JPH06148791A - Photochromic thin film and production thereof - Google Patents

Photochromic thin film and production thereof

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JPH06148791A
JPH06148791A JP4321134A JP32113492A JPH06148791A JP H06148791 A JPH06148791 A JP H06148791A JP 4321134 A JP4321134 A JP 4321134A JP 32113492 A JP32113492 A JP 32113492A JP H06148791 A JPH06148791 A JP H06148791A
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JP
Japan
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thin film
photochromic
anionic
molecule
film according
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JP4321134A
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Japanese (ja)
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Tsuneo Kuwabara
恒男 桑原
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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  • Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the heat stability of an anionic photochromic molecule and to improve the characteristic as a optical recording material. CONSTITUTION:In the photochromic thin film, the anionic photochromic molecule such as anionic spiropylanes compd. and the nonpolar molecule such as arom. hydrocarbon is adsorped on the heat decomposition product thin film of unorg. lamellar crystal having anion adsorptivity such as hydrotalcite type compd.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、フォトンモード記録材
料の一つとして注目されているフォトクロミック薄膜
と、その製造方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photochromic thin film, which is attracting attention as one of photon mode recording materials, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】超高密度記録が可能な次世代の光記録材
料としてフォトンモード記録材料が注目され、フォトク
ロミック材料について多くの検討がなされている。しか
し、着色体の安定性、非破壊読み出し、繰り返し耐久性
などについて多くの問題があり、未だ実用化には至って
いない。
2. Description of the Related Art Photon mode recording materials have received attention as next-generation optical recording materials capable of ultra-high density recording, and many studies have been made on photochromic materials. However, there are many problems regarding the stability, non-destructive read-out, repeated durability, etc. of the colored body, and it has not yet been put to practical use.

【0003】フォトクロミック材料の一種であるスピロ
ベンゾピラン類は、光照射前後での吸収スペクトルの差
が大きく、置換基を選択することにより多彩な発色が得
られるなどの特徴をもつが、熱的安定性が低い。このた
め、スピロベンゾピラン類をバインダ樹脂中に分散させ
る方法が試みられている。しかし、この場合、記録、読
み出し、消去の速度が低下し、光記録材料としての性能
が低下してしまうという問題があった。
Spirobenzopyrans, which are a type of photochromic material, have a large difference in absorption spectrum before and after light irradiation, and are characterized in that various colors can be obtained by selecting a substituent, but they are thermally stable. It is not very popular. Therefore, a method of dispersing spirobenzopyrans in a binder resin has been attempted. However, in this case, there is a problem that the recording, reading, and erasing speeds decrease, and the performance as an optical recording material decreases.

【0004】このような事情から、特公平4−1677
6号公報では、直鎖状の高級アルキル基を有するカチオ
ン性界面活性剤とアニオン性層状粘土化合物とのイオン
コンプレックスより得られた粘土と二分子膜の複合層状
構造を有するフィルム中に、スピロベンゾピラン類を分
散させた光記録材料を提案している。この提案では、ア
ニオン性層状粘土化合物として、イオン交換性ケイ酸塩
でカチオン性有機化合物を層間に挿入できるもの、例え
ばモンモリロナイトなどが用いられている。また、スピ
ロベンゾピラン類としては、アニオン性のものは挙げら
れていない。同公報によれば、前記二分子膜は粘土層間
で相転移挙動を示し、相転移温度以下の低温ではフィル
ムは分子運動性の低いラメラ状結晶状態となり、相転移
温度以上の高温では運動性の高いスメクチック液晶状態
をとるので、相転移温度以上の温度で迅速に記録が行な
われ、相転移温度以下の低温において安定した記録の保
存が可能であるとしている。
Under these circumstances, Japanese Patent Publication No. 4-1677
No. 6, in a film having a composite layered structure of clay and a bilayer membrane obtained from an ion complex of a cationic surfactant having a linear higher alkyl group and an anionic layered clay compound, spirobenzo is disclosed. An optical recording material in which pyrans are dispersed is proposed. In this proposal, as the anionic layered clay compound, an ion-exchangeable silicate capable of inserting a cationic organic compound between layers, for example, montmorillonite is used. In addition, spirobenzopyrans are not listed as anionic ones. According to the publication, the bilayer film exhibits a phase transition behavior between clay layers, and at a temperature lower than the phase transition temperature, the film is in a lamellar crystalline state with low molecular mobility, and at a temperature higher than the phase transition temperature, the mobility is low. Since it has a high smectic liquid crystal state, it is said that recording can be performed rapidly at a temperature above the phase transition temperature, and stable recording can be stored at low temperatures below the phase transition temperature.

【0005】また、特開平2−264246号公報に
は、スピロピランを容易にしかも安定性高く固相系マト
リックスに担持させる提案として、カチオン性のスピロ
ピランを用い、モンモリロナイト等の三層構造をもつケ
イ酸塩鉱物(スメクタイト群鉱物)をマトリックスとし
て用いることが開示されている。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-264246, as a proposal for easily and highly stably supporting a spiropyran on a solid phase matrix, a cationic spiropyran is used, and a silicic acid having a three-layer structure such as montmorillonite is used. The use of salt minerals (smectite group minerals) as a matrix is disclosed.

