JPH05139040A - Phb光記録媒体 - Google Patents

Phb光記録媒体

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JPH05139040A
JPH05139040A JP3301638A JP30163891A JPH05139040A JP H05139040 A JPH05139040 A JP H05139040A JP 3301638 A JP3301638 A JP 3301638A JP 30163891 A JP30163891 A JP 30163891A JP H05139040 A JPH05139040 A JP H05139040A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
medium
optical recording
recording medium
phb
molecule
Prior art date
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Pending
Application number
JP3301638A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Furusawa
明 古沢
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3301638A priority Critical patent/JPH05139040A/ja
Publication of JPH05139040A publication Critical patent/JPH05139040A/ja
Pending legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率よくホールを形成すること。 【構成】 PHB光記録媒体の記録層は、媒質と、光感
応性分子と、光感応性分子から放出された電子を受け取
る電子受容体からなる。本発明は光感応性分子としてヘ
ムタンパク質を使用した点に特徴がある。本発明の媒体
に光を照射すると、ヘムタンパク質の金属ポルフィリン
(中心金属はFe以外にZn、Mg等でも可)が励起さ
れる。金属ポルフィリンはタンパク質の高分子鎖に包ま
れているので、励起状態が長寿命化し、また電子受容体
からの逆方向の電子移動が抑えられる。そのため、良好
なPHB特性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度な多重記録が可
能なPHB光記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の随時書込み可能な光記録媒体は、
一般にディスク状であり、平面的な記録層に細く絞った
レーザ光スポットを記録すべき2値化情報に応じて強度
変調しながら照射し、それにより記録層にバイナリービ
ットを形成するものである。この場合、ビットは記録層
の2次元平面に形成するので、より高密度の記録には限
界があった。その理由は、集光するレーザ光スポットの
径は、レーザ光の波長に由来する回折限界から約1μm
より細く絞ることはできないので、径が約1μmより小
さいビットを形成することができないからである。
【0003】2次元書き込みの限界を超える(換言すれ
ば、多重記録する)為に、更に多くの次元を用いる方法
が提案されている。それらの中には、 (1) x−y−z 空間(体積中)への書き込み (ホログラム) (2) x−y−t 時間次元への書き込み (Time Domain Memory) (3) x−y−ν 周波数次元への書き込み (Frequency Domain Memory) 等がある。
【0004】特に、(3)にあげた周波数次元(波長次
元)への書き込み方法のなかでも、PHB光記録(er
sistent Spectral ole urning あるいは hoto
chemicalole urningと呼ばれる)が活発に研究され
ている。PHBは、日本では光化学ホールバーニングと
呼ばれ、これを利用して多重記録するPHB光記録媒体
に関する特許は、特開昭53-99735号(特公昭58-51355
号)が最初である。
【0005】このPHB光記録媒体の記録層は、図2に
示すように一般には固体媒質例えば誘電体と、その中に
均一に分散された光感応性分子からなる。この光感応性
