JPH02127079A - Optical memory medium - Google Patents
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- Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、光多重メモリに関し、さらに具体的にいえば
、極低温におけるフォトケミカルホールバーニング現象
を利用した高品質で高密度な波長多重記憶を可能にする
光学記憶媒体に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical multiplexed memory, and more specifically, a high-quality, high-density wavelength multiplexed memory that utilizes the photochemical hole burning phenomenon at extremely low temperatures. The present invention relates to an optical storage medium that enables.
［従来の技術］
フォトケミカルホールバーニング（ＰＨＢ）現象を利用
した波長多重光メモリが、１９７８年にＩＢＭのグルー
プにより提案されて以来［Ｇ、 Ｃａ５ｔｒｏ ｅｔ
ａｌ、、 Ｕ、Ｓ、 Ｐａｔｅｎｔ Ｎｏ、 ４１０１
９７６（１９７８）］ 、 Ｐ ＨＢ光メモリは、理論
的には通常の光メモリの１０００倍を越える多重度が可
能な、現在考え得る最も極限的な光メモリとして広く注
目を集めるようになフた。第１図にＰＨＢ現象を利用し
た波長多重記憶法の概略図を示す。第１図にしたがい、
ＰＨＢ光メモリの原理の概略を述べると以下のようにな
る。例えば、透明なポリマーや剛体ガラス等のマトリッ
クスに色素分子等のゲスト分子を分散した系では、その
吸収スペクトルは分子の電子状態の持つ本質的な幅（均
一幅：Δωｈ）による広がりと個々のゲスト分子とマト
リックスとの相互作用が微妙に異なるために生じる不均
一な広がり（不均一幅：ΔωＩ）を示す、十分低温にお
いては、Δωｈ（Δωｌであるから、上述のような構造
を持つ吸収帯に狭い波長幅を持つ光を照射した場合、照
射光のエネルギーを共鳴的に吸収できるエネルギーサイ
トの分子だけが選択的に励起され化学反応を起こすこと
により、その分子の吸収を別の波長域に移すことでホー
ルを形成する。そして、ホールの有無によりデータビッ
トの１及びＯを表わす。[Prior Art] Since a wavelength multiplexed optical memory using the photochemical hole burning (PHB) phenomenon was proposed by a group at IBM in 1978 [G, Ca5tro et al.
al., U.S., Patent No., 4101
976 (1978)], PHB optical memory has come to attract wide attention as the most extreme optical memory currently conceivable, which is theoretically capable of multiplicity exceeding 1000 times that of ordinary optical memory. FIG. 1 shows a schematic diagram of a wavelength multiplexing storage method using the PHB phenomenon. According to Figure 1,
The principle of PHB optical memory can be summarized as follows. For example, in a system in which guest molecules such as dye molecules are dispersed in a matrix such as a transparent polymer or rigid glass, the absorption spectrum is broadened by the essential width (uniform width: Δωh) of the electronic state of the molecule and by the individual guests. At a sufficiently low temperature, Δωh (Δωl) shows a non-uniform spread (non-uniform width: ΔωI) caused by subtle differences in the interaction between molecules and the matrix, so the absorption band with the structure described above When irradiated with light with a narrow wavelength range, only molecules at energy sites that can resonantly absorb the energy of the irradiated light are selectively excited and a chemical reaction occurs, shifting the absorption of that molecule to another wavelength range. This forms a hole, and the presence or absence of the hole represents data bits 1 and 0.
現在までに、有機材料及び無機材料においているいろな
系でこの方法によるホールの形成が報告されており［Ｗ
、Ｅ、 Ｍｏｅｒｎｅｒ ｅｄ、、 Ｐｅｒｓｉｓｔｅ
ｎｔＳｐｅｃｔｒａｌ Ｈｏｌｅ−Ｂｕｒｎｉｎｇ：
５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ＡｐｐＨ−ｃａｔｉｏｎｓ、
Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ （１９８８）、］
、そのほとんどがプロトン互変異性反応や分子内・分
子間の水素結合変換反応などの一光子的な光化学反応に
基づいている。To date, hole formation using this method has been reported in various systems in organic and inorganic materials [W
, E. Moerner ed., Persiste
ntSpectral Hole-Burning:
5science and AppH-cations,
Springer-Verlag (1988),]
, most of which are based on one-photon photochemical reactions such as proton tautomerism and intramolecular/intermolecular hydrogen bond conversion reactions.
一光子的なホール生成機構を持つ材料の場合に一番問題
となるのは、その光化学反応を起こさせる光強度に閾値
がないことであり、したがって、程度の差こそあれ、必
然的にデータビットの読み出しにともない記録の破壊が
起こることである。The biggest problem with materials that have a one-photon hole generation mechanism is that there is no threshold for the light intensity that causes the photochemical reaction, and therefore, to varying degrees, data bits are inevitably generated. This is because records are destroyed as the data is read.