【0006】しかし、これらの提案では、アニオン性の
スピロピラン系化合物の安定性を向上させることはでき
ないので、置換基の選択に制限が生じ、発色等が制限さ
れてしまう。
However, in these proposals, the stability of the anionic spiropyran compound cannot be improved, so that the selection of the substituent is limited, and the color development is limited.

【0007】なお、特開平4−151142号公報に
は、アニオン性基を有するフォトクロミック物質とカチ
オン性界面活性物質とでイオンコンプレックスを形成
し、ラングミュア−ブロジェット法を用い前記イオンコ
ンプレックスの薄膜を形成する方法が開示されている
が、ラングミュア−ブロジェット法では、大面積の膜を
均一に形成することが困難であり、また、工業的に量産
することが難しい。
In JP-A-4-151142, a photochromic substance having an anionic group and a cationic surface-active substance are used to form an ion complex, and a Langmuir-Blodgett method is used to form a thin film of the ion complex. However, it is difficult for the Langmuir-Blodgett method to uniformly form a large-area film, and it is difficult to industrially mass-produce the film.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、アニオン性
のフォトクロミック分子の熱的安定性を向上させ、光記
録材料としての特性を向上させることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the thermal stability of anionic photochromic molecules and the characteristics of optical recording materials.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(8)の本発明により達成される。 (1)アニオン吸着能を有する無機層状結晶の熱分解物
薄膜に、アニオン性フォトクロミック分子と非極性分子
とが吸着された構成を有することを特徴とするフォトク
ロミック薄膜。 (2)前記アニオン性フォトクロミック分子がスピロピ
ラン系化合物である上記(1)のフォトクロミック薄
膜。 (3)前記無機層状結晶が、ハイドロタルサイト型化合
物である上記(1)または(2)のフォトクロミック薄
膜。 (4)前記非極性分子が芳香族炭化水素である上記
(1)ないし(3)のいずれかのフォトクロミック薄
膜。 (5)上記(1)ないし(4)のいずれかのフォトクロ
ミック薄膜を製造する方法であって、非極性溶媒にアニ
オン性フォトクロミック分子を溶解した反応液に、アニ
オン吸着能を有する無機層状結晶の熱分解物薄膜を浸漬
させて、アニオン性フォトクロミック分子と非極性分子
とを前記熱分解物薄膜に吸着させる工程を有することを
特徴とするフォトクロミック薄膜の製造方法。 (6)アニオン吸着能を有する無機層状結晶の微粒子の
水分散液を膜状化して乾燥した後、熱処理することによ
り、前記熱分解物薄膜を形成する上記(5)のフォトク
ロミック薄膜の製造方法。 (7)前記水分散液の濃度が0.1〜5重量%である上
記(6)のフォトクロミック薄膜の製造方法。 (8)前記熱処理として、熱分解物薄膜を400〜60
0℃に0.1〜5時間保持する上記(6)または(7)
のフォトクロミック薄膜の製造方法。
These objects are achieved by the present invention described in (1) to (8) below. (1) A photochromic thin film having a structure in which an anionic photochromic molecule and a nonpolar molecule are adsorbed on a thermally decomposed substance thin film of an inorganic layered crystal having anion adsorption capability. (2) The photochromic thin film according to (1) above, wherein the anionic photochromic molecule is a spiropyran compound. (3) The photochromic thin film according to (1) or (2), wherein the inorganic layered crystal is a hydrotalcite type compound. (4) The photochromic thin film according to any one of (1) to (3) above, wherein the non-polar molecule is an aromatic hydrocarbon. (5) A method for producing the photochromic thin film according to any one of (1) to (4) above, wherein the reaction liquid in which anionic photochromic molecules are dissolved in a nonpolar solvent is used to heat an inorganic layered crystal having anion adsorption ability. A method for producing a photochromic thin film, comprising a step of immersing a thin film of a decomposed substance so that an anionic photochromic molecule and a nonpolar molecule are adsorbed to the thin film of the thermally decomposed substance. (6) The method for producing a photochromic thin film according to the above (5), wherein an aqueous dispersion of fine particles of inorganic layered crystals having anion adsorption ability is formed into a film, dried, and then heat-treated to form the thermally decomposed product thin film. (7) The method for producing a photochromic thin film according to (6) above, wherein the concentration of the aqueous dispersion is 0.1 to 5% by weight. (8) As the heat treatment, a pyrolysate thin film of 400 to 60 is used.
The above (6) or (7), which is maintained at 0 ° C. for 0.1 to 5 hours.
Method for manufacturing photochromic thin film of.

【0010】[0010]

【作用および効果】本発明では、ハイドロタルサイト型
化合物等のアニオン吸着能を有する無機層状結晶の熱分
解物薄膜に、アニオン性スピロピラン系化合物等のアニ
オン性フォトクロミック分子と、芳香族炭化水素等の非
極性分子とが吸着される。ハイドロタルサイト型化合物
にはアニオン性スピロピラン系化合物を吸着することが
できるが、単独吸着ではフォトクロミズムは発現しな
い。しかし、アニオン性スピロピラン系化合物と非極性
分子とを共吸着させることによりフォトクロミズムが発
現し、しかも、着色体の熱安定性が著しく良好となる。
この場合、非極性分子は、アニオン性フォトクロミック
分子の溶媒として用いられるものである。
In the present invention, the thermal decomposition product thin film of an inorganic layered crystal having an anion adsorption ability such as a hydrotalcite type compound is provided with an anionic photochromic molecule such as an anionic spiropyran compound and an aromatic hydrocarbon or the like. Non-polar molecules are adsorbed. An anionic spiropyran-based compound can be adsorbed on the hydrotalcite-type compound, but photochromism is not exhibited by single adsorption. However, by co-adsorbing the anionic spiropyran-based compound and the nonpolar molecule, photochromism is exhibited, and the thermal stability of the colored body is remarkably improved.
In this case, the non-polar molecule is used as a solvent for the anionic photochromic molecule.

