JPH07165848A - 非線形光学において使用可能な架橋可能ポリマー材料およびその製造方法 - Google Patents
非線形光学において使用可能な架橋可能ポリマー材料およびその製造方法Info
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Abstract
形特性と高温下における高い安定性を有するポリマーを
得る。 【構成】 非線形光学活性で架橋可能な材料であり、側
鎖にグラフト化発色団があるポリマーを含有し、この発
色団が、以下の化学式(I)に相当し: 【化1】 式中:Tはポリマー;Aは−NO2、−CN又は−C(CN)=C
(CN)2;R1はH、メチル又はエチル;R2は、CH2、C
2H4、C3H6又はC4H8であり:X=Yがアゾ 基、FがH、Gが
−C(O)−O−W又は−C(O)−O−(CH2)n−O−W、nが
2から6の整数、WがH又は二量体化基;又はX=Yがアゾ
メチン基、G、Fのいずれかが−O−W又は−R3−O−W、R3
が−O−C(O)−R4−又は−O−R4−、R4がC1からC6のア
ルキル、F、Gの残りがH、WがHまたは二量体化基のいず
れかである。
Description
ミュニケーションおよび光学信号処理において使用され
る、非線形光学活性な材料に関する。たとえば、これら
の材料は、高周波発生、周波数変換、オプティカルメモ
リー、光変調器、オプティカルアンプリファイアーなど
に使用可能である。
形光学において使用可能な種々の材料のなかで、重合有
機材料が、ガリウムひ素およびニオブ酸リチウムなどの
無機材料と比較して、競合性能を有するものである。
ない無機材料と比較すると、有機材料によって、電子集
積回路においてすでにテストして試されている技術(特
にフォトリトグラフィー)による多層光集積回路を製造
することが可能となる。この結果、光学成分の製造コス
トが低減されるものである。
機材料と比較してより容易である。さらに、状態変化の
速度がより早いので、有機材料では、無機材料と比較す
ると、信号処理がより早くなるものである。
れる場合には、有機材料によって、制御電圧を下げ、波
長と制御電場の間の相互作用の長さを減らすことが可能
となり、これによって、使用が簡便になり、インフォー
メーションの流れがより多くなるものである。
は、一般的には、フィルム形態で使用される。これら
は、光学非線形側鎖基または発色基が結合した炭素骨格
からなるものである。この材料が非線形光学活性を示す
ためには、光学非線形側鎖基が、媒体に、非対称性を与
えるように方向性を持たせなければならない。
ラス転移温度またはそれよりも少し上の範囲の温度にお
いて、加熱しながら、100V/μmオーダー以上のフィ
ルム厚さにおいて、電圧をかけて、ポリマーフィルムに
対して垂直の分極電場を使用することによって達成され
る。この材料が、ガラス転移温度よりも低い温度にまで
冷却されても、光学非線形側鎖基は、電場による方向性
を維持している。しかしながら、少しずつ光学非線形側
鎖基は、時間とともにその方向性を失い、ガラス転移温
度が低ければ低いほど、より早く方向性を失うものであ
る。ガラス転移温度は非常に高いものではないので、ポ
リマー材料は、時間と共に不安定になる非線形光学特性
を有することになる。
に上昇し、このことによってさらに、光学非線形側鎖基
の方向性緩和が促進される。この不安定性を解消するた
めに、化学結合によって方向性を持たせた後、光学非線
形側鎖基をブロックすることが試みられている。
工程において光学非線形側鎖基をブロックすることが努
められている。しかしながら、ガラス転移温度領域にお
いて、重合性と光学非線形側鎖基の方向性の双方を、電
場効果下、同時に制御することは、特に、非常に困難で
ある。さらに、得られた光学非線形側鎖基濃度は、比較
的低いものである。さらに、文献:FR−A−26307
44は、 非線形光学において使用可能なポリマー材料
を開示しており、ここで、光学非線形側鎖基は、重合化
の後、光学非線形側鎖基を分極させるため、電場におい
て達成されるポリマーの架橋により方向性を保持するも
のである。しかしながら、架橋は、重合鎖の炭素骨格間
の結合によりえられ、光学非線形側鎖基に直接関係する
化学結合によってではない。したがって、光学非線形側
鎖基の移動性は、架橋によって妨げられるが、抑制され
るものではない。
l., Makromol. Chem. Rapid Commun., 12, 63-68 (199