ＩＢＭのグループは一光子的なホール生成機構を持つ材
料に対し、ＰＨＢを実際の光メモリとして応用する際に
必要な小さなスポット径の光（直径１０μｍ）での高速
書き込み（３０ｎｓ／ｂｉｔ）−高速読み出しく３０ｎ
ｓ／ｂｉｔ）を実現するために要求される材料の条件に
ついて詳細に検討した。その結果、最初の一回目の読み
出しに対し、許容されるＳＮ比を与える材料の量子収率
η、光化学反応性分子の数密度Ｎ及び吸収断面積Ｓの許
容領域を示した。この許容領域は、第２図に示すように
、読み出し光のパワーが強い場合に起こるホール幅の増
加（パワーブロードニング）、化学反応性分子間の相互
作用によるホール幅の増加（これをＭｏｅｒｎｅｒらは
スペクトル拡散と呼んでいるが、通常スペクトル拡散は
別の意味で用いられる）及び遷移の娠動子強度が大きす
ぎる場合、励起状態の寿命が短くなりすぎることから起
こるホール幅の増加（フォトケミカルブロードニング）
の３つを防止する条件により与えられる三角形である（
Ｗ、Ｅ、 Ｍｏｅｒｎｅｒ ＆Ｍ、Ｄ、 Ｌｅｖｅｎｓ
ｏｎ、 Ｊ、 Ｏｐｔ、 Ｓａｃ、＾ｔｓ、 Ｂ、 ２
．９１５（１９８５）、］ 。The IBM group is developing high-speed writing (30 ns/bit) and high-speed reading for materials with a one-photon hole generation mechanism using light with a small spot diameter (10 μm in diameter), which is necessary when applying PHB as an actual optical memory. 30n
We have examined in detail the material conditions required to realize the As a result, for the first readout, the allowable range of the quantum yield η of the material, the number density N of photochemically reactive molecules, and the absorption cross section S that provides an allowable S/N ratio was shown. As shown in Figure 2, this tolerance region includes an increase in the hole width that occurs when the power of the readout light is strong (power broadening), and an increase in the hole width due to interactions between chemically reactive molecules (this is explained by Moerner et al. is called spectral spreading (although spectral spreading is usually used in a different sense) and an increase in hole width due to the lifetime of the excited state becoming too short if the transition intensity is too large (photochemical Broadening)
It is a triangle given by the conditions that prevent the following three conditions (
W, E, Moerner & M, D, Levens
on, J, Opt, Sac, ^ts, B, 2
．． 915 (1985), ].
既に述べたように、ＰＨＢは、有機材料及び無機材料に
わたり、さまざまな材料系で起こることがこれまで報告
されているが、−光子的なホール生成機構を持つ材料に
ついては現在までのところこの許容領域内に入る材料系
は見いだされていなかフた。As mentioned above, PHB has been reported to occur in a variety of material systems, both organic and inorganic. No material system has been found that falls within this range.
そこでさらにＩＢＭのグループは、光化学反応を起こさ
せる光強度に閾値を持つ二光子的な化学反応を用い、読
み出し時のホールの破壊を防止することを考えた。これ
らの材料系は光ゲート型ＰＨＢ材料と呼ばれ、これまで
にホウ酸中のカルバゾール［Ｈ，Ｗ、Ｈ，Ｌｅｅ ｅｔ
ａｌ、、 Ｃｈｅｗ、 Ｐｈｙｓ。Therefore, the IBM group further considered using a two-photon chemical reaction that has a threshold for the light intensity that causes the photochemical reaction to prevent hole destruction during readout. These material systems are called photogated PHB materials, and so far carbazole in boric acid [H, W, H, Lee et al.
al., Chew, Phys.
Ｌｅｔｔ、、 １１８．８１１ （１９８５） ］、Ｐ
ＭＭＡ中のアントラセン−テトラセン光付加体［Ｍ、
Ｉａｎｎｏｎｅ ｅｔａｌ、、 Ｊ、 Ｃｈｅｗ、 Ｐ
ｈｙｓ、、 ８５．４８６３ （１９８Ｂ）］及びＰＭ
ＭＡ中の亜鉛テトラベンゾポルフィリン・ハロゲン化メ
タン系［Ｔ、Ｐ、 Ｃａｒｔｅｒ ｅｔ ａｌ、、 Ｊ
。Lett,, 118.811 (1985)], P
Anthracene-tetracene photoadduct in MMA [M,
Iannone et al., J., Chew, P.
hys, 85.4863 (198B)] and PM
Zinc tetrabenzoporphyrin-halogenated methane system in MA [T, P, Carter et al, J
.
Ｐｈｙｓ、 Ｃｈｅｔｔｒ、、 ９１．３９９８（１９
８７） ］等の有機材料やＢａＣＪ！Ｆ中のＳｍ”［＾
、 Ｗｉｎｎａｃｋｅｒ、 Ｏｐｔ。Phys, Chettr, 91.3998 (19
87) ] and other organic materials such as BaCJ! Sm in F” [^
, Winnacker, Opt.
Ｌｅｔｔ、、旦、 ３５０ （１９８５）］やＬｉＧａ
５Ｏｓ中のＣｏ” ［Ｒ，Ｍ、 Ｍａｃｆａｒｌａｎｅ
ｅｔ ａｌ、、 Ｃｈｅｗ、 Ｐｈｙｓ。Lett, Dan, 350 (1985)] and LiGa
Co” in 5Os [R,M, Macfarlane
et al., Chew, Phys.
Ｌｅｔｔ、、 １１８．６１１ （１９８５）］等の無
機材料等で見いだされている。この方法は、確かに読み
出し時のホールの崩壊を防止することに効果を持つが、
２種類の光源を使用するため一光子過程による光化学反
応を用いる場合に比べ、装置が複雑かつ高価になり、又
、現在までに報告された光ゲート型ＰＨＢ材料のほとん
どすべてが電子移動反応をともなう光イオン化反応をメ
カニズムとするものであり、この場合、反応が不可逆的
であり、又、形成されるホール幅が非常に広いという欠
点を有する［Ｗ、Ｅ、 Ｍｏｅｒｎｅｒ ａｄ、、 Ｐ
ｅｒｓｌｓｔｅｎｔ ＳｐｅｃｔｒａｌＨｏｌｅ−Ｂｕ
ｒｎｌｎｇ： ５ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃ
ａｔｉｏｎｓ。Lett, 118.611 (1985)] and other inorganic materials. This method is certainly effective in preventing hole collapse during readout, but
Since two types of light sources are used, the equipment is more complicated and expensive than when using a photochemical reaction based on a one-photon process, and almost all of the photo-gated PHB materials reported to date involve an electron transfer reaction. The mechanism is a photoionization reaction, which has the disadvantage that the reaction is irreversible and the width of the hole formed is very wide [W, E, Moerner ad, P
ersltent SpectralHole-Bu
rnlng: 5science and Applic
ations.
Ｓｐｒｌｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ （１９８８）、 ］
ため、実際の超高密度光波長多重メモリにそのまま応用
することはできない。Sprlnger-Verlag (1988),]
Therefore, it cannot be directly applied to actual ultra-high-density optical wavelength multiplexing memory.
一方、テトラフェニルポルフィン（ＴＰＰ）誘導体にお
けるＰＨ８に対する置換基効果に対する研究から、ホー
ル生成の量子収率が置換基のハメットの置換基定数ａの
値と良い相関性を持つことを明らかにした［Ｎ、 Ｋ１
５ｈｌｌ ｅｔ ａｌ、。On the other hand, research on the substituent effect on PH8 in tetraphenylporphine (TPP) derivatives revealed that the quantum yield of hole generation has a good correlation with the value of Hammett's substituent constant a of the substituent [N , K1
5hl et al.
＾ｐｐ１． Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、、 ５２．１６
（１９８８）、 ］ 、彼らが検討したＴＰＰ誘導体
は、テトラ−（４−メトキシフェニル）ポルフィン（Ｔ
ＭＰ；ａ＝−０，２６８）、ＴＰＰ （σ＝０）及びテ
トラ−（ペンタフルオロフェニル）ポルフィン（ＴＦＰ
；σ＝０．８５４）の３種であり、特に最も電子供与性
の強い置換基を持つ（ＴＭＰ）では３ｘ１０−２という
高いホール形成量子収率を報告しているが、やはりまだ
上述した許容領域内には含まれない。また、彼らが検討
したのは上記の３ｆｌ類のＴＰＰＰＰ誘導体いてのみで
あり、より電子供与性の強い２すなわち、より小さいσ
値の置換基を持つ誘導体に対しても、そのσ値とホール
生成量子収率との間に良い相関性が成立するか否かに対
する検討はなされていない。^pp1. Phys, Lett, 52.16
(1988), ], the TPP derivatives they investigated were tetra-(4-methoxyphenyl)porphine (T
MP; a = -0,268), TPP (σ = 0) and tetra-(pentafluorophenyl)porphine (TFP
; σ = 0.854), and in particular (TMP), which has the strongest electron-donating substituent, has reported a high hole formation quantum yield of 3x10-2, but the above-mentioned tolerance still remains. Not included within the area. In addition, they only investigated TPPPP derivatives of the 3fl class mentioned above, and 2, which has stronger electron donating properties, i.e., smaller σ
For derivatives with substituents of various values, no study has been conducted to determine whether a good correlation exists between the σ value and the hole generation quantum yield.
〔発明が解決しようとする課題］
フォトケミカルホールバーニング現象をメモリとして応
用する場合に望まれる点は、形成したホールが狭く多重
度が上げられること、及び昇温にともなうホール保持性
が良好なことに加え、書き込み・読み出しが小さな光の
スポットで高速にできることが極めて重要である。[Problems to be Solved by the Invention] When applying the photochemical hole burning phenomenon to a memory, it is desirable that the formed holes be narrow and that the multiplicity can be increased, and that hole retention as the temperature rises is good. In addition, it is extremely important to be able to write and read data at high speed with a small light spot.
本発明の目的は、電子供与性の大きな置換基を持つポル
フィリン銹導体を光化学反応性分子として用い、吸収断
面積を大仕く増加させずにＰＨ８反応の量子収率を増加
させることにより、−光子的なホール生成機構を有する
材料系において、小さなスポット径の光（直径１０μｍ
）での高速書き込み（３０ｎｓ／ｂｉｔ） ・高速読み
出しく３０ｎｓ／ｂｉｔ）を実現し、高品質で高密度な
波長多重記憶を可能にする光記憶媒体を提供することに
ある。The purpose of the present invention is to increase the quantum yield of the PH8 reaction without significantly increasing the absorption cross section by using a porphyrin conductor having a large electron-donating substituent as a photochemically reactive molecule. In material systems with a photon-like hole generation mechanism, light with a small spot diameter (10 μm in diameter)
The purpose of the present invention is to provide an optical storage medium that realizes high-speed writing (30 ns/bit) and high-speed reading (30 ns/bit) and enables high-quality, high-density wavelength multiplexed storage.
［課題を解決するための手段］
本発明の要旨は、ゲスト分子及びこれを分散し得るマト
リックスからなる光学記憶媒体において、該ゲスト分子
が下記の一般式を持ち、式中のＲ，、Ｒａ 、Ｒｓ 、
Ｒ４の少なくとも１つは、ハメット置換基定数の和が−
０，３５以下の置換基を有するものであることを特徴と
する光学記憶媒体に存在する。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to provide an optical storage medium comprising a guest molecule and a matrix capable of dispersing the guest molecule, in which the guest molecule has the following general formula, R, , Ra , Rs.
At least one of R4 has a sum of Hammett substituent constants -
It exists in an optical storage medium characterized by having 0.35 or less substituents.
ここで、ハメットの置換基定数σは、反応速度やＮＭＲ
の化学シフト等の物理化学定数に適用され、置換基によ
る電子密度変化を経験的に評価するパラメータであり、
芳香環に結合したメタ（ｍ）位及汐パラ（ｐ）位の置換
基に対して、それぞれσ１、σ、の値が求められている
。ただし、オルト（０）位の置換体については立体障害
の影響により良好な関係は成立しないことが分かってい
る。Here, Hammett's substituent constant σ is the reaction rate and NMR
It is a parameter that is applied to physicochemical constants such as the chemical shift of
The values of σ1 and σ have been determined for the substituents at the meta (m) and para (p) positions bonded to the aromatic ring, respectively. However, it is known that a good relationship cannot be established for substituents at the ortho (0) position due to the influence of steric hindrance.