【0011】非極性分子と共吸着することによりフォト
クロミズムが発現するのは、共吸着によりアニオン性ス
ピロピラン系化合物の可動性が増加して、光による特性
変化に可逆性が生じるためと考えられる。
The reason why photochromism is exhibited by coadsorption with a non-polar molecule is considered to be that the mobility of the anionic spiropyran-based compound is increased by coadsorption and reversibility of the characteristic change due to light occurs.

【0012】フォトクロミック分子が吸着される無機層
状結晶の熱分解物は薄膜状であり、ハイドロタルサイト
型化合物を用いれば透明度の高い薄膜となるため、フォ
トクロミック分子の作用が阻害されず、極めて良好なS
/Nおよびコントラストが得られる。
The thermal decomposition product of the inorganic layered crystal on which the photochromic molecule is adsorbed is in the form of a thin film, and if a hydrotalcite type compound is used, it becomes a highly transparent thin film, so that the action of the photochromic molecule is not hindered and it is extremely excellent. S
/ N and contrast are obtained.

【0013】[0013]

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。本発明のフォトクロミック薄膜は、アニオ
ン吸着能を有する無機層状結晶の熱分解物薄膜に、アニ
オン性フォトクロミック分子と非極性分子とが吸着され
た構成を有する。
Specific Structure The specific structure of the present invention will be described in detail below. The photochromic thin film of the present invention has a structure in which an anionic photochromic molecule and a non-polar molecule are adsorbed on a thermal decomposition product thin film of an inorganic layered crystal having anion adsorption ability.

【0014】本発明で用いるアニオン吸着能を有する無
機層状結晶としては、特にハイドロタルサイト型化合物
が好ましい。
As the inorganic layered crystal having an anion adsorption ability used in the present invention, a hydrotalcite type compound is particularly preferable.

【0015】ハイドロタルサイト型化合物は、MgO6
やZnO6 などとAlO6 とからなる八面体シートで構
成される粘土鉱物であり、Mg2+、Zn2+等がAl3+
置換されることによって、層状骨格がカチオン性を帯び
ている。このため、層間に無機アニオンやアニオン性有
機分子を取り込むことができる。ハイドロタルサイト型
化合物は、例えば「表面 vol.30,No.7,598-607,(1992)
」などに記載されている。
The hydrotalcite type compound is MgO 6
It is a clay mineral composed of an octahedral sheet consisting of AlO 6 and ZnO 6 and the like, and the layered skeleton is cationic by substituting Al 3+ for Mg 2+ , Zn 2+ and the like. . Therefore, an inorganic anion or anionic organic molecule can be incorporated between the layers. Hydrotalcite type compounds include, for example, “Surface vol.30, No.7, 598-607, (1992)
, Etc.

【0016】本発明で用いるハイドロタルサイト型化合
物は特に限定されないが、通常、マグネシウム−アルミ
ニウムハイドロタルサイト型化合物が好ましい。マグネ
シウム−アルミニウムハイドロタルサイト型化合物は、
層間に炭酸イオンが挿入されている場合、{Mg1-x
x (OH)2 }(CO3x/2 (通常、xは0.2〜
0.33)}で表わされる。層間にイオンが挿入されて
いる場合のマグネシウム−アルミニウムハイドロタルサ
イト型化合物の単位層の構造は、下記化1で表わされ
る。
The hydrotalcite type compound used in the present invention is not particularly limited, but a magnesium-aluminum hydrotalcite type compound is usually preferable. The magnesium-aluminum hydrotalcite type compound is
When carbonate ions are inserted between layers, {Mg 1-x A
l x (OH) 2 } (CO 3 ) x / 2 (usually x is 0.2 to
0.33)}. The structure of the unit layer of the magnesium-aluminum hydrotalcite-type compound when ions are inserted between the layers is represented by the following chemical formula 1.

【0017】[0017]

【化1】 [Chemical 1]

【0018】アニオン性フォトクロミック分子は、アゾ
色素やインディゴ色素等のシス−トランス異性型、フル
ギド等の閉環反応型、スピロピラン系化合物等の開環反
応型などから選択することができるが、上述したように
フォトクロミック特性が良好であることから、スピロピ
ラン系化合物を用いることが好ましい。
The anionic photochromic molecule can be selected from cis-trans isomers such as azo dyes and indigo dyes, ring-closing reaction types such as fulgide, ring-opening reaction types such as spiropyran compounds, and the like. It is preferable to use a spiropyran-based compound because of its excellent photochromic properties.

【0019】スピロピラン系化合物としては、下記化2
に示される一般式で表わされるスピロベンゾピラン系化
合物が好ましい。
As the spiropyran compound,
The spirobenzopyran compound represented by the general formula shown in is preferable.