1) は、非線形光学活性である染料で、光架橋基を有す
るポリマーをドープすることを提案しており、これによ
って、ポリマーの光学非線形側鎖基を形成し、その2端
には同一の光架橋性基を有する。この架橋によって、光
学非線形側鎖基自身を、分極後架橋することによってブ
ロックすることが可能となるが、このシステムは、使用
するためには、効率良く利用しなければならないもので
ある。特に、得ることの可能な光学非線形側鎖基濃度
は、したがって非常に低い。S.ムラーは、非線形光学に
おいて使用可能なポリマーを開示しており、光学非線形
側鎖基は、電場による分極中に加熱することによって、
インターリンク可能である。しかしながら、得られる電
気光学係数は非常にひくいものであった。実際、仮説
(plausible hypothesis)によれば、光学非線形側鎖基
のアンカー反応は、効果的な方向性が行われる前に起こ
るものである。
Mater.、1993、5、506−510)は、トロネートHDT(ト
リイソシアネート) とある末端にヒドロキシル基およ
び他の末端にアミン官能基を有する発色団との反応によ
り得られた、非線形光学において使用可能な材料を開示
している。この発色団は、トロネートHDTと混合され、
50℃に加熱することによって、アミン官能基とトロネ
ートHDTのあるイソシアネート基とが反応し、フィルム
を形成可能なオリゴマーを与えるものである。このフィ
ルムは次いで、発色団の分極を行うために電場をかける
間、75℃で加熱される。これによって、発色団のヒド
ロキシル基とトロネートHDTののこりのイソシアネート
基が反応して、フィルム材料の架橋を行うものである。
しかしながら得られた材料は、劣った電気光学係数を有
するものである。
は、特に、光学非線形側鎖基の十分な濃度を有する、非
線形光学において使用可能で、良好な非線形特性と高温
下における高い安定性を有するポリマーを得るために、
光学非線形側鎖基に方向性を与えた後、光学非線形側鎖
基を安定化させることである。本発明の主題は、非線形
光学活性で架橋可能な材料であって、この材料は、非線
形光学活性で、分極電場の効果において方向性を有する
ことが可能である、側鎖にグラフト化発色団があるポリ
マーを含有し、前記発色団が、架橋によって発色団の方
向性を安定化するためのアンカー官能基を含有する、架
橋可能な材料において、前記発色団が、以下の化学式
(I)に相当し:
O2、−CN、または−C(CN)=C(CN)2基であり;R
1は、水素原子またはメチルまたはエチル基であり;R2
は、CH2、C2H4、C3H6またはC4H8基であり、および:X=
Y が、アゾ基であり(XおよびYが共に窒素原子であ
り)、Fが、水素原子であり、Gが、基−C(O)−O−Wま
たは基−C(O)−O−(CH2)n−O−W であり、nが、2
から6の整数であり、Wが、水素原子または二量体化基
であり、Gが、上記アンカー官能基を構成するか、また
は、X=Yが、アゾメチン基であり(XがCH基であり、Yが
窒素原子であるか、Xが窒素原子であり、YがCH基であ
り)、F が、基−O−Wまたは−R3−O−Wであり、ここ
で、Wが、水素原子または二量体化基であり、R3が、基
−O−C(O)−R4−または基−O−R4−であり、ここで、
R4がC1からC6のアルキル基であり、Gが、水素原子であ
り、Fが、上記アンカー官能基を構成するか、または、X
=Yが、アゾメチン基であり(XがCH基であり、Yが窒素
原子であるか、Xが窒素原子であり、YがCH基であり)、
Gが、基−O−Wまたは−R3−O−Wであり、ここで、W
が、水素原子または二量体化基であり、R3が、基−O−C
(O)−R4−または基−O−R4−であり、ここで、R4がC1
からC6のアルキル基であり、Fが、水素原子であり、G
が、上記アンカー官能基を構成するか、のいずれかであ
り、前記材料が、さらに、架橋中、発色団が有するアン
カー官能基にそれ自身結合可能な、少なくとも1つの相
補的なアンカー官能基を含有することを特徴とする、架
橋可能な材料である。
れるものであり、これらは次いで、熱化学または光化学
架橋によって、方向性づけられた位置において、発色団
のアンカー官能基を相補的な官能基と結合させることに
よって、ブロックされるものである。得られたポリマー
材料は、優れた電気光学係数を有し、その光学特性は、
高温において非常に安定したものである。
ー材料である。本発明の優位な実施態様によれば、X=Y
が、 アゾメチン基であり、Fが、基−R3−O−Wであり、
