料
であるということは、第2高調波発振の他にも光混合、
パラメトリック増幅、Pockets効果といった他の
2次の非線形光学効果を併せて有することを意味する。
このような2次の非線形光学材料は、光波長変換素子や
電気光学的光変調装置等への応用か期待できる。
電気光学的光変調装置等への応用か期待できる。
従来、非線形光学材料としてはLiNb0.、K N
b O3、LII03等の無機化合物結晶か使用されて
きたか、最近になって非線形光学特性かこれら無機化合
物の数十倍も優れている2−メチル−4−ニトロアニリ
ン、メロシアニン色素等の有機非線形光学材料か発見さ
れ、これら有機非線形光学材料に関する研究か活発にな
されている。
b O3、LII03等の無機化合物結晶か使用されて
きたか、最近になって非線形光学特性かこれら無機化合
物の数十倍も優れている2−メチル−4−ニトロアニリ
ン、メロシアニン色素等の有機非線形光学材料か発見さ
れ、これら有機非線形光学材料に関する研究か活発にな
されている。
しかしなから、有機非線形光学材料に関しては2−メチ
ル−4−ニトロアニリン等の結晶性有機低分子化合物に
関するものが多く(加藤政雄、中西へ部監修「非線形光
学材料」シーエムシー発行、945〜63.1985年
)、高分子材料に関してはポリジアセチレン系(特開昭
61−60638号公報、特開昭61−148433号
公報、特開昭62−194219号公報)や液晶高分子
系(特開昭62−190208号公報、特開昭62−2
32409号公報、特開昭62−238538号公報)
か知られているか、その数は少ない。
ル−4−ニトロアニリン等の結晶性有機低分子化合物に
関するものが多く(加藤政雄、中西へ部監修「非線形光
学材料」シーエムシー発行、945〜63.1985年
)、高分子材料に関してはポリジアセチレン系(特開昭
61−60638号公報、特開昭61−148433号
公報、特開昭62−194219号公報)や液晶高分子
系(特開昭62−190208号公報、特開昭62−2
32409号公報、特開昭62−238538号公報)
か知られているか、その数は少ない。
特に2次の高分子系非線形光学材料に関しては、高分子
媒体中に2次の非線形光学効果を有する物質を含むホス
ト−ゲスト型の材料(特開昭61−198136号公報
、特開昭61−186942号公報、特開昭62−84
139号公報)を除くと、側鎖に2次の非線形光学効果
を示す置換基を有する液晶高分子(特開昭62−190
223号公報、特開昭62−201419号公報)やポ
リジアセチレンの配向膜(特開昭62−256808号
公報、特開昭63−41515号公報)か知られている
にすぎない。
媒体中に2次の非線形光学効果を有する物質を含むホス
ト−ゲスト型の材料(特開昭61−198136号公報
、特開昭61−186942号公報、特開昭62−84
139号公報)を除くと、側鎖に2次の非線形光学効果
を示す置換基を有する液晶高分子(特開昭62−190
223号公報、特開昭62−201419号公報)やポ
リジアセチレンの配向膜(特開昭62−256808号
公報、特開昭63−41515号公報)か知られている
にすぎない。
このような2次の有機非線形光学材料は、非局在π電子
をもつこと、 強い分極構造の励起状態をとりうろこと。
をもつこと、 強い分極構造の励起状態をとりうろこと。
中心対称構造でないことなとの要件を有する必要かある
ことか経験的に知られているか、これらの要件を満足す
るベンゼン誘導体等の結晶性有機低分子化合物はレーザ
光により損傷を受けたり、酸化劣化を受けたりしやすく
、また機械的強度か劣るなとの欠点かある。
ことか経験的に知られているか、これらの要件を満足す
るベンゼン誘導体等の結晶性有機低分子化合物はレーザ
光により損傷を受けたり、酸化劣化を受けたりしやすく
、また機械的強度か劣るなとの欠点かある。
高分子材料に関しては、成形性、加工性、化学的安定性
、耐レーザ損傷性等の点て無機材料や結晶性有機低分子
化合物には見いたしにくい優れた特性か期待てきるにも
かかわらず、これまでに見いたされた2次の高分子非線
形光学材料か少ないのは、特に分子量か大きい場合には
、長い分子鎖か中心対称構造を存しないように配向させ
ることか、無機材料や有機低分子材料に比べ困難である
ためである。
、耐レーザ損傷性等の点て無機材料や結晶性有機低分子
化合物には見いたしにくい優れた特性か期待てきるにも
かかわらず、これまでに見いたされた2次の高分子非線
形光学材料か少ないのは、特に分子量か大きい場合には
、長い分子鎖か中心対称構造を存しないように配向させ
ることか、無機材料や有機低分子材料に比べ困難である
ためである。
芳香族高分子非線形光学材料としては、3次非線形光学
特性を存する全芳香族高分子(特開昭63−12182
7号公報)が知られているか、2次非線形光学特性の発
現に必要不可欠な中心対称をもたない配向構造は達成さ
れていない。
特性を存する全芳香族高分子(特開昭63−12182
7号公報)が知られているか、2次非線形光学特性の発
現に必要不可欠な中心対称をもたない配向構造は達成さ
れていない。
また、複素芳香族高分子薄膜に関しては、複素芳香族高
分子超薄膜およびその製造方法(特開昭62−1838
1号公報)か知られているが、製造された膜については
、半導体上の絶縁膜やMIS (金属絶縁物半導体)型
FET (表面電解効果)トランジスターにおける絶縁
層等の用途しか示されておらず、非線形光学特性につい
ては示されていない。
分子超薄膜およびその製造方法(特開昭62−1838
1号公報)か知られているが、製造された膜については
、半導体上の絶縁膜やMIS (金属絶縁物半導体)型
FET (表面電解効果)トランジスターにおける絶縁