吸収断面ｆｌｓが置換基の種類に大きく依存しないとす
ると、第２図よりホール生成量子収率φが６Ｘ１０−２
≦φ≦０．１のとき、第２図に示した許容領域に含まれ
ることが分かる。一方、上述したＴＰＰＰＰ誘導体ける
ＰＨＢに対する置換基効果に対する研究から、ＴＭＰ、
ＴＰＰ及びＴＦＰのホール生成の量子収率φと置換基の
σ値との間の関係を最小二乗法により計算すると、ＩＬ
ｏｇφ＝ （−２，８０±０．０７）σ−（２，３３±
０．０４）
（−０，２６８≦φ≦０．８５４）（１）となり、式（
１）がσ＜−０，２６８でも成り立つと仮定すると、ａ
ｘｔｏ−’≦φ≦０．１であるためには−０，４８≦σ
≦−〇、３９であることが必要であることが分かる。Assuming that the absorption cross section fls does not greatly depend on the type of substituent, the hole generation quantum yield φ is 6X10-2 from Figure 2.
It can be seen that when ≦φ≦0.1, it falls within the permissible region shown in FIG. On the other hand, from research on the substituent effect on PHB in the above-mentioned TPPP derivative, TMP,
When the relationship between the hole generation quantum yield φ of TPP and TFP and the σ value of the substituent is calculated by the least squares method, IL
ogφ= (-2,80±0.07)σ-(2,33±
0.04) (-0,268≦φ≦0.854) (1), and the formula (
Assuming that 1) holds true even when σ<-0,268, a
For xto-'≦φ≦0.1, −0,48≦σ
It can be seen that it is necessary that ≦−〇, 39.
しかし、式（１）に基づくとσ＞−’０．８３でφ〉１
．０となるなど、式（１）がそのままσく−０，２６８
でも成り立つとは考えられず、σ値が小さくなればなる
ほど、φとσとの間の相関性はなくなり、φの値は、第
３図に示すように、σに対し飽和傾向を持つようになる
。However, based on equation (1), σ>-'0.83 and φ>1
．． 0, etc., and the formula (1) is changed to σ -0,268
However, this is unlikely to hold true; as the σ value decreases, the correlation between φ and σ disappears, and the value of φ tends to saturate with respect to σ, as shown in Figure 3. Become.
したがって、誤差も考えにいれると、上記の許容領域に
含まれる０の範囲は、σ≦−０，３５とすることができ
る。Therefore, if errors are also taken into account, the range of 0 included in the above-mentioned allowable region can be set to σ≦−0,35.
さらに注意しなければならないのは、上述した許容領域
は最初の一回目の読み出しに対してのものであり、ＩＢ
Ｍのグループが示したように、読み出し回数の増加につ
れて許容領域が著しく減少していくため［Ｗ、Ｅ、 Ｍ
ｏｅｒｎｅｒ ＆ Ｍ、Ｄ、 Ｌｅｖｅｎｓｏｎ。Furthermore, it should be noted that the above-mentioned permissible area is for the first read, and the IB
As the M group showed, the permissible area decreases significantly as the number of reads increases [W, E, M
oerner & M.D., Levenson.
Ｊ、 Ｏｐｔ、 Ｓａｃ、八ｍ、 Ｂ、 ２．９１５
（１９８５）、］ 、本発明の媒体が許容領域内に含ま
れるのは読み出し回数の少ない場合に限られる。しかし
、ＰＨＢメモリは超人容量メモリとして意味があるので
あり、その場合−つのデータビットについて着目した場
合、読み出し回数が多数回になる可能性は小さいと考え
られる。J, Opt, Sac, 8m, B, 2.915
(1985),], the medium of the present invention falls within the permissible region only when the number of reads is small. However, the PHB memory is meaningful as a superhuman capacity memory, and in that case, when focusing on one data bit, it is considered that there is a small possibility that the number of readings will be large.
したがフて、本発明の媒体により、装置が安価で、より
単純であり、可逆性に優れ、より狭いホールを与える一
光子的な光化学反応を用いた小さなスポット径の光（直
径１０μｍ）での高速書き込み（３０ｎｓ／ｂｉｔ）
・高速読み出しく３０ｎｓ／ｂｉｔ）を実現するＰＨＢ
メモリを実現することができる。Therefore, with the medium of the present invention, the device is cheaper, simpler, more reversible, and can be used with small spot size light (10 μm diameter) using a one-photon photochemical reaction that gives a narrower hole. High-speed writing (30ns/bit)
・PHB that achieves high-speed readout (30ns/bit)
Memory can be realized.
以下、図面を参照しつつ、本発明をさらに詳細に説明す
る。Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.
第４図は本発明の媒体の基本構造を示す図であって、そ
の主たる構成は、光化学反応性分子１を含むマトリック
ス２からなる。この光化学反応性分子が具備すべき特定
の性質とは、Ｒ８゜Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の少なくとも１つ
は、ハメット置換基定数の和が−０，３５以下の置換基
を有するポルフィリン誘導体であることである。そして
、置換基の種類として、具体的には表１に示す置換基の
一種、又は、複数種の組み合わせが考えられる。FIG. 4 is a diagram showing the basic structure of the medium of the present invention, the main composition of which is a matrix 2 containing photochemically reactive molecules 1. The specific property that this photochemically reactive molecule should have is that at least one of R8゜R2, R3, and R4 is a porphyrin derivative having a substituent whose sum of Hammett substituent constants is -0.35 or less. It is. As the type of substituent, specifically, one type of substituent group shown in Table 1 or a combination of multiple types can be considered.