【0020】[0020]

【化2】 [Chemical 2]

【0021】上記化2において、X、R1 、R2 および
3 は、例えば、水素原子、ハロゲン原子、スルホン
基、カルボキシル基、リン酸基、ニトロ基、水酸基、ア
ルキル基、アルキルカルボニル基、アルキルスルホニル
基、アルキルオキシ基、アルキルカルボニルオキシ基等
から適宜選択することができ、X、R1 、R2 およびR
3 のうち少なくとも一つをアニオン性を示す基とすれば
よい。前記アルキル基としては、炭素数が1〜5程度の
ものが好ましい。また、アルキル基は、スルホン基、カ
ルボキシル基、リン酸基、ニトロ基、水酸基、アミノ基
等の置換基を有していてもよく、水素原子の一部または
全部がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、ス
ルホン基は、トリエチルアミン等のアミンと塩を形成し
ていてもよい。
In the above chemical formula 2, X, R 1 , R 2 and R 3 are, for example, hydrogen atom, halogen atom, sulfone group, carboxyl group, phosphoric acid group, nitro group, hydroxyl group, alkyl group, alkylcarbonyl group, It can be appropriately selected from an alkylsulfonyl group, an alkyloxy group, an alkylcarbonyloxy group and the like, and X, R 1 , R 2 and R
At least one of the three may be an anionic group. The alkyl group preferably has about 1 to 5 carbon atoms. The alkyl group may have a substituent such as a sulfone group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, a nitro group, a hydroxyl group, an amino group, etc., and a part or all of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom. Good. Further, the sulfone group may form a salt with an amine such as triethylamine.

【0022】具体的には、アニオン性を与える基、例え
ばスルホン基、カルボキシル基またはリン酸基、あるい
はこれらを有する基を、X、R1 、R2 およびR3 の少
なくとも1箇所に有する化合物を用いればよい。下記表
1に具体的化合物例を示す。
Specifically, a compound having an anionic property-imparting group, for example, a sulfone group, a carboxyl group or a phosphoric acid group, or a group having these groups at at least one position of X, R 1 , R 2 and R 3 is used. You can use it. Specific compound examples are shown in Table 1 below.

【0023】[0023]

【表1】 [Table 1]

【0024】非極性分子は、アニオン性フォトクロミッ
ク分子を吸着させる際の溶媒であり、アニオン性フォト
クロミック分子を吸着する際に共に吸着される。用いる
非極性分子は特に限定されないが、芳香族炭化水素やそ
の他の環状化合物、例えばベンゼン、トルエン、キシレ
ン、シクロヘキサンなど、あるいは、常温で液体の脂肪
族炭化水素、これらのハロゲン化物、アセトンなどのケ
トン類、テトラヒドロフラン等から選択することが好ま
しい。
The non-polar molecule is a solvent when adsorbing the anionic photochromic molecule, and is adsorbed together when adsorbing the anionic photochromic molecule. The non-polar molecule to be used is not particularly limited, but aromatic hydrocarbons and other cyclic compounds such as benzene, toluene, xylene, cyclohexane, etc., or aliphatic hydrocarbons that are liquid at room temperature, their halides, ketones such as acetone, etc. It is preferable to select from the group, tetrahydrofuran and the like.

【0025】本発明のフォトクロミック薄膜の好ましい
製造方法を、無機層状結晶としてハイドロタルサイト型
化合物を用いた場合について説明する。この方法では、
まず、非極性溶媒にアニオン性フォトクロミック分子を
溶解して、反応液を調製する。次いで、ハイドロタルサ
イト型化合物の熱分解物薄膜を前記反応液に浸漬する。
A preferred method for producing the photochromic thin film of the present invention will be described using a hydrotalcite type compound as the inorganic layered crystal. in this way,
First, an anionic photochromic molecule is dissolved in a nonpolar solvent to prepare a reaction solution. Next, the thermally decomposed substance thin film of the hydrotalcite type compound is immersed in the reaction solution.

【0026】熱分解物薄膜は、ハイドロタルサイト型化
合物の微粒子の水分散液を薄膜化して乾燥した後、熱処
理を施すことにより製造する。
The thermal decomposition product thin film is produced by forming an aqueous dispersion of fine particles of a hydrotalcite type compound into a thin film, drying it, and then subjecting it to heat treatment.

【0027】前記水分散液の濃度は、0.1〜5重量%
とすることが好ましい。濃度を前記範囲とすることによ
り、大面積の膜を割れなく形成することができる。濃度
が前記範囲未満となると均一な膜状化が難しくなり、前
記範囲を超えると乾燥時に薄膜に割れが頻発する。
The concentration of the aqueous dispersion is 0.1 to 5% by weight.
It is preferable that By setting the concentration within the above range, a large-area film can be formed without cracking. When the concentration is less than the above range, it is difficult to form a uniform film, and when the concentration is more than the above range, cracking frequently occurs in the thin film during drying.

【0028】水分散液を膜状化するためには、均質に膜
状化できる方法、例えばディップコート法、スピンコー
ト法、キャスト法などを用いて基板上に塗布する方法を
用いればよい。この場合の基板の材質としては、ガラス
やセラミックス、樹脂等から適宜選択すればよいが、膜
状化後に熱処理を施すので、耐熱性の材質を用いること
が好ましい。
In order to form the aqueous dispersion into a film, it is possible to use a method capable of forming a uniform film, for example, a method of coating on a substrate using a dip coating method, a spin coating method, a casting method or the like. The material of the substrate in this case may be appropriately selected from glass, ceramics, resin and the like, but it is preferable to use a heat resistant material because heat treatment is performed after the film formation.