ここで、R3が、基−O−R4である。本発明の他の優位な
実施態様によれば、X=Yが、アゾメチン基であり、 G
が、基−R3−O−Wであり、ここで、R3が、基−O−C
(O)−R4である。発色団からなるポリマーユニット
は、アクリレートまたはメタクリレート系、またはスチ
レン系、α−ハロアクリレート系、ケトン系、またはビ
ニルエーテル系から選択される。特に、発色団からなる
ポリマーユニットは、以下の化学式のうちの1つを有
し、
原子またはメチル基であり、ONLGは発色団を示す。
このポリマーは、発色団からなるユニットの他に、少な
くとも1つのさらなるユニットを含有し、発色団からな
るユニットが、ポリマーのユニットの10と50%の間
のモル比を示す。これらのさらなるユニットが、アクリ
レートまたはメタクリレート系から、スチレン系から、
ビニルエステル系から、ビニルエーテル系から、または
ビニルカーボネート系から選択される。
カー官能基からなる。さらに、これらのさらなるユニッ
トは、材料の光学特性を決定するために、発色団の濃度
を調節し、材料の熱化学特性を調節するのに役立つもの
である。相補的アンカー官能基は、さらなる分子により
有され、発色団を有するポリマーと混合され、これらの
さらなる分子が、相補的アンカー官能基を含有する1つ
のユニットを有する重合分子であるか、または、これら
のさらなる分子が各々、好ましくはC1からC10アリール
またはアルキル基である、2つの相補的アンカー官能基
を有する、好ましくは同一の2つの相補的アンカー官能
基を有する分子である。
色団のアンカー官能基を構成し、−COOH基であり、相補
的アンカー官能基が、イソシアネート、エポキシド、ヒ
ドロキシルまたは−SH基である。架橋反応は次いで、分
極電場をかける間中、加熱によって、誘発される。この
実施態様においては、ポリマーが、優位には、発色団を
含有するユニット以外に、少なくとも1つの、化学式
(III):
子またはメチル基であり、mが、1から6の整数であ
る、で表わされるユニットを含有する。本発明の第2実
施態様によれば、基FおよびGのいずれか1つが、アルコ
ール官能基を含有し、発色団のアンカー官能基を構成
し、相補的アンカー官能基が、イソシアネート、−COO
H、または酸クロリド基である。架橋反応は次いで、分
極電場をかける間中、加熱によって、誘発される。この
実施態様においては、ポリマーは、発色団を含有するユ
ニット以外に、少なくとも1つの、化学式(IV):
の第3実施態様によれば、Wが:
子またはメチル基である、からなる群から選択された二
量体化基であり、相補的アンカー官能基もまた、Wと同
様の群から選択される群から選択された二量体化基であ
る。発色団が有するアンカー官能基の、および相補的ア
ンカー官能基の、二量体化基は、好ましくは同一であ
る。
応は、分極電場をかけた直後に、日照をあてることによ
って、誘発される。しかしながら、 基−C(O)−C
(Z2)=CH2の場合には、 反応は、分極電場を掛けなが
ら加熱することによって誘発可能である。この実施態様
においては、一般的に、発色団が有するアンカー官能基
が、相補的アンカー官能基の少なくともいくつかをな
し、架橋が、少なくとも部分的に、発色団間の二量体化
を効果的にするものである。この架橋は、発色団間の二
量体化により独占的に行うことが可能である。非線形光
学活性な材料を調製するために、好ましいルートは、以
下の化学式(VI):
したものと同様であり、Mは、アクリル、メタクリルお
よびスチレン基の系統群から選択される、で表わされる
モノマーを重合することからなる。本発明の他の主題
は、このモノマーである。特に、Mが、 基−C(O)−C
(Z1)=CH2、Z1は、水素、フッ素、または塩素原子ま
たはメチル基、および、
(VI)のモノマーが以下の化合物:
ために、化合物(VIII)のジアゾ化を行い、次いで、前
記ジアゾニウム塩と化合物(IX)をカップリングさせる
ことによって、モノマーを製造可能である。Mが、アク
リルまたはメタクリル基系から選択される基である
(すなわち、特にMが基−C(O)−C(Z1)=CH2、Z
1は、上記と同様)場合、 化合物(IX)は、化合物:
ステル化によって調製可能である。M がスチレン基であ
る場合、化合物(IX)は、フェーズトランスファー触媒
作用(PTC)で、化合物(X)とクロロメチルスチレンと
の反応により調製可能である。Gが、基−C(O)−O−