層等の用途しか示されておらず、非線形光学特性につい
ては示されていない。
発明の目的
本発明は上記のような従来技術に鑑みてなされたもので
あって、成形性、加工性、化学的安定性、耐レーザ損傷
性、機械的強度等に優れ、2次の非線形光学特性を有す
る高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法を提供
することを目的としている。
あって、成形性、加工性、化学的安定性、耐レーザ損傷
性、機械的強度等に優れ、2次の非線形光学特性を有す
る高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法を提供
することを目的としている。
発明の概要
このような目的を達成するために、本発明に係る高分子
薄膜非線形光学材料は、 複素芳香族重合体単位、あるいは該複素芳香族重合体単
位を誘導しうる前駆体単位、もしくはその両者を単位構
造として有する高分子配向性薄膜からなることを特徴と
し、2次の非線形光学特性を有する。
薄膜非線形光学材料は、 複素芳香族重合体単位、あるいは該複素芳香族重合体単
位を誘導しうる前駆体単位、もしくはその両者を単位構
造として有する高分子配向性薄膜からなることを特徴と
し、2次の非線形光学特性を有する。
また本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料の製造方法
は、 芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽和脂
肪族基を1種以上有するアルデヒド単量体あるいは該ア
ルデヒド単量体から誘導されうるアルデヒド単量体誘導
体物質もしくはこれらの混合物を、 [式中、Arは芳香族基であり、XはNR2S、0、S
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、NR2およびX
H基は芳香族核上にオルト位に置換されているコで示さ
れる芳香族アミン単量体を1種類以上含有する水溶液の
表面に展開し、気液界面において、前記アルデヒド単量
体またはアルデヒド単量体誘導体物質と、前記芳香族ア
ミン単量体との間で、重縮合反応を進行させ、前記高分
子配向性薄膜を作成することを特徴としている。
は、 芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽和脂
肪族基を1種以上有するアルデヒド単量体あるいは該ア
ルデヒド単量体から誘導されうるアルデヒド単量体誘導
体物質もしくはこれらの混合物を、 [式中、Arは芳香族基であり、XはNR2S、0、S
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、NR2およびX
H基は芳香族核上にオルト位に置換されているコで示さ
れる芳香族アミン単量体を1種類以上含有する水溶液の
表面に展開し、気液界面において、前記アルデヒド単量
体またはアルデヒド単量体誘導体物質と、前記芳香族ア
ミン単量体との間で、重縮合反応を進行させ、前記高分
子配向性薄膜を作成することを特徴としている。
このような本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料は、
強い分極構造の励起状態をとりうる複素芳香族高分子化
合物であり、さらに中心対称の無い配向構造を有するの
で、優れた非線形光学効果を有する。
強い分極構造の励起状態をとりうる複素芳香族高分子化
合物であり、さらに中心対称の無い配向構造を有するの
で、優れた非線形光学効果を有する。
また本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料は、複素芳
香族構造を有するため化学的安定性、熱的安定性、機械
的強度に優れる。
香族構造を有するため化学的安定性、熱的安定性、機械
的強度に優れる。
さらに本発明に係る非線形光学材料は薄膜であり、光波
長変換素子や電気光学的光変調装置等の2次の非線形光
学効果または電気光学効果を利用した非線形光学素子ま
たは電気光学素子への応用に好適である。
長変換素子や電気光学的光変調装置等の2次の非線形光
学効果または電気光学効果を利用した非線形光学素子ま
たは電気光学素子への応用に好適である。
発明の詳細な説明
以下、本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料およびそ
の製造方法について具体的に説明する。
の製造方法について具体的に説明する。
本発明に係る非線形光学材料は、複素芳香族重合体単位
を単位構造とするか、または該複素芳香族重合体単位を
誘導しつる前駆体単位を単位構造とするか、あるいはそ
の両者の単位構造か混在する高分子配向性薄膜からなり
、2次の非線形光学特性を有することを特徴としている
。
を単位構造とするか、または該複素芳香族重合体単位を
誘導しつる前駆体単位を単位構造とするか、あるいはそ
の両者の単位構造か混在する高分子配向性薄膜からなり
、2次の非線形光学特性を有することを特徴としている
。
前記複素芳香族重合体単位は一般的には、下記の式[I
−a]で表わすことかてきる。
−a]で表わすことかてきる。
式[I−a];
たとえば、次に例示する芳香族基が用いられうる。
[式中、Arは芳香族基であり、XはNR2S、0、S
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、R1は芳香族基
、複素芳香族基、飽和脂肪族基(アルキレン基)または
不飽和脂肪族基(オレフィン系基、アセチレン系基)で
ある]前前記前駆体位とは、置換基の種類等により異な
り一般的に表すことはむずがしいが、重縮合反応の進行