【0029】薄膜の厚さは0.1μm 以上とすることが
好ましい。厚さが0.1μm 未満の均質な膜を形成する
ことは困難である。薄膜の厚さの上限は特にないが、通
常、100μm 以下とする。膜を厚くすればアニオン性
フォトクロミック分子の吸着量も増えるが、膜を厚くし
てしかも大面積にした場合には、膜に割れが発生しやす
い。このため膜を厚くする必要のある場合には、膜を面
積の小さな単位に区分して割れを防ぐことが好ましい。
具体的には、例えば光ディスクなどに適用する場合に
は、基板に同心円状やスパイラル状のグルーブを設け、
このグルーブ内に薄膜を形成することが好ましい。ま
た、画像等の表示パネルに適用する場合には、基板上に
画素ごとに矩形や円形等の凹部を設け、各凹部内に薄膜
を形成することが好ましい。
The thickness of the thin film is preferably 0.1 μm or more. It is difficult to form a homogeneous film having a thickness of less than 0.1 μm. There is no particular upper limit on the thickness of the thin film, but it is usually 100 μm or less. The thicker the film, the more the amount of the anionic photochromic molecules adsorbed, but when the film is thicker and has a larger area, the film is likely to crack. Therefore, when it is necessary to increase the thickness of the film, it is preferable to divide the film into units of small area to prevent cracking.
Specifically, for example, when applied to an optical disc, the substrate is provided with concentric or spiral grooves,
It is preferable to form a thin film in this groove. Further, when applied to a display panel for images and the like, it is preferable to provide a rectangular or circular concave portion for each pixel on the substrate and form a thin film in each concave portion.

【0030】上記のようにして形成された薄膜は、ハイ
ドロタルサイト型化合物の製造方法によっても異なる
が、ハイドロタルサイト型化合物をホスト種とし、その
層間に炭酸イオン等のゲスト種が吸着している層間化合
物からなる。
The thin film formed as described above varies depending on the method for producing the hydrotalcite-type compound, but the hydrotalcite-type compound is used as the host species, and guest species such as carbonate ions are adsorbed between the layers. It consists of intercalation compounds.

【0031】このようにして形成された薄膜に熱処理を
施し、炭酸イオン等のゲスト種の少なくとも一部を排出
する。この場合の熱処理条件は、400〜600℃で
0.1〜5時間程度とすることが好ましい。処理温度が
低すぎたり処理時間が短すぎるとゲスト種の排出が不十
分となり、フォトクロミック分子の吸着が困難となるこ
とがある。処理温度が高すぎたり処理時間が長すぎる
と、薄膜や基板に応力が発生することがあり、薄膜が割
れたり剥離したりするおそれがある。また、基板の材料
が限定されてしまう。
The thin film thus formed is heat-treated to discharge at least a part of guest species such as carbonate ions. In this case, the heat treatment condition is preferably 400 to 600 ° C. and about 0.1 to 5 hours. If the treatment temperature is too low or the treatment time is too short, the guest species may not be sufficiently discharged, and it may be difficult to adsorb the photochromic molecule. If the treatment temperature is too high or the treatment time is too long, stress may occur in the thin film or the substrate, and the thin film may be cracked or peeled off. In addition, the material of the substrate is limited.

【0032】このような熱処理を施した薄膜中では、ハ
イドロタルサイト型化合物はゲスト種の少なくとも一部
を失う他、熱分解により構造の一部が変化した熱分解物
となる。ハイドロタルサイト型化合物が熱分解し、構造
が変化していることは、X線回折法により確認すること
ができる。具体的には、層状結晶の層間隔が縮まってい
ることが認められ、また、ハイドロタルサイト型化合物
のピークが消失し、岩塩型化合物に変化したことを示唆
するピークが出現する。
In the thin film subjected to such heat treatment, the hydrotalcite type compound loses at least a part of the guest species and becomes a pyrolyzed product in which a part of the structure is changed by thermal decomposition. The fact that the hydrotalcite-type compound is thermally decomposed and the structure is changed can be confirmed by an X-ray diffraction method. Specifically, it is recognized that the layer spacing of the layered crystal is narrowed, and the peak of the hydrotalcite type compound disappears, and a peak suggesting that it has changed to a rock salt type compound appears.

【0033】熱処理により得られた熱分解物薄膜を、非
極性溶媒にアニオン性フォトクロミック分子を溶解した
反応液中に浸漬して保持し、アニオン性フォトクロミッ
ク分子と溶媒構成分子とを熱分解物薄膜に吸着する。こ
のときの反応液の温度は0〜80℃程度とすることが好
ましく、保持時間は0.1〜10時間程度とすることが
好ましい。また、反応は不活性ガス雰囲気下で行なうこ
とが好ましい。なお、反応液の濃度は特に限定されず、
安定して溶解する範囲内に適宜設定すればよい。
The thermally decomposed product thin film obtained by the heat treatment is immersed and held in a reaction solution in which an anionic photochromic molecule is dissolved in a nonpolar solvent, and the anionic photochromic molecule and the solvent constituent molecule are formed into a thermally decomposed product thin film. Adsorb. The temperature of the reaction liquid at this time is preferably about 0 to 80 ° C., and the holding time is preferably about 0.1 to 10 hours. Further, the reaction is preferably performed in an inert gas atmosphere. The concentration of the reaction solution is not particularly limited,
It may be appropriately set within the range of stable dissolution.