(CH2)n−OHである場合、この基の製造は、Br−(C
H2)n−OHでのカルボキシル基によるエステル化により
可能である。このエステル化は、モノマー(好ましく
は)またはポリマーまたは上記化合物(VIII)のいずれ
かにおいて行われる。
−Wが二量体化カルボキシル基である場合、Gは、発色団
における基Gの位置に最初にある−COOH基と酸クロライ
ドCl−Wとの反応によって得られ、ここでは、Gの無水物
が得られるものである。Gが、基C(O)−O−(CH2)n−
O−Wであり、および−O−Wが二量体化カルボキシル基で
ある場合、基Gの製造は、化合物(XI): Br−(CH2)n
−O−Wを得るべく、アルコール:Br−(CH2)n−OHと、
酸クロライドCl−Wとのエステル化を行い、次いで、化
合物(XI)と発色団における基G の位置に最初にあるカ
ルボキシル基とのエステル化を行うものである。
リマーまたは上記化合物(VIII)のいずれかにおいて形
成可能である。X=Yがアゾメチン基である場合、モノマ
ーは、以下の3ルート(a)から(c)のうちのひとつに
よって得ることが可能である。 (a)
て、ジアミンは、−NO2の−NH2への還元により、アルキ
ル化パラ−ニトロアニリンから調製可能である。X=Yが
アゾメチン基であり、−O−Wが二量体化カルボキシル基
である場合、Wのグラフト化は、酸クロライドCl−W と
発色団のヒドロキシル基との反応によって達成可能であ
る。
1つを光学成分において使用することである。本発明に
よる材料は、非線形光学におけるすべての適用におい
て、特に変調器において使用可能である。さらに、これ
らは、特に架橋が光化学的である場合、光学リードオン
リーメモリーを製造するために、非線形において使用可
能である。実際、発色団を分極後、次いで、光線、特に
レーザー光線を用いて局部的にポリマー材料を架橋し、
次いでこの材料を加熱することによって架橋していない
ゾーンにおける分極を除去することが可能である。した
がって、平坦な支持体、たとえば光学ディスクにインフ
ォーメーションを入れることが可能となるものである。
本発明による特別な2つの実施態様を、図面と共に以下
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
トの合成 この合成は、2−(N−エチルアニリノ)エタノールか
ら、以下の反応式に従って合成する。
(N−エチルアニリノ)エタノール、5.33g(0.
0527モル当量)のトリエチルアミン、2、3ppm
のヒドロキノリン、および150cm3のクロロホルム
を、250cm3のコンデンサーおよび滴下ろうとを付
けた2口フラスコで、室温において混合する。6.05
g(0.0579モル当量)のメタクリロイル クロリ
ド(Cl−C(O)−C(CH3)=CH2)を滴下す
る。滴下終了後、この溶液を、45℃で24時間加熱す
る。この混合物の温度を、室温まで戻し、次いで150
cm3 の水で2回洗浄する。有機層を硫酸ナトリウムで
乾燥し、溶媒を除去する。アルコール−エステル混合物
を、シリカゲルクロマトグラフィーにふし、溶出液とし
て、ジクロロメタンを用いる。2−(N−エチルアニリ
ノ)エチル メタクリレートが黄色のオイルとして、6
5%の収率で得られる。
0MHz(溶媒:CD3COCD3)によって分析され
た。 δ=1.2ppm(3H、t);1.95(3H、
s);3.45(2H、q);3.7(2H、t);
4.3(2H、t);5.6(1H、d);6.1(1
H、s);6.6−6.8−7.2ppm(5H、芳香
族プロトン)。
−メタクリロキシエチル)−N−エチルアミノ)ベンゼ
ンアゾ)安息香酸の合成 この合成はまず、以下の反応式に従った、3−ニトロア
ントラニル酸(メイブリッジ コーポレーション リミ
テッド、英国から入手可能)のジアゾ化のステップから
なる。
がって、得られたジアゾニウム塩を2−(N−エチルア
ニリノ)エチル メタクリレートとカップリングする。
0.3N水酸化ナトリウム溶液、6g(0.0257モ
ル当量)の3−ニトロアントラニル酸を、250cm3
の1口フラスコで混合する。この酸を溶解するために、
60℃まで加熱する必要があり、必要に応じて、少量の
水を添加可能である。11cm3 の10N塩酸溶液
(0.11モル当量)を次いで、メカニカルスターラー
で激しく撹拌しながら、滴下する。この溶液をゆっく
り、0℃と5℃の間の温度まで冷却し、次いで、激しく
撹拌しながら、5cm3 の水中の1.77g(0.02