が不完全なユニットであり、脱水素反応、脱アルキル反
応、脱アルキルアミン反応等により前記複素芳香族重合
体単位へ変換されつる単位である。この前駆体単位につ
いては後に個別に例を挙げて説明する。
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、R1は芳香族基
、複素芳香族基、飽和脂肪族基(アルキレン基)または
不飽和脂肪族基(オレフィン系基、アセチレン系基)で
ある]前前記前駆体位とは、置換基の種類等により異な
り一般的に表すことはむずがしいが、重縮合反応の進行
が不完全なユニットであり、脱水素反応、脱アルキル反
応、脱アルキルアミン反応等により前記複素芳香族重合
体単位へ変換されつる単位である。この前駆体単位につ
いては後に個別に例を挙げて説明する。
前記式[I−a]において、芳香族基Arとしては種々
の芳香族基を用いることが可能であり、H またR としては −CH=CH− −CH=CH−CH=CH −〇二〇− −c=c−c=c− なとを例示することかできる。
の芳香族基を用いることが可能であり、H またR としては −CH=CH− −CH=CH−CH=CH −〇二〇− −c=c−c=c− なとを例示することかできる。
また式[1−a]中、XはNR2S、0、SeおよびT
eから選ばれた基であるか、NR”のR2としては、 −CH3−(CH2)、CH3(n≧1)[1−c]; [I d] : なとを例示することができる。
eから選ばれた基であるか、NR”のR2としては、 −CH3−(CH2)、CH3(n≧1)[1−c]; [I d] : なとを例示することができる。
以上例示したように本発明に係る非線形光学材料は、種
々の単位構造から構成されつる。このような単位構造と
しては、たとえば下記の構造式で示される単位構造等を
例示することができる。
々の単位構造から構成されつる。このような単位構造と
しては、たとえば下記の構造式で示される単位構造等を
例示することができる。
[I−b コ :
上記式[I−b]、[1−c]、[I−dコの単位構造
で示される重合体単位を誘導しうる前駆体単位としては
、下記式[II−bコ、[II−c]、[I[−d]て
示される単位構造か例示される。
で示される重合体単位を誘導しうる前駆体単位としては
、下記式[II−bコ、[II−c]、[I[−d]て
示される単位構造か例示される。
[I[−b] ;
(mは0またはそれ以上の整数)
[I[−c コ :
これらの前駆体単位は、脱水素反応、脱アルキル反応、
脱アルキルアミン反応等によって、重縮合反応かさらに
進行し、前記重合体単位に変換されうる。
脱アルキルアミン反応等によって、重縮合反応かさらに
進行し、前記重合体単位に変換されうる。
本発明に係る非線形光学材料は、上記した単位構造の少
なくとも1種を含む高分子配向性薄膜から構成されてい
る。
なくとも1種を含む高分子配向性薄膜から構成されてい
る。
ここで「配向性」とは、分子鎖て発現する双極子モーメ
ントの総和か0てはない構造である、ということを意味
する。
ントの総和か0てはない構造である、ということを意味
する。
双極子モーメントの総和か0になる構造としては、たと
えば、各双極子か完全にランダムに配向している構造[
第1図(a)]や中心対称のある構造[第1図(b)]
か挙げられる。
えば、各双極子か完全にランダムに配向している構造[
第1図(a)]や中心対称のある構造[第1図(b)]
か挙げられる。
これに対し双極子モーメントの総和か0てはない構造と
しては、中心対称のない構造[第1図(C)]か挙げら
れる。なお第1図(C)のようにすべての双極子モーメ
ントが規則的に配向している必要はかならずしもなく、
一部分がランダムに配向してあっても[第1図(d)]
、双極子モーメントの総和か0てないかぎりは「配向性
」である。
しては、中心対称のない構造[第1図(C)]か挙げら
れる。なお第1図(C)のようにすべての双極子モーメ
ントが規則的に配向している必要はかならずしもなく、
一部分がランダムに配向してあっても[第1図(d)]
、双極子モーメントの総和か0てないかぎりは「配向性
」である。
このような配向性薄膜は超薄膜を累積させて構成されて
いる。
いる。
累積層数は特に限定はされないか、1層以上であり、好
ましくは10〜200層であることか望ましい。また超
薄膜を累積して得られた配向性薄膜の膜厚は、101〜
106人、好ましくは102〜104人であることが望
ましい。
ましくは10〜200層であることか望ましい。また超
薄膜を累積して得られた配向性薄膜の膜厚は、101〜
106人、好ましくは102〜104人であることが望
ましい。
配向性薄膜を積層させる基板としてはガラス、石英、高
分子、金属等が例示される。なお、基板は親水性基板、
疎水性基板のいずれてもよいか、疎水性基板の方が好ま
しい。
分子、金属等が例示される。なお、基板は親水性基板、
疎水性基板のいずれてもよいか、疎水性基板の方が好ま
しい。
基板の厚さは非線形光学材料全体に適度な剛性を付与す
る程度の厚さであればよく、0.01〜10mm程度で
あることが好ましい。
る程度の厚さであればよく、0.01〜10mm程度で
あることが好ましい。
なお、基板の形状は必ずしも平板形状には限定されず、
円筒形状もしくはその他の形状であってもよい。基板か
円筒形状である場合にはその上に積層される配向性薄膜
も基板形状に沿った形状となる。
円筒形状もしくはその他の形状であってもよい。基板か
円筒形状である場合にはその上に積層される配向性薄膜
も基板形状に沿った形状となる。
次に、本発明に係る非線形光学材料の製造方法について
具体的に説明する。
具体的に説明する。
本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料は、芳香族基、