分子は、基底状態S0 から励起状態S1 へ光で励起する
場合、強いゼロフォノン吸収線を持っている。ゼロフォ
ノン吸収線は、低温になるに従い、吸収帯が非常に狭く
なる。一般にその様な狭い吸収帯を均一幅と呼んでいる
(図3参照)。この様な狭い均一幅を持つ分子を媒質内
に分散させ、極低温状態において吸収帯幅を測定すると
均一幅より広くなっていることがわかる。その様な広が
りを一般に不均一幅と呼んでいる(図4参照)。均一幅
は光感応性分子個有の性質であるが、不均一幅は、光感
応性分子のまわりの場の不均一性に由来すると考えら
れ、それ故、不均一幅は中心波長の異なる均一幅の集合
体と考えることができる。
【0006】この様な広い不均一幅を持つ吸収帯内の任
意の波長において、波長帯域幅が均一幅と同等か、ある
いはそれよりも狭い波長の光λW を記録層に照射する
と、その光を吸収できる分子のみが変化をし、光吸収率
が減少する。この光による分子の変化の仕方は、種々あ
り、例えば反応を伴なうもの、プロトンの分子内移動を
伴なうもの、分子の立体構造の変化を伴なうもの、原子
又は分子のイオン化を伴なうものなどがある。
【0007】いずれにせよ、図5に示すように、変化前
分子の光吸収帯は、変化後には位置が大きくシフトし、
元の光吸収帯と重ならなくなる。逆に言えば、重ならな
い分子でないと光記録には適さず、そのような分子が選
ばれる。その結果、図6に示すように、元の光吸収帯
(不均一幅を持つ吸収帯)内に吸光率の減少したくぼみ
(ホール:hole)が発生する。理想的条件下においては
ホールの半値幅は、おおよそ均一幅の2倍であり、ホー
ルの中心波長は照射光の波長に一致する。同様に波長λ
W を変えながら多数のホールをあけることができ、図7
に示すように、ホールの波長位置と有無によって2値化
情報を記録、保存できる。
【0008】しかし、ホールが単一波長帯の光λW の照
射で形成され、しかもホールの深さが入射光強度の一次
に比例して深くなるような媒体においては、同じ波長の
読み出し光の照射により大かれ少なかれホールの形状が
損なわれることが判明した。つまり、そのような記録媒
体においては、何回もの読み出し操作によって記録が損
なわれていくのである。そこで、ホールの破壊を少なく
するために、読み出し光強度を低くしようとすると、今
度はS/N比が同様に低くなってしまう。
【0009】この欠点を補うために異なる2つの帯域光
λW1、λW2の照射によってのみ、ホールが形成される光
ゲート型PHB光記録媒体が開発された。この場合、情
報を書き込む時に波長λW1、λW2という2色光を照射す
ると、λW1に対応する部分にホールが形成される。しか
し、波長λW1またはλW2の光照射のみではホールが形成
されることはない。従って、単一波長の読み出し光によ
るホールの破壊が少なくなり、より性能が向上する。
【0010】そのような媒体に使用される報告された最
近の光感応性物質は、電子供与体(ドナー)と電子受容
体(アクセプター)との混合物とからなり、ドナーとし
ては例えば亜鉛テトラベンゾポルフィン等の光感応性分
子、アクセプターとしては例えばクロロホルムが報告さ
れている( Appl. Phys. Lett. Vol.50 No.8, 23 Feb.
1987, 第430 〜432 頁)。この場合、λW1= 630nmの
照射で、基底状態S0 から励起状態S1 への励起が起こ
り、次いでS1 状態から一旦エネルギー準位のやや低い
最低三重項状態T1 へ遷移し、その後λW2≒ 500nmの
照射でT1 からTn へ励起される。励起状態Tn はドナ
ー分子のイオン化レベルを越えており、ドナー分子から
遊離した電子は近くにあるアクセプター分子に捕捉さ
れ、安定化又は準安定化する。この結果、λW1≒ 630n
mの位置にホールが形成される。
【0011】ホールが観測されるには、一説によると 1
04〜106 個の分子の励起が必要であるが、記録層には非
常に高密度で分子が存在しているため、例えば光学的な
限界とされている直径約1μmの同一ピット内において
も、種々の異なる場に置かれた分子の集団が存在する。
この異なる場の影響でλW1の値を僅かに変えても別のホ
ールを開けることができる。例えば、 0.5nm程度の狭
い波長範囲内で7個ものホールを形成することができ
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような光による電子移動反応を利用したPHB光記録媒