表１
（その１
ハメッ
トの置換基定数
一方、マトリックスとして具体的には、これらポルフィ
リン誘導体を分散し、ｏ−ｏバンド領域の透明性のよい
、波長多重度の高い、しかも、熱的ホール安定性の良好
な高分子ならなんでもよい。例えば・、ポリエチレンに
代表されるポリオレフィン、ポリメタクリレート話導体
、ポリアクリレート話導体、ポリスチレン話導体、ポリ
メタクリルアミドＨＡ導体、ポリアクリルアミド話導体
、ポリビニルアルコール話導体等が挙げられるが、これ
に限定されるものではない。また、これらの高分子の他
、ゲスト分子を分散して含有でき、さらにゲスト分子に
対する記憶の書き込み波長と光吸収領域が異なっていれ
ばなんでもよい。具体的には、エタノール等の剛体ガラ
スやタンパク買等が考えられる。Table 1 (Part 1: Hammett's substituent constants) On the other hand, specifically, these porphyrin derivatives are dispersed as a matrix to provide good transparency in the o-o band region, high wavelength multiplicity, and thermal hole stability. Any polymer with good properties may be used. For example, polyolefin represented by polyethylene, polymethacrylate conductor, polyacrylate conductor, polystyrene conductor, polymethacrylamide HA conductor, polyacrylamide conductor, polyvinyl alcohol conductor, etc. In addition, in addition to these polymers, any polymer may be used as long as it can contain guest molecules in a dispersed manner, and the memory writing wavelength and light absorption region for the guest molecules are different. Specifically, rigid glass such as ethanol, protein glass, etc. can be considered.
［実施例］
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する
が、本発明は以下の例に限定されるものではない。[Examples] Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples, but the present invention is not limited to the following examples.
（実施例１）
光化学反応性分子として、（１）式のＲ８−Ｒ４を構成
するフェニル基のパラ位に表１中のジメチルアミノ基（
−Ｎ （ＣＨ３）２ ）を置換した５、１０，１５．２
０−テトラ（４−ジメチルアミノフェニル）ポルフィリ
ン（以下、 Ｔ （４−ＤＭＡＰ）Ｐと略記する）を用
いた。この場合、置換基であるパラ位のジメチルアミノ
基のσ値は−０，８３である。まず、Ｔ （４−ＤＭＡ
Ｐ）Ｐのクロロホルム溶液を作製し、吸収スペクトルを
測定したところ、第５図が得られた。第５図よりＱ、吸
収帯の吸収断面積を求めたところ６×１０−” ｃｍ２
であった。(Example 1) As a photochemically reactive molecule, a dimethylamino group in Table 1 (
-N (CH3)2 ) substituted 5, 10, 15.2
0-tetra(4-dimethylaminophenyl)porphyrin (hereinafter abbreviated as T(4-DMAP)P) was used. In this case, the σ value of the para-position dimethylamino group, which is a substituent, is −0.83. First, T (4-DMA
P) When a chloroform solution of P was prepared and the absorption spectrum was measured, the result shown in FIG. 5 was obtained. From Figure 5, the absorption cross section of the absorption band Q was found to be 6×10-” cm2.
Met.
次に、市販のポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭ
Ａと略記する）のクロロホルム溶液中にＴ （４−ＤＭ
ＡＰ）Ｐを乾燥時の濃度が１０−４ｍ ｏ １ ／ １
’＆なるように加えた後、透明ガラス性基板上にキャ
ストし、厚さ約１０μｍのフィルムを得た。第６図にこ
のキャストフィルムの蛍光スペクトルを示す。このキャ
スト膜を液体ヘリウム温度まで冷却し、色素レーザーの
６６４ｎｍの光を照射光量０．１ｍＪ／ｃｍ２で照射し
たところ、Ｔ （４−ＤＭＡＰ）ＰのＱ＋吸収帯にホー
ル幅０．２６ｃｍ−’のホールを生成した。このとき、
Ｋａｄｏｒらの方法［Ｌ、にａｄｏｒ、 Ｇ、 ５ｃｈ
ｕｌｔｅ＆ Ｄ、 Ｈａａｒｅｒ、 Ｊ、 Ｐｈｙｓ、
Ｃｈｅｗ、、 ９０．１２６４（１９８６）、］によ
りホール形成量子収率φを求めたところ、φ＝Ｏ，Ｏａ
であった。したがって、この光学記憶媒体は第２図に示
した許容領域内に属することが分かった。Next, commercially available polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as PMM
T (4-DM
AP) The concentration of P when dry is 10-4 m o 1/1
'&, and then cast onto a transparent glass substrate to obtain a film with a thickness of about 10 μm. FIG. 6 shows the fluorescence spectrum of this cast film. When this cast film was cooled to liquid helium temperature and irradiated with 664 nm light from a dye laser at an irradiation amount of 0.1 mJ/cm2, a hole width of 0.26 cm-' was formed in the Q+ absorption band of T (4-DMAP)P. Created a hole. At this time,
Kador et al.'s method [L, niador, G, 5ch
Ulte & D., Haarer, J., Phys.
Chew, 90.1264 (1986)], the hole formation quantum yield φ was found to be φ=O, Oa
Met. Therefore, it was found that this optical storage medium falls within the permissible range shown in FIG.