複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基を一
種以上有するアルデヒド単量体あるいは該アルデヒド単
量体から誘導されうるアルデヒド単量体誘導体物質もし
くはこれらの混合物を、 [式中、Arは芳香族基であり、XはNR2S、0、S
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、N H2および
XH基は芳香族核上にオルト位に置換されている]で示
される芳香族アミン単量体を1種類以上含有する水溶液
の表面に展開し、気液界面において、前記アルデヒド単
量体またはアルデヒド単量体誘導体物質と、前記芳香族
アミン単量体との間で、重縮合反応を進行させ、高分子
配向性薄膜を作製し、得られた高分子配向性薄膜を基板
上に累積させることにより製造される。
複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基を一
種以上有するアルデヒド単量体あるいは該アルデヒド単
量体から誘導されうるアルデヒド単量体誘導体物質もし
くはこれらの混合物を、 [式中、Arは芳香族基であり、XはNR2S、0、S
eおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R2は
水素、芳香族基または脂肪族基であり、N H2および
XH基は芳香族核上にオルト位に置換されている]で示
される芳香族アミン単量体を1種類以上含有する水溶液
の表面に展開し、気液界面において、前記アルデヒド単
量体またはアルデヒド単量体誘導体物質と、前記芳香族
アミン単量体との間で、重縮合反応を進行させ、高分子
配向性薄膜を作製し、得られた高分子配向性薄膜を基板
上に累積させることにより製造される。
気液界面における重縮合反応に用いるアルデヒド単量体
の例として、 テレフタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、5−メ
チルベンゼン−1,3〜ジアルデヒド、4,4−スチル
ベンジアルデヒド、マロンアルデヒド、アゾベンゼン−
3,5−ジアルデヒド、アブベンゼン−4,4ジアルデ
ヒド、(フェニレンジオキシ)ジベンズアルデヒド、ピ
リジン−2,6−ジアルデヒド、2.4へキサジエン−
1,6−ジアルデヒド、2.4−へキサジン−1,6−
ジアルデヒド、1.4−ブチンジアルデヒド、コハク酸
アルデヒドなどが挙げられる。
の例として、 テレフタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、5−メ
チルベンゼン−1,3〜ジアルデヒド、4,4−スチル
ベンジアルデヒド、マロンアルデヒド、アゾベンゼン−
3,5−ジアルデヒド、アブベンゼン−4,4ジアルデ
ヒド、(フェニレンジオキシ)ジベンズアルデヒド、ピ
リジン−2,6−ジアルデヒド、2.4へキサジエン−
1,6−ジアルデヒド、2.4−へキサジン−1,6−
ジアルデヒド、1.4−ブチンジアルデヒド、コハク酸
アルデヒドなどが挙げられる。
前記アルデヒド単量体誘導体物質は、
式、 CH3(CH2)工N=CH−R’−CH=N(
CH,)−CH3[式中、mは0またはそれ以上の整数
であり、R’は芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基
または不飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基である]て
示すことがてきる。なお、該式中、R’は、すてに本明
細書中で例示したR1と同様の置換基を例示することが
できる。
CH,)−CH3[式中、mは0またはそれ以上の整数
であり、R’は芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基
または不飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基である]て
示すことがてきる。なお、該式中、R’は、すてに本明
細書中で例示したR1と同様の置換基を例示することが
できる。
またアルデヒド単量体誘導体物質は、前記のアルデヒド
単量体とアルキルアミンとの縮合により合成されるシッ
フ塩基であることか好ましい。
単量体とアルキルアミンとの縮合により合成されるシッ
フ塩基であることか好ましい。
このアルデヒド単量体誘導体物質としては具体的には、
ジペンチルテレフタルアルジミン、ジヘキシルテレフタ
ルアルジミン、ジペンチルイソフタルアルジミン、ジヘ
キシルイソフタルアルジミン等を例示することかできる
。
ジペンチルテレフタルアルジミン、ジヘキシルテレフタ
ルアルジミン、ジペンチルイソフタルアルジミン、ジヘ
キシルイソフタルアルジミン等を例示することかできる
。
前記芳香族アミン単量体において、Ar、R2はすてに
本明細書中で例示したAr、R2と同様の置換基を例示
することかできる。この芳香族アミン単量体としては具
体的には、 (以下余白) CH,CH。
本明細書中で例示したAr、R2と同様の置換基を例示
することかできる。この芳香族アミン単量体としては具
体的には、 (以下余白) CH,CH。
等を例示することかできる。
本発明においては、前記アルデヒド単量体またはアルデ
ヒド単量体誘導体物質を適当な溶媒に溶解して得られた
展開溶液を、前記芳香族アミン単量体を含む水溶液の液
面に展開し、気液界面において、アルデヒド単量体また
はアルデヒド単量体誘導体物質と、芳香族アミン単量体
との間での脱水または脱アルキルアミン反応を伴なう重
縮合反応を進行させることにより高分子配向性薄膜か得
られる。