【0034】本発明のフォトクロミック薄膜は、ハイド
ロタルサイト型化合物の熱分解物を主成分とするため透
明度が高い。具体的には、フォトクロミック分子および
非極性分子を吸着しない状態において、可視域(波長4
00〜800nm程度)における光学密度を1000cm-1
以下とすることができる。
The photochromic thin film of the present invention has high transparency because it contains a thermal decomposition product of a hydrotalcite type compound as a main component. Specifically, it is in the visible range (wavelength 4
Optical density in the range of 0 to 800 nm) is 1000 cm -1
It can be:

【0035】アニオン吸着能を有する無機層状結晶、ア
ニオン性フォトクロミック分子、非極性分子は、常法に
従って製造すればよく、あるいは市販のものを用いても
よい。
The inorganic layered crystal having anion adsorption ability, the anionic photochromic molecule, and the nonpolar molecule may be produced according to a conventional method, or commercially available ones may be used.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明
をさらに詳細に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below by showing specific examples of the present invention.

【0037】下記A液とB液とを準備した。 A液:NaOH8.0g とNa2 CO3 0.53g とを
1リットルの蒸留水に溶解した溶液 B液:Mg(NO32 2.60g とAl(NO33
1.60g とを50mlの蒸留水に溶解した溶液
The following solutions A and B were prepared. Solution A: a solution prepared by dissolving 8.0 g of NaOH and 0.53 g of Na 2 CO 3 in 1 liter of distilled water Solution B: 2.60 g of Mg (NO 3 ) 2 and Al (NO 3 ) 3
A solution of 1.60 g dissolved in 50 ml distilled water

【0038】常温でA液にB液を加えて2時間攪拌し、
白色の沈殿を得た。遠心分離機により沈殿と溶媒とを分
離し、沈殿をA液と同組成の液で3回洗浄した。さらに
蒸留水で3回洗浄した後、水を分離し、炭酸イオンを層
間に取り入れているマグネシウム−アルミニウムハイド
ロタルサイト型化合物微粒子を含むゼリー状の固形物を
得た。この固形物中のハイドロタルサイト型化合物の含
有率を乾燥法(80℃で6時間乾燥後に秤量)により測
定したところ、9重量%であった。
Solution B was added to solution A at room temperature and stirred for 2 hours,
A white precipitate was obtained. The precipitate and the solvent were separated by a centrifuge, and the precipitate was washed 3 times with a solution having the same composition as solution A. Further, after washing three times with distilled water, the water was separated to obtain a jelly-like solid containing magnesium-aluminum hydrotalcite-type compound particles in which carbonate ions were incorporated between the layers. The content of the hydrotalcite-type compound in this solid was measured by a drying method (weighing after drying at 80 ° C. for 6 hours), and it was 9% by weight.

【0039】次に、上記固形物を用いてハイドロタルサ
イト型化合物の1重量%水分散液を調製し、ディップコ
ート法により清浄なガラス基板上に塗布し、60℃で5
時間乾燥させたところ、厚さ約2μm の透明な連続薄膜
が得られた。波長400nmにおけるこの薄膜の光学密度
は、100cm-1であった。X線回折の結果、このときの
層間隔は8A であった。なお、可視光の吸収は400nm
で最大であった。膜厚は段差計(DekTak)により、光学
密度はVIS-UV分光光度計により求めた。
Next, a 1% by weight aqueous dispersion of a hydrotalcite type compound was prepared using the above solid, and was applied onto a clean glass substrate by the dip coating method, and then the solution was applied at 60 ° C. for 5 hours.
When dried for a time, a transparent continuous thin film having a thickness of about 2 μm was obtained. The optical density of this thin film at a wavelength of 400 nm was 100 cm -1 . As a result of X-ray diffraction, the layer spacing at this time was 8A. The absorption of visible light is 400 nm
Was the largest. The film thickness was determined by a step meter (DekTak), and the optical density was determined by a VIS-UV spectrophotometer.

【0040】この薄膜を450℃で3時間熱処理したと
ころ、透明性はほぼ維持され、厚さの変化も認められ
ず、基板から剥離することもなかった。熱処理後の薄膜
の400nmにおける光学密度は200cm-1であった。熱
処理後にX線回折を行なった結果、炭酸イオンが脱離し
て熱分解し、岩塩型のマグネシウム−アルミニウム酸化
物(Mg0.7 Al0.31.15)に変化していることと、
層間隔が4A であることがわかった。
When this thin film was heat-treated at 450 ° C. for 3 hours, transparency was almost maintained, no change in thickness was observed, and no peeling from the substrate was observed. The optical density of the thin film after heat treatment at 400 nm was 200 cm -1 . As a result of performing X-ray diffraction after the heat treatment, carbonate ions were desorbed and thermally decomposed, and changed to rock salt type magnesium-aluminum oxide (Mg 0.7 Al 0.3 O 1.15 ).
The layer spacing was found to be 4A.