57モル当量)の亜硝酸ナトリウムを滴下する。この混
合物を、5℃で2時間30分間撹拌し、次いでブフナー
ろうとで濾過する。
アニリノ)エチル メタクリレート(アルドリッチから
入手可能な2−(N−エチルアニリノ)エタノールのエ
ステル化により得られる)のエタノール(20cm3)
溶液に滴下する。色がただちに、赤色になる。2、3分
後に沈殿が形成され、この混合物を、一昼夜撹拌し、次
いで、ブフナーろうとで濾過する。固体分を水で洗浄
し、次いでペンタンで洗浄する。シリカゲルの薄層クロ
マトグラフィーによれば、1つのプロダクトが形成され
たことを示すものである(溶出液、ジクロロメタン/エ
ーテル:9/1、形成されたプロダクト:Rf=0.4
9、赤いスポット)。残存している少量のニトロアント
ラニル酸を除去するために、プロダクトを、シリカゲル
クロマトグラフィーにふし、溶出液としてジクロロメタ
ン/エーテル:9/1の混合溶液を用いて、精製する。
収率は、49%である。プロダクトの融点は、115℃
である。
200MHz(溶媒:CDC13)によって分析され
た。 δ=1.3ppm(3H、t);1.9ppm(3H、
s);3.6ppm(2H、q);3.8ppm(2
H、t);4.4ppm(2H、t);5.6ppm
(1H、d);6.1ppm(1H、s);6.9−
9.1ppm(7H、芳香族プロトン)。 ターシャリーアミンを有する芳香環の6.8ppmおよ
び7.7ppmにおけるシグナルのABシステムをみる
と、これは、この環におけるジアゾニウム塩の求電子置
換が、アミン官能基に関して4位に起きていることを示
している。
において、60℃で、36時間、開始剤として、AIB
N(アゾビスイソブチロニトリル)を用いて、ラジカル
重合することにより、得られる。1.405g(3.3
X10-3モル当量) の3−ニトロ−6−(4’−(N−
(2−メタクリロキシエチル)−N−エチルアミノ)ベ
ンゼンアゾ)安息香酸、1.0925g(7.7X10
-3モル当量) のグリシジル メタクリレート、および
0.18g(1.1X10-3モル当量) のAIBNを、
ジョイント付きチューブ中の25mlのTHFに添加す
る。
ーブを封止し、サーモスタットのバスに設置する。攪拌
は、マグネティックバーで行われる。重合時間が経過す
ると、反応混合物は、800mlのメタノールにおいて沈
殿する。このコポリマーは、ジクロロメタンにおいて取
られ、ろ過後、20mmHgにおいて40℃で24時間乾燥
する。1.92gのコポリマーが回収され、これは77
%の収率に相当する。PMMA標準で測定されたモル質量
は、Mw=3400およびMn=1250である。1HNMRお
よび元素分析によって定められたコポリマーの組成は、
次のようである:得られたコポリマーは、光学非線形側
鎖基からなるユニット、26%とグリシジルメタクリレ
ート ユニット、74%(モル%)。ガラス転移温度
は、約70℃である。
いて、1.2から1.5μmのオーダーの厚さで、適当
なガラス基板上(たとえばBK7)で調製する。これらに
は、コロナ効果による垂直電場がかけられる。光学非線
形側鎖基に方向性を与えるための条件は、約100℃、
コロナ電圧、5kV(電極とフィルムの距離は1cm)、
2、3分である。メーカーフリンジ(Maker fringes)
によって得られた電気光学係数d33は、50pm/V(ピコ
メーター/ボルト)のオーダーであり、これは、優れた
値である。この温度では、光学非線形側鎖基は架橋しな
いので、このサンプルは不安定である。したがって、図
1(点線)にしめすように、電場をかけることなしに再
加熱すると、非線形光学効果により放射された第2調波
の強度は、フィルムが約90℃を越えるやいなや、弱く
なるものである。
に、電場をかけたままで、130℃で3時間、アニーリ
ングすると、光学非線形側鎖基は方向性を保持したま
ま、架橋する。これによって、より安定となるものであ
る。したがって、図1(実線)に示すように、第2調波
の発生は、85℃で1時間では15%のみであるが、1
30℃では35%である。しかしながら、方向性は、架
橋によって減少し、これによって、双極が、常に分極電
場のそれであるとは限らない方向にそれ自身を配置する
ことになる。したがって、50pm/Vから20pm/Vま
で、130℃で1時間、架橋したすると、電気光学係数
d33はパスし、これは満足な値である。
よびエポキシ基間の架橋証明 図2および3は、上記3)において得られたコポリマー