ヒド単量体誘導体物質を適当な溶媒に溶解して得られた
展開溶液を、前記芳香族アミン単量体を含む水溶液の液
面に展開し、気液界面において、アルデヒド単量体また
はアルデヒド単量体誘導体物質と、芳香族アミン単量体
との間での脱水または脱アルキルアミン反応を伴なう重
縮合反応を進行させることにより高分子配向性薄膜か得
られる。
アルデヒド単量体またはアルデヒド単量体誘導体物質を
溶解させる展開溶媒としては展開化合物(アルデヒド単
量体またはアルデヒド単量体誘導体物質)を溶解し、揮
発性であり、下層(この場合は水層)に不溶な溶媒か使
用でき、たとえばクロロホルム、ベンゼン、ジクロロエ
タン、ヘキサン、ヘプタン、ジエチルエーテルなどや、
あるいはこれらの混合溶液などを例示することかできる
。
溶解させる展開溶媒としては展開化合物(アルデヒド単
量体またはアルデヒド単量体誘導体物質)を溶解し、揮
発性であり、下層(この場合は水層)に不溶な溶媒か使
用でき、たとえばクロロホルム、ベンゼン、ジクロロエ
タン、ヘキサン、ヘプタン、ジエチルエーテルなどや、
あるいはこれらの混合溶液などを例示することかできる
。
反応に用いられる展開溶液中のアルデヒド単量体または
アルデヒド単量体誘導体物質の濃度は、0.0001重
量%以上であり、好ましくは0.001〜1.0重量%
の範囲である。
アルデヒド単量体誘導体物質の濃度は、0.0001重
量%以上であり、好ましくは0.001〜1.0重量%
の範囲である。
反応に用いられる芳香族アミン単量体水溶液の濃度は、
0.00001重量%以上であり、好ましくは0.00
01〜1.0重量%の範囲である。
0.00001重量%以上であり、好ましくは0.00
01〜1.0重量%の範囲である。
また該水溶液のpHは2〜10、好ましくは3.5〜8
の範囲である。
の範囲である。
反応時間は1分以上であり、好ましくは30分〜24時
間の範囲である。反応温度は0°C以上であり、好まし
くは5〜40°Cの範囲である。
間の範囲である。反応温度は0°C以上であり、好まし
くは5〜40°Cの範囲である。
気液界面の重縮合反応により合成された複素芳香族高分
子薄膜は基板上に累積され、配向構造を有する薄膜か製
造される。基板上に複素芳香族高分子薄膜を累積させる
手段としては、ラングミュア−プロジェット法(LB法
)を採用することかできる。ラングミュア−プロジェッ
ト法による薄膜累積法としては、垂直浸漬による方法と
、水平付着による方法とかあり、本発明においてはいず
れの累積法を採用してもかまわないか、垂直浸漬による
ラングミュア−プロジェット法(LB法)を採用するこ
とが好ましい。垂直浸漬によるLB法での累積方法は、
例えば、rLB膜とエレクトロニクスjp33〜46(
福田清成他編集 シーエムシー社発行1986年)や新
実験化学講座18巻[界面とコロイドj p439〜5
16(丸善発行1975年)等に記載されている。
子薄膜は基板上に累積され、配向構造を有する薄膜か製
造される。基板上に複素芳香族高分子薄膜を累積させる
手段としては、ラングミュア−プロジェット法(LB法
)を採用することかできる。ラングミュア−プロジェッ
ト法による薄膜累積法としては、垂直浸漬による方法と
、水平付着による方法とかあり、本発明においてはいず
れの累積法を採用してもかまわないか、垂直浸漬による
ラングミュア−プロジェット法(LB法)を採用するこ
とが好ましい。垂直浸漬によるLB法での累積方法は、
例えば、rLB膜とエレクトロニクスjp33〜46(
福田清成他編集 シーエムシー社発行1986年)や新
実験化学講座18巻[界面とコロイドj p439〜5
16(丸善発行1975年)等に記載されている。
垂直浸漬によるLB法ての累積方法とは、簡単に説明す
れは、液面上の単分子膜などの超薄膜を囲いを用いて圧
縮しつつ、基板などに支持体を該超薄膜に対し垂直方向
から浸漬して支持体上に超薄膜を累積させる方法である
。基板を引上げる際に累積された累積膜を「Z−型」と
いい、浸漬する際に累積された累積膜を「X−型」とい
い、引上げる際、浸漬する際共に累積された累積膜を1
Y−型」 という。
れは、液面上の単分子膜などの超薄膜を囲いを用いて圧
縮しつつ、基板などに支持体を該超薄膜に対し垂直方向
から浸漬して支持体上に超薄膜を累積させる方法である
。基板を引上げる際に累積された累積膜を「Z−型」と
いい、浸漬する際に累積された累積膜を「X−型」とい
い、引上げる際、浸漬する際共に累積された累積膜を1
Y−型」 という。
本発明の場合、超薄膜を圧縮する際の表面圧は0〜10
0mN/mてあり、好ましくは20〜70mN/mの範
囲であり、その印加は気液界面での重縮合反応開始直後
または反応途中または反応停止後のいずれでもよい。累
積時の基板浸漬速度および引上げ速度は、0.1〜20
0mm/分てあり、好ましくは1〜40mm/分の範囲
である。
0mN/mてあり、好ましくは20〜70mN/mの範
囲であり、その印加は気液界面での重縮合反応開始直後
または反応途中または反応停止後のいずれでもよい。累
積時の基板浸漬速度および引上げ速度は、0.1〜20
0mm/分てあり、好ましくは1〜40mm/分の範囲
である。
また累積層数は1層以上、好ましくは10〜200層で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
また複素芳香族高分子薄膜を基板上に累積した後、この
薄膜に、所望により、熱処理を施すことかできる。この
熱処理は空気中、100〜400°Cの範囲、好ましく
は200〜300°Cの範囲で行われることが望ましい
。この熱処理はなんらかの理論に束縛されているもので
はなく前駆体単位を重合体単位に変換するために、所望