体では、逆電子移動反応などにより、ホールを効率よく
形成できないという問題点があった。従って、本発明で
は、逆電子移動反応などによる損失がなく、ホールが効
率よく形成されるPHB光記録媒体の提供を目的とす
る。
【0013】
【課題を解決する為の手段】そこで、本発明者が研究し
たところ、光感応性分子としてヘムタンパク質あるいは
ヘムの中心部分に配位している鉄イオンを他の金属イオ
ンに置換したものを用いることにより、ホールを効率よ
く形成できることを見いだし、本発明を成すに至った。
【0014】よって、本発明は、第1に、媒質と、該媒
質中に分散または結合された電子受容体と、前記媒質中
に分散または結合された光感応性分子とからなる記録層
を有するPHB光記録媒体において、前記光感応性分子
がヘムタンパク質であることを特徴としたPHB光記録
媒体を提供する。また、本発明は、第2に、光感応性分
子がヘムタンパク質の中心部分に配位している鉄イオン
を他の金属イオンに置換したものであることを特徴とし
たPHB光記録媒体を提供する。
【0015】
【作用】図1にヘムタンパク質の構造を示す。図1のヘ
ムタンパク質は、大きく分けてタンパク質であるグロビ
ンとヘムに分けられる。ヘムは、ポルフィリンに2価の
鉄イオンが配位した鉄ポルフィリン(錯化合物)からな
る。本発明の光感応性分子は、ヘムタンパク質である
か、またはヘムタンパク質中の鉄ポルフィリンを他の金
属ポルフィリンとしたものである。
【0016】ヘムは、グロビンの高分子鎖の構造により
包まれている。これにより、ヘムはグロビン以外の環境
の影響を受け難く、光により励起された金属ポルフィリ
ンの励起状態は長寿命化する。従って、電子移動反応に
よる光化学反応の効率は高くなる。また、中心の金属ポ
ルフィリンから放出された電子を受容する電子受容体
は、タンパク質の高分子鎖により、順方向の電子移動を
妨げず逆方向の電子移動を抑えるのに適当な空間的距離
に存在することが可能となる。
【0017】以上の作用により、このPHB光記録媒体
では効率良い電子移動反応を利用できる。本発明のPH
B光記録媒体に用いられる媒質としては、たとえばPV
A、PMMAなどの常温で固体の高分子が挙げられる。
あるいは、金属ポルフィリンを取り囲むグロビンは広い
意味での媒質であり、PVAなどの常温で固体の高分子
を加えなくてもよい。
【0018】光感応性分子であるヘムタンパク質として
は、ミオグロビン、ヘモグロビン、チトクロームC、チ
トクロームP−450 等が挙げられ、またその中心に配位
している鉄を、例えばマグネシウム、亜鉛等に置換した
ものでもよい。電子受容体としては、ケイ皮酸ジブロミ
ドナトリウム、スルフォニウム塩誘導体等が挙げられ
る。
【0019】以下、実施例により、本発明をより具体的
に説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
【0020】
【実施例1】ヘムタンパク質であるミオグロビンの中心
金属を亜鉛に置換したものを光感応性分子とし、ケイ皮
酸ジブロミドナトリウムを電子受容分子として、それぞ
れ10 -3mol/l 、1mol/l 程度になるようリン酸緩衝液に
溶かす。また、犠牲的に消費される分子としてトリエタ
ノールアミンを加え、4K(ケルビン)に冷却したもの
をPHB光記録媒体として作成した。この実験例では、
媒質は加えていないがグロビンが広い意味での媒質であ
る。この場合、ミオグロビン等をリン酸緩衝液にとかし
たものは常温で液体であるが、4Kに冷却したものは固
体である。
【0021】この試料の亜鉛ポルフィリンの吸収と思わ
れる 590nm付近の吸収帯にアルゴンイオンレーザー励起
の色素レーザーを用い1mW/cm2の照射強度で1〜数千se
c.照射することにより、ホールを形成した。この系のホ
ール形成効率は、光感応性分子として亜鉛テトラフェニ
ルポルフィン誘導体を用いた場合の10倍以上となっ
た。
【0022】
【実施例2】実施例1と同様にミオグロビンの中心金属
を亜鉛に置換したものを光感応性分子とし、スルフォニ
ウム塩を電子受容体として、また、トリエタノールアミ
ンを犠牲的に消費される分子として加え、リン酸緩衝液
に溶かし、4Kに冷却したものをPHB光記録媒体とし
て作成した。
【0023】590nm付近の吸収帯に実施例1と同様の条
件でアルオゴンイオンレーザー励起の色素レーザーを照
射すると同時にゲート光として波長 488nmのアルゴンイ
オンレーザーを照射したところ、照射前の 590nmの吸収