【0041】熱処理後の薄膜をスピロベンゾピラン系化
合物{上記化2において、XがH、R1 が−(CH2
3 SO3 H・N(C253 、R2 がNO2 、R3
Hである化合物(日本感光色素製SP−150)}のト
ルエン溶液(0.2mM)に浸漬し、窒素雰囲気下20
℃で1時間保持した後、乾燥した。このトルエン溶液は
透明であった。乾燥後の薄膜は淡いピンク色を呈してお
り、薄膜の吸収スペクトルを測定したところ、350nm
付近に大きな吸収が見られ、SP−150が主に消色体
として薄膜に吸着されていることが推定された。また、
X線回折の結果、このときの層間隔は4A であった。
The thin film after the heat treatment was formed into a spirobenzopyran compound (in the above Chemical Formula 2, X is H and R 1 is-(CH 2 ).
3 SO 3 H.N (C 2 H 5 ) 3 , R 2 is NO 2 , and R 3 is a compound (SP-150 manufactured by Nippon Senshoku Co., Ltd.) in which the compound is immersed in a toluene solution (0.2 mM), and then nitrogen is added. Under the atmosphere 20
After being kept at ℃ for 1 hour, it was dried. This toluene solution was transparent. The thin film after drying has a pale pink color. When the absorption spectrum of the thin film was measured, it was 350 nm.
Large absorption was observed in the vicinity, and it was estimated that SP-150 was mainly adsorbed on the thin film as a decolorizer. Also,
As a result of X-ray diffraction, the layer spacing at this time was 4A.

【0042】この薄膜に254nmのUV光を5分間照射
したところ濃いピンク色に変化し、分光測定では540
nm付近の吸収の増加が見られ、明確なフォトクロミズム
が確認された。そして、545nmの可視光(10mmW/
cm2 )を5分間照射したところ、ほぼ透明に変化した。
そして、これらの状態が可逆的であることが確認され
た。なお、濃いピンク色の状態およびほぼ透明な状態
は、それぞれ3時間以上にわたり安定であった。
When this thin film was irradiated with UV light of 254 nm for 5 minutes, it changed into a deep pink color, and it was 540 in spectroscopic measurement.
An increase in absorption around nm was observed, confirming clear photochromism. And visible light of 545 nm (10 mmW /
When it was irradiated with cm 2 for 5 minutes, it became almost transparent.
And it was confirmed that these states were reversible. The dark pink state and the almost transparent state were stable for 3 hours or more.

【0043】比較のために、SP−150を極性溶媒で
あるエタノールに溶解して反応液を調製し、その他は上
記と同様にして浸漬し、乾燥したところ、乾燥後および
UV光照射後のいずれにおいても薄膜はほぼ透明であ
り、乾燥後の350nm付近の吸収およびUV光照射後の
540nm付近の吸収は認められなかった。また、反応液
の溶媒を水とした場合には、反応液は赤色であり、反応
液に浸漬後、乾燥した薄膜も赤色で、SP−150が主
に着色体として薄膜中に吸着していると考えられた。し
かし、可視光を照射した場合に薄膜の色は変化せず、フ
ォトクロミズムは認められなかった。
For comparison, SP-150 was dissolved in ethanol, which is a polar solvent, to prepare a reaction solution, which was otherwise immersed and dried in the same manner as described above. Either after drying or after irradiation with UV light. The thin film was almost transparent, and neither absorption around 350 nm after drying nor absorption around 540 nm after UV irradiation was observed. Further, when the solvent of the reaction liquid is water, the reaction liquid is red, and the thin film dried after being immersed in the reaction liquid is also red, and SP-150 is mainly adsorbed in the thin film as a coloring material. It was considered. However, the color of the thin film did not change when exposed to visible light, and no photochromism was observed.

【0044】以上の実施例の結果から、本発明の効果が
明らかである。
From the results of the above examples, the effect of the present invention is clear.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年8月25日[Submission date] August 25, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0010】[0010]

【作用および効果】本発明では、ハイドロタルサイト型
化合物等のアニオン吸着能を有する無機層状結晶の熱分
解物薄膜に、アニオン性スピロピラン系化合物等のアニ
オン性フォトクロミック分子と、芳香族炭化水素等の非
極性分子とが吸着される。ハイドロタルサイト型化合物
にはアニオン性スピロピラン系化合物を吸着することが
できるが、単独吸着ではフォトクロミズムは明確でな
い。しかし、アニオン性スピロピラン系化合物と非極性
分子とを共吸着させることによりフォトクロミズムが明
確に発現し、しかも、着色体の熱安定性が著しく良好と
なる。この場合、非極性分子は、アニオン性フォトクロ
ミック分子の溶媒として用いられるものである。
In the present invention, the thermal decomposition product thin film of an inorganic layered crystal having an anion adsorption ability such as a hydrotalcite type compound is provided with an anionic photochromic molecule such as an anionic spiropyran compound and an aromatic hydrocarbon or the like. Non-polar molecules are adsorbed. An anionic spiropyran-based compound can be adsorbed on the hydrotalcite-type compound, but the photochromism is not clear when adsorbed alone. However, by co-adsorbing the anionic spiropyran-based compound and the nonpolar molecule, photochromism is clearly expressed, and moreover, the thermal stability of the colored body is remarkably improved. In this case, the non-polar molecule is used as a solvent for the anionic photochromic molecule.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0042[Correction target item name] 0042