により行なう熱処理である。気液界面に形成される膜は
、前述した重合体単位と前駆体単位とか混在した配向性
薄膜であることか多い。この単位構造はいずれも強い分
極構造の励起状態をとることかでき、非線形光学特性を
発現する上では問題はないか、熱処理を施し、前記前駆
体単位を酸化的脱水素反応、脱アルキル反応、脱アルキ
ルアミン反応等によりさらに重縮合反応を進行させ、前
記重合体単位に変換させることかできる。
薄膜に、所望により、熱処理を施すことかできる。この
熱処理は空気中、100〜400°Cの範囲、好ましく
は200〜300°Cの範囲で行われることが望ましい
。この熱処理はなんらかの理論に束縛されているもので
はなく前駆体単位を重合体単位に変換するために、所望
により行なう熱処理である。気液界面に形成される膜は
、前述した重合体単位と前駆体単位とか混在した配向性
薄膜であることか多い。この単位構造はいずれも強い分
極構造の励起状態をとることかでき、非線形光学特性を
発現する上では問題はないか、熱処理を施し、前記前駆
体単位を酸化的脱水素反応、脱アルキル反応、脱アルキ
ルアミン反応等によりさらに重縮合反応を進行させ、前
記重合体単位に変換させることかできる。
上記方法で製造された薄膜は、基板引上げ時のみ累積が
行われるZ−型膜であり、それに起因する分子鎖の配向
か生じており、中心対称の無い配向構造を有する薄膜で
あった。
行われるZ−型膜であり、それに起因する分子鎖の配向
か生じており、中心対称の無い配向構造を有する薄膜で
あった。
なお本発明においては、rLB膜とエレクトロニクス」
p33〜46(福田清成他編集 シーエムシー社発行1
986年)に記載されているように、上記方法で合成さ
れた複素芳香族高分子薄膜と、ステアリン酸やアラキン
酸のような長鎖脂肪酸またはその他のLB膜形成物質と
の交互累積膜を形成することによっても、中心対称の無
い配向構造を有する薄膜の製造か可能である。
p33〜46(福田清成他編集 シーエムシー社発行1
986年)に記載されているように、上記方法で合成さ
れた複素芳香族高分子薄膜と、ステアリン酸やアラキン
酸のような長鎖脂肪酸またはその他のLB膜形成物質と
の交互累積膜を形成することによっても、中心対称の無
い配向構造を有する薄膜の製造か可能である。
本発明の目的物たる、複素芳香族重合体単位またはその
前駆体単位、あるいはその両者か混在する配向性薄膜で
ある高分子薄膜非線形光学材料は、本発明の目的たる方
法により製造され、2次の非線形光学効果を有し、優れ
た化学的安定性、熱的安定性、機械的強度を有する。
前駆体単位、あるいはその両者か混在する配向性薄膜で
ある高分子薄膜非線形光学材料は、本発明の目的たる方
法により製造され、2次の非線形光学効果を有し、優れ
た化学的安定性、熱的安定性、機械的強度を有する。
発明の効果
このような本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料は、
強い分極構造の励起状態をとりうるよう複素芳香族高分
子化合物であり、さらに中心対称の無い配向構造を有す
るのて、優れた非線形光学効果を有する。
強い分極構造の励起状態をとりうるよう複素芳香族高分
子化合物であり、さらに中心対称の無い配向構造を有す
るのて、優れた非線形光学効果を有する。
また本発明に係る高分子薄膜非線形光学材料は、複素芳
香族構造を有するため化学的安定性、熱的安定性、機械
的強度に優れる。
香族構造を有するため化学的安定性、熱的安定性、機械
的強度に優れる。
さらに本発明に係る非線形光学材料は薄膜であり、光波
長変換素子や電気光学的光変調装置等の2次の非線形光
学効果または電気光学効果を利用した非線形光学素子ま
たは電気光学素子への応用に好適である。
長変換素子や電気光学的光変調装置等の2次の非線形光
学効果または電気光学効果を利用した非線形光学素子ま
たは電気光学素子への応用に好適である。
[実施例]
以下、本発明をさらに具体的な実施例に基つき説明する
か、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
か、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1
2.5〜ジアミノ−1,4−ベンゼンジチオール・2塩
酸塩を0.001重量%の濃度になるように、2回蒸留
した蒸留水に溶解し、0.0001重量%水酸化ナトリ
ウム水溶液でpHか7になるように調整した。この溶液
をフィルムバランストラフ(200cmX 15 cm
x O,6cm)に入れた。
酸塩を0.001重量%の濃度になるように、2回蒸留
した蒸留水に溶解し、0.0001重量%水酸化ナトリ
ウム水溶液でpHか7になるように調整した。この溶液
をフィルムバランストラフ(200cmX 15 cm
x O,6cm)に入れた。
0.1重量%のジヘキシルテレフタルアルジミンのベン
セン溶液を、トラフ内の2.5−ジアミノ1.4−ベン
ゼンジチオール水溶液上に滴下して展開した。下層温度
を20°Cに保ち、4時間反応させた。4時間経過後、
得られた水面上の膜を40mN / mの表面圧力とな
るまで圧縮した。この膜をガラス基板上に、垂直浸漬に
よるLB法により10層累積して薄膜を製造した。その
際の基板浸漬速度および引上げ速度は、それぞれ6mm
/分であった。
セン溶液を、トラフ内の2.5−ジアミノ1.4−ベン
ゼンジチオール水溶液上に滴下して展開した。下層温度
を20°Cに保ち、4時間反応させた。4時間経過後、
得られた水面上の膜を40mN / mの表面圧力とな
るまで圧縮した。この膜をガラス基板上に、垂直浸漬に
よるLB法により10層累積して薄膜を製造した。その
際の基板浸漬速度および引上げ速度は、それぞれ6mm
/分であった。