フィルムの吸収分光測定(ナノメーターでの波長機能と
しての光学密度ユニットにおける吸収)を示す。このフ
ィルムは、コーティング装置上において調製され、次い
で、そのガラス転移温度に近い温度でアニーリングする
ことによって、均一にする。発色団は次いで、ガラス転
移温度より少し上の温度において、コロナ電場によって
方向づけられ、次いで、この方向性が、コロナ電場下、
ガラス転移温度よりもはるかに上の温度で加熱しなが
ら、架橋することによって、固定される。図2および3
において、フィルムの吸収スペクトルが、アニーリング
ステップの最後において、方向性ステップの最後におい
て、および架橋ステップの最後において、以下の条件下
で、測定される。
で、8kVのコロナ電場における方向性付けの後、 曲線3:140℃で30分間、次いで160℃で30分
間、コロナ電場における架橋後、 図3: 曲線4:70℃で45分間のアニーリング後、 曲線5:80℃で90分間、フィルムから1cmのところ
で、8kVのコロナ電場における方向性付けの後、 曲線6:130℃で30分間、コロナ電場における架橋
後。
少し、これは、発色団が良好に方向づけられていること
を確かめるものである。さらに、フィルムの吸収ピーク
は、低波長にむかってシフトし、これは、カルボキシル
基がエポキシ基と反応したことを確かめるものである。
−(2−メタクリロキシエチル)−N−エチルアミノ)
−ベンゼンアゾ)安息香酸への光二量体化基のグラフト
化 フリルアクリル酸(アルドリッチから入手可能)および
過剰の塩化チオニル、SOCl2 を、まず、フリルアクリル
酸クロライドを得るために、数時間、かん流して反応さ
せる。
で蒸留により除去され、次いで49℃で0.9mbarにお
いて、フリルアクリル酸クロライドが蒸留される。得ら
れたフリルアクリル酸クロライドは、約80%の収率
で、約99%の純度である。フリルアクリル酸クロライ
ドは、四塩化炭素に溶解され、次いでブロモプロパノー
ルのピリジン溶液と、50℃で、24時間反応する。 フリルアクリル酸のブロモプロピルエステル:
クリル酸のブロモプロピルエステルは次いで、3−ニト
ロ−6−(4’−(N−(2−メタクリロキシエチル)
−N−エチルアミノ)ベンゼンアゾ)安息香酸と、 DBU
(1,5−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデ−7−
セン、アルドリッチから入手可能)および DMF(ジメチ
ルホルムアミド)の存在下、反応させる。以下の化合物
が得られ、収率は30%よりも大きいものである:
極電場によって発色団が方向性づけられた直後に、日照
をあてられる。
連続腺および点線)の場合の、本発明による材料の第2
調波強度:I2ωの、分極直後の強度:I2ωmax(I2ω/I
2ωmax、%)に対する、温度(θ、℃)に関する図であ
る。
橋後の、本発明による材料の吸収スペクトルを示す図で
ある。
橋後の、本発明による材料の吸収スペクトルを示す図で
ある。
Claims (31)
- 【請求項1】 非線形光学活性で架橋可能な材料であっ
て、この材料は、非線形光学活性で、分極電場の効果に
おいて方向性を有することが可能である、側鎖にグラフ
ト化発色団があるポリマーを含有し、前記発色団が、電
場による分極後、架橋によって発色団の方向性を安定化
するためのアンカー官能基を含有する、架橋可能な材料
において、前記発色団が、以下の化学式(I)に相当
し: 【化1】 式中:Tは、ポリマーであり;Aは、−NO2、−CN、また
は−C(CN)=C(CN)2基であり;R1は、水素原子また
はメチルまたはエチル基であり;R2は、CH2、C2H4、C3H
6またはC4H8基であり、および:X=Yが、アゾ基であ
り、Fが、水素原子であり、Gが、基−C(O)−O−Wまた
は基−C(O)−O−(CH2)n−O−Wであり、 nが、2か
ら6の整数であり、Wが、水素原子または二量体化基で
あり、Gが、上記アンカー官能基を構成するか、 または、X=Y が、アゾメチン基であり、Fが、基−O−W
または−R3−O−Wであり、ここで、Wが、水素原子また
は二量体化基であり、R3が、基−O−C(O)−R4−また
は基−O−R4−であり、ここで、R4がC1からC6のアルキ
ル基であり、Gが、水素原子であり、Fが、上記アンカー
官能基を構成するか、 または、X=Y が、アゾメチン基であり、Gが、基−O−W
または−R3−O−Wであり、ここで、Wが、水素原子また