（実施例２）
光化学反応性分子として、（１）式のＲ１−Ｒ４を構成
するフェニル基のパラ位に表１中のアミノ基（ＮＨ２）
を置換した５、１０，１５゜２０−テトラ（４−アミノ
フェニル）ポルフィリン（以下、Ｔ （４−ＡＰ）Ｐと
略記する）を用いた。この場合、置換基であるパラ位の
アミノ基のσ値は−０，６６である。まず、Ｔ（４−Ａ
Ｐ）Ｐのクロロホルム溶液を作製し、吸収スペクトルを
測定して、Ｑ、吸収帯の吸収断面積を求めたところ、８
Ｘ １０−” ｃｍ２であった。(Example 2) As a photochemically reactive molecule, an amino group (NH2) in Table 1 was placed at the para position of the phenyl group constituting R1-R4 in formula (1).
5,10,15°20-tetra(4-aminophenyl)porphyrin (hereinafter abbreviated as T (4-AP)P) was used. In this case, the σ value of the para-position amino group, which is a substituent, is −0.66. First, T(4-A
P) A chloroform solution of P was prepared, the absorption spectrum was measured, and the absorption cross section of the absorption band Q was found to be 8.
X 10-'' cm2.
次に、市販のＰＭＭＡのクロロホルム溶液中にＴ （４
−ＡＰ）Ｐを乾燥時の濃度が１０−’ｍｏｂ／１となる
ように加えた後、透明ガラス性基板上にキャストし、厚
さ約１０μｍのフィルムを得た。このキャスト膜を液体
ヘリウム温度まで冷却し、色素レーザーの６６０ｎｍの
光を照射光量０．１５ｍＪ／ｃｍ２で照射したところ、
Ｔ（４−ＡＰ）ＰのＱ＋吸収帯にホール幅０．２８ｃｍ
−’のホールを生成した。このときＫａｄｏｒらの方法
［Ｌ、にａｄｏｒ、 Ｇ、 ５ｃｈｕｌｔｅ ＆ Ｄ、
Ｈａａｒｅｒ、 Ｊ。Next, T (4
-AP)P was added to give a dry concentration of 10-'mob/1, and then cast onto a transparent glass substrate to obtain a film with a thickness of about 10 μm. When this cast film was cooled to liquid helium temperature and irradiated with 660 nm light from a dye laser at an irradiation amount of 0.15 mJ/cm2,
Hole width 0.28cm in Q+ absorption band of T(4-AP)P
-' holes were generated. At this time, the method of Kador et al.
Haarer, J.
Ｐｈｙｓ、 Ｃｈｅｍ、、 ９０．１２８４ （１９８
６）、１によりホール形成量子収率φを求めたところ、
φ＝０．０７であった。したがって、この光学記憶媒体
は第２図に示した許容領域内に属することが分かった。Phys, Chem, 90.1284 (198
6), the hole formation quantum yield φ was determined by 1.
φ=0.07. Therefore, it was found that this optical storage medium falls within the permissible range shown in FIG.
（実施例３）
光化学反応性分子として、（１）式のＲ１−Ｒ４を構成
するフェニル基のパラ位に表１中のヒドロキシ基（−０
ＣＨｓ）を置換した５、１０゜１５．２０−テトラ（４
−ヒドロキシフェニル）ポルフィリン（以下、Ｔ （４
−ＨＰ）Ｐと略記する）を用いた。この場合、置換基で
あるパラ位の水酸基のσ値は一〇、３７である。まず、
Ｔ （４−ＨＰ）Ｐのクロロホルム溶液を作製し、吸収
スペクトルを測定して、Ｑ＋吸収帯の吸収断面積を求め
たところ、７ Ｘ １０−” ｃｍ２であった。(Example 3) As a photochemically reactive molecule, a hydroxy group (-0
5,10゜15.20-tetra(4
-hydroxyphenyl)porphyrin (hereinafter referred to as T (4
-HP) (abbreviated as P) was used. In this case, the σ value of the hydroxyl group at the para position, which is a substituent, is 10.37. first,
A chloroform solution of T (4-HP)P was prepared, the absorption spectrum was measured, and the absorption cross section of the Q+ absorption band was determined to be 7 x 10-'' cm2.
次に、市販のＰＭＭＡのクロロホルム溶液中にＴ （４
−ＨＰ）Ｐを乾燥時の濃度が１０−’ｍｏｕ／１１とな
るように加えた後、透明ガラス性基板上にキャストし、
厚さ約１０μｍのフィルムを得た。このキャスト膜を液
体ヘリウム温度まで冷却し、色素レーザーの６５０ｎｍ
の光を照射光量Ｏ６１５ｍ Ｊ ７ｃｍ２で照射したと
ころ、Ｔ（４−ＤＭＡＰ）ＰのＱ、吸収帯にホール幅０
．３０ｃｍ”のホールを生成した。このとき、Ｋａｄｏ
ｒらの方法［Ｌ、にａｄｏｒ、 Ｇ、 ５ｃｈｕｌｔｅ
＆ Ｄ、 Ｈａａｒｅｒ。Next, T (4
-HP) P was added to a dry concentration of 10-'mou/11, and then cast onto a transparent glass substrate,
A film with a thickness of about 10 μm was obtained. This cast film was cooled to liquid helium temperature, and a dye laser of 650 nm was applied.
When the light was irradiated with the irradiation light amount O615m J 7cm2, the Q of T(4-DMAP)P and the hole width in the absorption band were 0.
．． A hole of 30 cm was created. At this time, Kado
The method of R et al.
&D, Haarer.
Ｊ、 Ｐｈｙｓ、 ＣｈｅＩＩ＋、、 ９０．１２６４
（１９８６）、コによりホール形成量子収率φを求め
たところ、φ＝０．０６であった。したがって、この光
学記憶媒体は第２図に示した許容領域内に属することが
分かつた。J, Phys, CheII+, 90.1264
(1986), the hole formation quantum yield φ was found to be 0.06. Therefore, it was found that this optical storage medium falls within the permissible range shown in FIG.