製造した薄膜の2次の非線形光学特性(SHG特性:
5econd Harmonic Generatio
n)を、Nd:YAGレーサ(波長101064nを光
源として、メーカーフリンジ法で評価した。その結果、
532nmの第2高調波によるメーカーフリンジパター
ンか観測され、2次の非線形光学特性を有する二とか判
明した。
5econd Harmonic Generatio
n)を、Nd:YAGレーサ(波長101064nを光
源として、メーカーフリンジ法で評価した。その結果、
532nmの第2高調波によるメーカーフリンジパター
ンか観測され、2次の非線形光学特性を有する二とか判
明した。
SHG特性を測定して得られたメーカーフリンジパター
ンを第2図に示す。
ンを第2図に示す。
製造した薄膜の赤外吸光分析(IR)の結果、1600
cm−’と1480cm−’と1400cm−’と13
10cm−’にチアゾール基による吸収、3450cm
−’と3350cm−’に第1級アミンによる吸収、2
930an−’と2850an−’にメチレン基による
吸収があった。
cm−’と1480cm−’と1400cm−’と13
10cm−’にチアゾール基による吸収、3450cm
−’と3350cm−’に第1級アミンによる吸収、2
930an−’と2850an−’にメチレン基による
吸収があった。
以上の結果から、製造された薄膜は、
重合体単位
と、
前駆体単位・
とか、混在する配向性薄膜であることがわかる。
実施例2
3.3′−ジアミノベンジジン・4塩酸塩を0.01重
量%の濃度になるように、2回蒸留した蒸留水に溶解し
、0,01重量%水酸化ナトリウム水溶液てpHか5に
なるように調整した。以下実施例1に記載した方法と同
様の方法でガラス基板上に薄膜を製造した。
量%の濃度になるように、2回蒸留した蒸留水に溶解し
、0,01重量%水酸化ナトリウム水溶液てpHか5に
なるように調整した。以下実施例1に記載した方法と同
様の方法でガラス基板上に薄膜を製造した。
製造した薄膜の2次の非線形光学特性(SHG特性)を
実施例1に記載した方法で評価した。その結果、実施例
1と同様に2次の非線形光学特性を有することか判明し
た。
実施例1に記載した方法で評価した。その結果、実施例
1と同様に2次の非線形光学特性を有することか判明し
た。
製造した薄膜の赤外吸光分析(IR)の結果、1610
cm−’にイミダゾール基による吸収、3450cm−
’と3350cm−’に第1級アミンによる吸収かあっ
た。
cm−’にイミダゾール基による吸収、3450cm−
’と3350cm−’に第1級アミンによる吸収かあっ
た。
また紫外可視吸光分析(UV)の結果、480nmにア
ゾメチン基による吸収、330nmにベンズイミダゾー
ル基による吸収かあった。
ゾメチン基による吸収、330nmにベンズイミダゾー
ル基による吸収かあった。
以上の結果から、製造された薄膜は、
(以下余白)
と、
前駆体単位:
とか、混在する配向性薄膜であることかわかる。
実施例3
3.3′−ジアミノ−4,4−ヒドロキシビフェニル・
2塩酸塩を0.01重量%の濃度になるように、2回蒸
留した蒸留水に溶解し、0.01重量%水酸化ナトリウ
ム水溶液でpHが4になるように調整した。以下実施例
1に記載した方法と同様の方法でガラス基板上に薄膜を
製造した。
2塩酸塩を0.01重量%の濃度になるように、2回蒸
留した蒸留水に溶解し、0.01重量%水酸化ナトリウ
ム水溶液でpHが4になるように調整した。以下実施例
1に記載した方法と同様の方法でガラス基板上に薄膜を
製造した。
とか、混在する配向性薄膜であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は「配向性」の意味を説明する図面である。第2
図は実施例1におけるSHG特性を測定して得られたメ
ーカーフリンジパターンを示すチャート図である。
図は実施例1におけるSHG特性を測定して得られたメ
ーカーフリンジパターンを示すチャート図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)複素芳香族重合体単位、あるいは該複素芳香族重合
体単位を誘導しうる前駆体単位、もしくはその両者を単
位構造として有する高分子配向性薄膜からなり、双極子
モーメントの総和が0でないことを特徴とする、2次の
非線形光学特性を有する高分子薄膜非線形光学材料。 2)前記複素芳香族重合体単位が、 式;▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、Arは芳香族基であり、XはNR^2、S、O
、SeおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R
^2は水素、芳香族基または脂肪族基であり、R^1は
芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽和脂
肪族基である]で示されることを特徴とする請求項第1
項に記載の高分子薄膜非線形光学材料。 3)前記複素芳香族重合体単位が、 式; ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されることを特徴とする請求項第1項に記載の高分
子薄膜非線形光学材料。 4)前記複素芳香族重合体単位が、 式; ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されることを特徴とする請求項第1項に記載の高分
子薄膜非線形光学材料。 5)前記複素芳香族重合体単位が 式; ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されることを特徴とする請求項第1項に記載の高分