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0042】この薄膜に254nmのUV光を5分間照
射したところ濃いピンク色に変化し、分光測定では54
0nm付近の吸収の増加が見られ、明確なフォトクロミ
ズムが確認された。そして、545nmの可視光(10
mW/cm)を5分間照射したところ、ほぼ透明に変
化した。そして、これらの状態が可逆的であることが確
認された。なお、濃いピンク色の状態およびほぼ透明な
状態は、それぞれ3時間以上にわたり安定であった。
When this thin film was irradiated with UV light of 254 nm for 5 minutes, it changed into a deep pink color, which was 54 in spectroscopic measurement.
An increase in absorption near 0 nm was observed, and clear photochromism was confirmed. Then, visible light of 545 nm (10
When it was irradiated with mW / cm 2 for 5 minutes, it became almost transparent. And it was confirmed that these states were reversible. The dark pink state and the almost transparent state were stable for 3 hours or more.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0043[Correction target item name] 0043

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0043】比較のために、SP−150を極性溶媒で
あるエタノールに溶解して反応液を調製し、その他は上
記と同様にして浸漬し、乾燥したところ、乾燥後および
UV光照射後のいずれにおいても薄膜はほぼ透明であ
り、乾燥後の350nm付近の吸収およびUV光照射後
の540nm付近の吸収は認められなかった。また、反
応液の溶媒を水とした場合には、反応液は赤色であり、
反応液に浸漬後、乾燥した薄膜は黄色で、SP−150
が主に消色体として薄膜中に吸着していると考えられ
た。しかし、UV光を照射した場合に薄膜の色はあまり
変化せず、明確なフォトクロミズムは認められなかっ
た。
For comparison, SP-150 was dissolved in ethanol, which is a polar solvent, to prepare a reaction solution, which was otherwise immersed and dried in the same manner as described above. Either after drying or after irradiation with UV light. In the above, the thin film was almost transparent, and neither absorption around 350 nm after drying nor absorption around 540 nm after UV light irradiation was observed. Also, when the solvent of the reaction solution is water, the reaction solution is red,
After soaking in the reaction solution, the dried thin film is yellow and has SP-150
It is thought that is mainly adsorbed in the thin film as a decolorized substance. However, the color of the thin film did not change much when irradiated with UV light, and no clear photochromism was observed.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アニオン吸着能を有する無機層状結晶の
熱分解物薄膜に、アニオン性フォトクロミック分子と非
極性分子とが吸着された構成を有することを特徴とする
フォトクロミック薄膜。
1. A photochromic thin film having a structure in which an anionic photochromic molecule and a non-polar molecule are adsorbed on a thermally decomposed substance thin film of an inorganic layered crystal having an anion adsorption ability.
【請求項2】 前記アニオン性フォトクロミック分子が
スピロピラン系化合物である請求項1のフォトクロミッ
ク薄膜。
2. The photochromic thin film according to claim 1, wherein the anionic photochromic molecule is a spiropyran compound.
【請求項3】 前記無機層状結晶が、ハイドロタルサイ
ト型化合物である請求項1または2のフォトクロミック
薄膜。
3. The photochromic thin film according to claim 1, wherein the inorganic layered crystal is a hydrotalcite type compound.
【請求項4】 前記非極性分子が芳香族炭化水素である
請求項1ないし3のいずれかのフォトクロミック薄膜。
4. The photochromic thin film according to claim 1, wherein the non-polar molecule is an aromatic hydrocarbon.
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかのフォトク
ロミック薄膜を製造する方法であって、非極性溶媒にア
ニオン性フォトクロミック分子を溶解した反応液に、ア
ニオン吸着能を有する無機層状結晶の熱分解物薄膜を浸
漬させて、アニオン性フォトクロミック分子と非極性分
子とを前記熱分解物薄膜に吸着させる工程を有すること
を特徴とするフォトクロミック薄膜の製造方法。
5. The method for producing the photochromic thin film according to claim 1, wherein the reaction liquid in which anionic photochromic molecules are dissolved in a nonpolar solvent is thermally decomposed to form an inorganic layered crystal having anion adsorption ability. 1. A method for producing a photochromic thin film, which comprises a step of immersing a thin film of a chemical substance so that an anionic photochromic molecule and a nonpolar molecule are adsorbed to the thermal decomposition substance thin film.
【請求項6】 アニオン吸着能を有する無機層状結晶の
微粒子の水分散液を膜状化して乾燥した後、熱処理する
ことにより、前記熱分解物薄膜を形成する請求項5のフ
ォトクロミック薄膜の製造方法。
6. The method for producing a photochromic thin film according to claim 5, wherein the thermal decomposition product thin film is formed by forming an aqueous dispersion of fine particles of inorganic layered crystals having anion adsorption ability into a film, drying the film, and then heat treating the film. .
【請求項7】 前記水分散液の濃度が0.1〜5重量%
である請求項6のフォトクロミック薄膜の製造方法。
7. The concentration of the aqueous dispersion is 0.1 to 5% by weight.
7. The method for producing a photochromic thin film according to claim 6.
【請求項8】 前記熱処理として、熱分解物薄膜を40
0〜600℃に0.1〜5時間保持する請求項6または
7のフォトクロミック薄膜の製造方法。
8. A thermally decomposed material thin film is used as the heat treatment.
The method for producing a photochromic thin film according to claim 6, which is held at 0 to 600 ° C. for 0.1 to 5 hours.
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