は二量体化基であり、R3が、基−O−C(O)−R4−ま
たは基−O−R4−であり、ここで、R4がC1からC6のアル
キル基であり、Fが、水素原子であり、Gが、上記アンカ
ー官能基を構成するか、 のいずれかであり、前記材料が、さらに、架橋中、発色
団が有するアンカー官能基にそれ自身結合可能な、少な
くとも1つの相補的なアンカー官能基を含有することを
特徴とする、架橋可能な材料。 - 【請求項2】 X=Y が、アゾメチン基であり、Fが、基
−R3−O−Wであり、ここで、R3が、基−O−R4である、
特許請求の範囲第1項に記載の材料。 - 【請求項3】 X=Y が、アゾメチン基であり、Gが、基
−R3−O−Wであり、ここで、R3が、基−O−C(O)−R4
である、特許請求の範囲第1項に記載の材料。 - 【請求項4】 前記発色団が、アクリレート、メタクリ
レート、およびスチレンから選択されるポリマーユニッ
トに含有される、請求項1ないし3のいずれか1項に記
載の材料。 - 【請求項5】 前記発色団が、α−ハロアクリレート、
ケトン、およびビニルエーテルから選択されるポリマー
ユニットに含有される、請求項1ないし3のいずれか1
項に記載の材料。 - 【請求項6】 前記ポリマーが、発色団からなるユニッ
トの他に、さらなるユニットを含有し、発色団からなる
ユニットが、ポリマーのユニットの10と50%の間の
モル比を示す、請求項1ないし5のいずれか1項に記載
の材料。 - 【請求項7】 前記さらなるユニットが、アクリレート
またはメタクリレート系から、スチレン系から、ビニル
エステル系から、ビニルエーテル系から、またはビニル
カーボネート系から選択される、請求項6に記載の材
料。 - 【請求項8】 相補的アンカー官能基が、さらなるユニ
ットに含有されている、請求項6または7に記載の材
料。 - 【請求項9】 相補的アンカー官能基が、さらなる分子
により有され、発色団を有するポリマーと混合され、こ
れらのさらなる分子が、相補的アンカー官能基を含有す
るユニットを有する重合分子である、請求項1ないし7
のいずれか1項に記載の材料。 - 【請求項10】 相補的アンカー官能基が、さらなる分
子により有され、発色団を有するポリマーと混合され、
これらのさらなる分子が各々、C1からC10 アリールまた
はアルキル基に同一グラフト化した2つの相補的アンカ
ー官能基を有し、各アンカー官能基が発色団のアンカー
官能基と反応可能である、請求項1ないし7のいずれか
1項に記載の材料。 - 【請求項11】 G が、発色団のアンカー官能基を構成
する−COOH基であり、相補的アンカー官能基が、イソシ
アネート、エポキシド、ヒドロキシルまたは−SH基であ
る、請求項1ないし10のいずれか1項に記載の材料。 - 【請求項12】 発色団が、化学式(II): 【化2】 で表わされるポリマーのユニットに含有される、請求項
11に記載の材料。 - 【請求項13】 ポリマーが、発色団を含有するユニッ
ト以外に、少なくとも1つの、化学式(III): 【化3】 式中、Z3が、水素、フッ素、または塩素原子またはメチ
ル基であり、 mが、1から6の整数である、で表わされるユニットを
含有する、請求項11または12に記載の材料。 - 【請求項14】 Z3が、メチル基であり、m が、1であ
る、請求項13に記載の材料。 - 【請求項15】 基FおよびGのいずれか1つが、アルコ
ール官能基を含有し、発色団のアンカー官能基を構成
し、相補的アンカー官能基が、イソシアネート、−COO
H、または酸クロリド基である、請求項1ないし10の
いずれか1項に記載の材料。 - 【請求項16】 ポリマーが、発色団を含有するユニッ
ト以外に、少なくとも1つの、化学式(IV): 【化4】 で表わされるユニットを含有する、請求項15に記載の
材料。 - 【請求項17】 Wが: 【化5】 式中、Z2は、水素、フッ素、または塩素原子またはメチ
ル基である、からなる群から選択された二量体化基であ
り、相補的アンカー官能基もまた、Wと同様の群から選
択される群から選択された二量体化基である、請求項1
ないし10のいずれか1項に記載の材料。 - 【請求項18】 発色団が有するアンカー官能基の、お
よび相補的アンカー官能基の、二量体化基が、同一であ
る、請求項17に記載の材料。 - 【請求項19】 発色団が有するアンカー官能基が、相
補的アンカー官能基の少なくともいくつかを構成し、架
橋が、少なくとも部分的に、発色団間の二量体化を効果
的にする、請求項18に記載の材料。 - 【請求項20】 発色団を含有するユニットが、以下の