子薄膜非線形光学材料。 6)芳香族基、複素芳香族基、飽和脂肪族基または不飽
和脂肪族基を1種以上有するアルデヒド単量体、あるい
は該アルデヒド単量体から誘導されうるアルデヒド単量
体誘導体物質もしくはこれらの混合物を、 式; ▲数式、化学式、表等があります▼ [式中、Arは芳香族基であり、XはNR^2、S、O
、SeおよびTeからなる群から選ばれた基であり、R
^2は水素、芳香族基もしくは脂肪族基であり、NH_
2およびXH基は芳香族核上にオルト位に置換されてい
る]で示される芳香族アミン単量体を1種類以上含有す
る水溶液の表面に展開し、気液界面において、前記アル
デヒド単量体またはアルデヒド単量体誘導体物質と、前
記芳香族アミン単量体との間で、重縮合反応を進行させ
て、複素芳香族重合体単位、あるいは該複素芳香族重合
体単位を誘導しうる前駆体単位、もしくはその両者を単
位構造として有し、2次の非線形光学特性を有する高分
子配向性薄膜を作成することを特徴とする高分子薄膜非
線形光学材料の製造方法。 7)前記アルデヒド単量体誘導体物質が、 式;CH_3(CH_2)_mN=CH−R^1−CH
=N(CH_2)_mCH_3[式中、mは0またはそ
れ以上の整数であり、R^1は芳香族基、複素芳香族基
、飽和脂肪族基または不飽和脂肪族基である]で示され
ることを特徴とする請求項第6項に記載の高分子薄膜非
線形光学材料の製造方法。 8)前記アルデヒド単量体誘導体物質が、ジヘキシルテ
レフタルアルジミンであり、 前記芳香族アミン単量体が、 2,5−ジアミノ−1,4−ベンゼンジチオールである
ことを特徴とする請求項第6項または第7項のいずれか
に記載の高分子薄膜非線形光学材料の製造方法。 9)前記アルデヒド単量体誘導体物質が、ジヘキシルテ
レフタルアルジミンであり、 前記芳香族アミン単量体が、 3,3−ジアミノベンジジンであることを特徴とする請
求項第6項または第7項のいずれかに記載の高分子薄膜
非線形光学材料の製造方法。 10)前記アルデヒド単量体誘導体物質が、ジヘキシル
テレフタルアルジミンであり、 前記芳香族アミン単量体が、 3,3’−ジアミノ−4,4’−ジヒドロキシビフェニ
ルであることを特徴とする請求項第6項または第7項の
いずれかに記載の高分子薄膜非線形光学材料の製造方法
。 11)前記高分子配向性薄膜をラングミュアーブロジェ
ット法により基板上に累積することを特徴とする請求項
第6項〜第10項のいずれかに記載の高分子薄膜非線形
光学材料の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21093390A JPH0497138A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21093390A JPH0497138A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0497138A true JPH0497138A (ja) | 1992-03-30 |
Family
ID=16597491
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21093390A Pending JPH0497138A (ja) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | 高分子薄膜非線形光学材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0497138A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003105259A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Clariant (Japan) Kk | ポリベンゾイミダゾール被膜およびフィルムの形成方法 |
JP2009197218A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-09-03 | Ricoh Co Ltd | 重合体、それを含む有機膜及びトランジスタ |
WO2010150518A1 (ja) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | 住友ベークライト株式会社 | アルカリ可溶性樹脂、ポジ型感光性樹脂組成物、硬化膜、保護膜、絶縁膜およびそれを用いた半導体装置、表示体装置 |
-
1990
- 1990-08-09 JP JP21093390A patent/JPH0497138A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003105259A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Clariant (Japan) Kk | ポリベンゾイミダゾール被膜およびフィルムの形成方法 |
JP2009197218A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-09-03 | Ricoh Co Ltd | 重合体、それを含む有機膜及びトランジスタ |
WO2010150518A1 (ja) * | 2009-06-26 | 2010-12-29 | 住友ベークライト株式会社 | アルカリ可溶性樹脂、ポジ型感光性樹脂組成物、硬化膜、保護膜、絶縁膜およびそれを用いた半導体装置、表示体装置 |
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