（実施例４）
光化学反応性分子として、（１）式のＲ，〜Ｒ３を構成
するフェニル基のバラ位に表１中のアミノ基（−ＮＨ２
）を置換した５、１０．１５−トリ（４−アミノフェニ
ル）ポルフィリン（以下、Ｔｒ（４−ＡＰ）Ｐと略記す
る）を用いた。(Example 4) As a photochemically reactive molecule, an amino group (-NH2
) substituted with 5,10.15-tri(4-aminophenyl)porphyrin (hereinafter abbreviated as Tr(4-AP)P) was used.
この場合、ポルフィリンの５．１０．１５位に結合した
Ｒ３−Ｒ５を構成するフェニルのバラ位に対する置換基
であるアミノ基のσ値は−０，６６であるが、２０位に
対して結合したＲ４としては、フェニル基のみであり、
この場合のσ値は−０，０１である。まず、Ｔｒ （４
−ＡＰ）Ｐのクロロホルム溶液を作製して、吸収スペク
トルを測定し、Ｑ１吸収帯の吸収断面積を求めたところ
、６ ｘ １６−” ｃｍ２”ｔ’あった。In this case, the σ value of the amino group, which is a substituent for the phenyl bara position of R3-R5, which is bonded to the 5, 10, and 15 positions of the porphyrin, is -0.66, but R4 is only a phenyl group,
The σ value in this case is -0.01. First, Tr (4
A chloroform solution of -AP)P was prepared, the absorption spectrum was measured, and the absorption cross section of the Q1 absorption band was determined to be 6 x 16-''cm2''t'.
次に、市販のＰＭＭＡのクロロホルム溶液中にＴｒ（４
−ＡＰ）Ｐを乾燥時の濃度が１０−４ｍ ｏ Ｉｔ ／
Ｉｔとなるように加えた後、透明ガラス性基板上にキ
ャストし、厚さ約１０μｍのフィルムを得た。このキャ
スト膜を液体ヘリウム温度まで冷却し、色素レーザーの
６６０ｎｍの光を照射光量０．１２ｍＪ／ｃ＋ａ２で照
射したところ、Ｔｒ（４−ＡＰ）ＰのＱ＋吸収帯にホー
ル幅０．２５ｃｍ−’のホールを生成した。このとき、
Ｋａｄｏｒらの方法［Ｌ、にａｄｏｒ、 Ｇ、 ５ｃｈ
ｕｌｔｅ＆ Ｄ、 Ｈａａｒｅｒ、 Ｊ、 Ｐｈｙｓ
、 ｔｈｅｍ、、 ９０． １２６４（１９８Ｂ）、］
によりホール形成量子収率φを求めたところ、φ＝０．
０６であった。したがって、この光学記憶媒体は第２図
に示した許容領域内に属することが分かった。Next, Tr(4
-AP)P concentration when dried is 10-4 m o It /
After adding it so that it becomes It, it was cast on a transparent glass substrate to obtain a film with a thickness of about 10 μm. When this cast film was cooled to liquid helium temperature and irradiated with 660 nm light from a dye laser at an irradiation amount of 0.12 mJ/c+a2, a hole width of 0.25 cm-' was formed in the Q+ absorption band of Tr(4-AP)P. Created a hole. At this time,
Kador et al.'s method [L, niador, G, 5ch
Ulte & D, Haarer, J, Phys.
, them,, 90. 1264 (198B),]
When the hole formation quantum yield φ was determined, φ=0.
It was 06. Therefore, it was found that this optical storage medium falls within the permissible range shown in FIG.
（実施例５）
光化学反応性分子として、（１）式のＲ１〜Ｒ４を構成
するフェニル基の３．５位と４位に、各々表１中のメチ
ル基（−ＣＨ３）とメトキシ基（−ＯＣＨ３）を置換し
た５、１０，１５．２０−テトラ（３，５−ジメチル−
４−メトキシフェニル）ポルフィリン（以下、Ｔ （３
，５−ＤＭ−４−ＭＰ）Ｐと略記する）を用いた。この
場合、置換基であるバラ位のメトキシ基及びメタ位のメ
チル基のσ値は、それぞれ−０，０６９及び−０，２６
８であり、全体ではσ＝−０，４０６である。まず、Ｔ
（３，５−ＤＭ−４−ＭＰ）Ｐのクロロホルム溶液を
作製して、吸収スペクトルを測定し、Ｑ１吸収帯の吸収
断面積を求めたところ、７ ｘ １０’−” ｃｍ２で
あフた。(Example 5) As a photochemically reactive molecule, a methyl group (-CH3) and a methoxy group (- 5,10,15.20-tetra(3,5-dimethyl-
4-methoxyphenyl)porphyrin (hereinafter referred to as T (3
, 5-DM-4-MP) (abbreviated as P) was used. In this case, the σ values of the methoxy group at the rose position and the methyl group at the meta position, which are substituents, are -0,069 and -0,26, respectively.
8, and the total is σ=−0,406. First, T
A chloroform solution of (3,5-DM-4-MP)P was prepared, the absorption spectrum was measured, and the absorption cross section of the Q1 absorption band was determined to be 7 x 10'-'' cm2.