帯の光学密度の1〜数十%のホールが形成された。しか
し、色素レーザーのみの照射では、ほとんどホールは形
成されず良好な光ゲート型PHB特性が得られた。
【0024】
【実施例3】ヘムタンパク質としてチトクロームCを用
いて実施例1と同様の実験を行なったところ、実施例1
と同様に効率よく、ホールを形成することができた。
【0025】
【実施例4】ヘムタンパク質としてチトクロームCを用
いて、実施例2と同様の実験を行なったところ、実施例
2と同様に良好な光ゲート型PHB特性が得られた。
【0026】
【実施例5】ヘムタンパク質としてミオグロビンあるい
はチトクロームCの中心金属をマグネシウムに換えたも
のを光感応性分子とし、実施例1と同様の実験を行なっ
たところ、実施例1と同様に効率よく、ホールを形成す
ることができた。
【0027】
【実施例6】ヘムタンパク質としてミオグロビンあるい
はチトクロームCの中心金属をマグネシウムに換えたも
のを光感応性分子とし、実施例2と同様の実験を行なっ
たところ、実施例2と同様に良好な光ゲート型PHB特
性が得られた。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明のPHB光記録媒
体においては、光による電子移動が効率よく起こり、し
かも電子移動の逆反応を抑制することにより、実用的な
PHB光記録媒体が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヘムタンパク質の構造を示す図である。
【図2】PHB光記録媒体の一例の斜視断面を説明する
概念図である。
【図3】(1)は、結晶中に分散された光感応性分子が理
想的に配向している状態を説明する概念図であり、 (2)
は、その分子の光吸収帯を示すグラフである。
【図4】(1)は、実際の光感応性分子を媒質中に分散さ
せた状態を説明する概念図であり、 (2)は、その分子の
光吸収帯を示すグラフである。
【図5】光の照射により光感応性分子が変化し、光吸収
帯が変化又はシフトする様子を示す説明図である。
【図6】光の照射によりホールが生成する様子を示す説
明図である。
【図7】ホールと情報との関係を説明する説明図であ
る。
【主要部分の符号の説明】
1 基板 2 記録層 2a 光感応性分子 2b 固体媒質

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 媒質と、該媒質中に分散または結合され
    た電子受容体と、前記媒質中に分散または結合された光
    感応性分子とからなる記録層を有するPHB光記録媒体
    において、前記光感応性分子がヘムタンパク質であるこ
    とを特徴としたPHB光記録媒体。
  2. 【請求項2】 媒質と、該媒質中に分散または結合され
    た電子受容体と、前記媒質中に分散または結合された光
    感応性分子とからなる記録層を有するPHB光記録媒体
    において、前記光感応性分子がヘムタンパク質の中心部
    分に配位している鉄イオンを他の金属イオンに置換した
    ものであることを特徴としたPHB光記録媒体。
JP3301638A 1991-11-18 1991-11-18 Phb光記録媒体 Pending JPH05139040A (ja)

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JP3301638A JPH05139040A (ja) 1991-11-18 1991-11-18 Phb光記録媒体

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ID=17899352

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998032902A1 (en) * 1997-01-22 1998-07-30 Ester Guy R Method of manufacturing crystalline particles on a support or a substrate
JP2002034594A (ja) * 2000-07-24 2002-02-05 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 生細胞の検出方法

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