化学式(V): 【化6】 で表わされる、請求項17ないし19のいずれか1項に
記載の材料。 - 【請求項21】 非線形光学活性な架橋材料であって、
この材料は、請求項1ないし20のいずれか1項に記載
の材料を、その発色団を、電場分極後、架橋することに
より得られ、この架橋は、発色団が有するアンカー官能
基と相補的アンカー官能基との間の化学結合によって得
られる、架橋材料。 - 【請求項22】 光学成分における、請求項21に記載
の架橋重合材料の使用。 - 【請求項23】 アンカー官能基を含有する、非線形光
学活性な重合可能なモノマーにおいて、このモノマー
が、以下の化学式(VI): 【化7】 式中:Aは、−NO2、−CN、または−C(CN)=C(CN)2
基であり;R1は、水素原子またはメチルまたはエチル基
であり;R2は、CH2、C2H4、C3H6またはC4H8基であり;M
は、アクリル、メタクリルおよびスチレン基の系統群か
ら選択され、および:X=Yが、アゾ基であり、Fが、水
素原子であり、Gが、基−C(O)−O−Wまたは基−C
(O)−O−(CH2)n−O−Wであり、nが、2から6の整
数であり、W が、水素原子または二量体化基であり、G
が、上記アンカー官能基を構成するか、 または、X=Yが、アゾメチン基であり、Fが、基−O−W
または−R3−O−Wであり、ここで、Wが、水素原子また
は二量体化基であり、R3が、基−O−C(O)−R4−また
は基−O−R4−であり、ここで、R4がC1からC6のアルキ
ル基であり、Gが、水素原子であり、Fが、上記アンカー
官能基を構成するか、 または、X=Y が、アゾメチン基であり、Gが、基−O−W
または−R3−O−Wであり、ここで、Wが、水素原子また
は二量体化基であり、R3が、基−O−C(O)−R4−また
は基−O−R4−であり、ここで、R4がC1からC6のアルキ
ル基であり、Fが、水素原子であり、Gが、上記アンカー
官能基を構成するか、 のいずれかである、重合可能なモノマー。 - 【請求項24】 X=Yが、アゾメチン基であり、Fが、
基−R3−O−Wであり、ここで、R3が、基−O−R4であ
る、特許請求の範囲第23項に記載のモノマ ー。 - 【請求項25】 X=Yが、アゾメチン基であり、Gが、
基−R3−O−Wであり、ここで、R3が、基−O−C(O)−R
4である、特許請求の範囲第23項に記載のモノマー。 - 【請求項26】 Wが: 【化8】 式中、Z2は、水素、フッ素、または塩素原子またはメチ
ル基である、からなる群から選択された二量体化基であ
り、相補的アンカー官能基もまた、Wと同様の群から選
択される群から選択された二量体化基である、請求項2
3ないし25のいずれか1項に記載のモノマー。 - 【請求項27】 化学式(VII): 【化9】 で表わされる、請求項23に記載のモノマー。
- 【請求項28】 化合物: 【化10】 から、X=Yがアゾ基である、請求項23に記載の、非線
形光学活性なモノマーの製造方法において、この化合物
のジアゾニウム塩を得るために、化合物(VIII)のジア
ゾ化を行い、次いで、前記ジアゾニウム塩と化合物(I
X)をカップリングさせることからなる、モノマーの製
造方法。 - 【請求項29】 Mがアクリルまたはメタクリル基の系
統に属する基であり、化合物(IX)が、化学物(X): 【化11】 と酸HO−M またはその酸クロライドとのエステル化によ
って調製される、請求項28に記載の製造方法。 - 【請求項30】 請求項1ないし21のいずれか1項に
記載の材料の製造方法において、Gが、基−C(O)−O−
(CH2)n−OHであり、基G が、発色団における基Gの替
わりに、最初に存在した−COOH基と、化合物Br−(C
H2)n−OH をエステル化することからなる、材料の製造
方法。 - 【請求項31】 Gが、基−C(O)−O−(CH2)n−O−W
であり、−O−Wが二量体化可能なカルボキシル基であ
る、請求項1ないし21のいずれか1項に記載の材料の
製造方法において、化合物(XI):Br−(CH2)n−O−W
を得るため に、アルコール:Br−(CH2)n−OHと、酸
クロライドCl−Wとのエステル化を行い、 次いで、化合
物(XI)と発色団における基Gの替わりに、最初に存在
した−COOH基とのエステル化をすることからなる、材料
の製造方法。
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