次に、市販のＰＭＭＡのクロロホルム溶液中にＴ （３
，５−ＤＭ−４−ＭＰ）Ｐを乾燥時の濃度が１０−’ｍ
ｏｌ／１となるように加えた後、透明ガラス性基板上に
キャストし、厚さ約！Ｏμｍのフィルムを得た。このキ
ャスト膜を液体ヘリウム温度まで冷却し、色素レーザー
の６５０ｎｍの光を照射光量０．２０ｍＪ／ｃｍ２で照
射したところ、Ｔ （３，５−ＤＭ−４−ＭＰ）ＰのＱ
１吸収帯にホール幅０．２５ｃｍ−’のホールを生成し
た。このとｋＫａｄｏｒらの方法［Ｌ、にａｄｏｒ、
Ｇ。Next, T (3
,5-DM-4-MP)P with a dry concentration of 10-'m
After adding it to ol/1, it was cast onto a transparent glass substrate to a thickness of about 100 ml. A film of 0 μm was obtained. When this cast film was cooled to liquid helium temperature and irradiated with 650 nm light from a dye laser at an irradiation amount of 0.20 mJ/cm2, the Q of T (3,5-DM-4-MP)P was
A hole with a hole width of 0.25 cm-' was generated in the 1 absorption band. This and Kador et al.'s method [L, niador,
G.
°５ｃｈｕｌｔｅ ＆ Ｄ、 Ｆｌａａｒｓｒ、
Ｊ、 Ｐｈｙｓ、 Ｃｈｅｙｘ、、 ９０゜
１２６４ （１９８６）、］によりホール形成量子収率
φを求めたところ、φ＝０．０７であった。したがって
、この光学記憶媒体は第２図に示した許容領域内に属す
ることが分かった。°5chulte & D, Flaarsr,
J. Phys. Cheyx, 90°1264 (1986)], the hole formation quantum yield φ was determined to be 0.07. Therefore, it was found that this optical storage medium falls within the permissible range shown in FIG.
［発明の効果］
以上説明したように、本発明の光学記憶媒体により一光
子的なホール生成機構を有する材料系において、小さな
スポット径の光（直径１０μｍ）での高速書き込み（３
０ｎｓ／ｂｉｔ） ・高速読み出しく３０ｎｓ／ｂｉ
ｔ）を実現することができるので、高性能・高信頼性の
波長多重可能な光学記憶媒体を提供できる。[Effects of the Invention] As explained above, the optical storage medium of the present invention enables high-speed writing (3
0ns/bit) ・High-speed readout 30ns/bit
Since t) can be realized, it is possible to provide a high-performance, highly reliable wavelength-multiplexable optical storage medium.
第１図はＰＨＢ現象を利用した波長多重記憶法の概略図
である。第２図は一光子的なホール生成機構を持つ材料
に対し、小さなスポット径の光（直径１０μｍ）を用い
た高速書き込み（３０ｎｓ／ｂｉ ｔ） ・高速読み出
しく３０ｎｓ／ｂｉｔ）において、最初の一回目の読み
出しに対し、許容されるＳＮ比を与える材料の量子収率
η、光化学反応性分子の数密度Ｎ及び吸収断面積Ｓの許
容領域を与える図［Ｗ、Ｅ、 Ｍｏｅｒｎｅｒ ＆Ｍ、
Ｄ、 Ｌｅｖｅｎｓｏｎ、 Ｊ、 Ｏｐｔ、
Ｓａｃ、 八ｉ１１． Ｂ、 ２． ９１５（１
９８５）、］である、第３図はφ値とσ値との関係を示
す概念図である。第４図は本発明の媒体の基本構造であ
る。第５図はＴ （４−ＤＭＡＰ）Ｐのクロロホルム溶
液中における吸収スペクトルである。第６図はＴ （４
−ＤＭＡＰ）Ｐ／ＰＭＭＡ系の蛍光スペクトルである。
１・・・光化学反応性分子、２・・・マトリックス。
第
図
波
！
第
図
ハメットの置換基定数Ｇ
第
図
第
図
波
長
（ｎｍ）FIG. 1 is a schematic diagram of a wavelength multiplexing storage method using the PHB phenomenon. Figure 2 shows the first step in high-speed writing (30 ns/bit) and high-speed reading (30 ns/bit) using light with a small spot diameter (10 μm in diameter) for a material with a one-photon hole generation mechanism. For the second readout, the diagram gives the allowable range of the quantum yield η of the material, the number density N of photochemically reactive molecules, and the absorption cross section S that gives an acceptable signal-to-noise ratio [W, E, Moerner & M,
D, Levenson, J, Opt.
Sac, 8i11. B, 2. 915 (1
985), ]. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the relationship between the φ value and the σ value. FIG. 4 shows the basic structure of the medium of the present invention. FIG. 5 is an absorption spectrum of T (4-DMAP)P in a chloroform solution. Figure 6 shows T (4
-DMAP)P/PMMA system fluorescence spectrum. 1... Photochemically reactive molecule, 2... Matrix. Figure wave! Diagram Hammett's substituent constant G Diagram Diagram Wavelength (nm)
Claims (1)
光学記憶媒体において、該ゲスト分子が下記の一般式を
持ち、式中のＲ＿１、Ｒ＿２、Ｒ＿３、Ｒ＿４の少なく
とも１つは、ハメット置換基定数の和が−０．３５以下
の置換基を有するものであることを特徴とする光学記憶
媒体。 ▲数式、化学式、表等があります▼[Claims] In an optical storage medium comprising a guest molecule and a matrix in which the guest molecule can be dispersed, the guest molecule has the following general formula, and at least one of R_1, R_2, R_3, and R_4 in the formula is Hammett's An optical storage medium having a substituent whose sum of substituent constants is -0.35 or less. ▲Contains mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280730A JPH02127079A (en) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | Optical memory medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63280730A JPH02127079A (en) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | Optical memory medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02127079A true JPH02127079A (en) | 1990-05-15 |
Family
ID=17629147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63280730A Pending JPH02127079A (en) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | Optical memory medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02127079A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5306599A (en) * | 1991-03-01 | 1994-04-26 | Toray Industries, Inc. | Optical recording material |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63280730A patent/JPH02127079A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5306599A (en) * | 1991-03-01 | 1994-04-26 | Toray Industries, Inc. | Optical recording material |
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