JPH03274545A - 波長多重記録媒体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光化学ホールバーニング現象（ＰＨＢ現象）
を利用した波長多重記録媒体に関するものであり、特に
段階的２光子励起により記録を行う波長多重記録媒体に
関するものである。

（発明の概要〕 本発明は、段階的２光子励起により起こる電子移動反応
により記録が行われる波長多重記録媒体において、光吸
収色素と電子受容体あるいは電子供与体とを組み合わせ
ることにより、電子移動反応の自由エネルギー変化を最
適化し、記録劣化のない良好な光化学ホールバーニング
を可能とするものである。

〔従来の技術］ 光化学ホールバーニングを利用する波長多重記録は、超
高密度の記録が可能であり、次世代の光メモリ等への応
用を目的に研究開発が行われている。

光化学ホールバーニングを利用した波長多重記録の原理
は、例えば特開昭５３−９９７３５号公報等に記載され
るように、透明媒体に分散された光吸収色素が極低温に
おいて示す一つの広い吸収帯（不均一吸収帯）の中に、
狭帯域のレーザ光を照射して鋭い富み（ホール）を形成
させるというものである。不均一吸収帯には、照射する
レーザ光の波長を僅かずつ変化させることによって、多
数のホールを形成することができる。理論的には、一つ
の不均一吸収帯中に１０１〜１０′個のホールが形成可
能であると言われており、このホールの有無をビット記
録に利用すれば１スポツト当たりの情報量を飛躍的に増
大することができるものと期待される。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、従来多くの研究がなされてきた光化学ホール
バーニング材料は、１光子励起による光化学反応によっ
て記録が行われるものであるため、記録にしきい値がな
く読み出し光により記録が破壊されるという本質的な問
題を抱えている。

これを解決するために、２波長の光を同時に照射して生
じる高い励起状態から起きる光化学反応を記録に用いる
段階的２光子励起方式（光ゲート型）の光化学ホールバ
ーニング材料が研究されている。段階的２光子励起方弐
では、一方の波長の光のみでは記録が破壊されることは
なく、読み出し光により記録が劣化することはない。

前記段階的２光子励起方式の光化学ホールバーニング材
料としては、電子移動反応により記録が行われる材料系
が最も材料系選択の自由度があり記録特性を向上する上
で有望であると考えられているが、実際に光化学ホール
バーニングが生ずるのは特定の分子構造を有するものに
限られ、自由度があると言っても材料系を選択するうえ
で大きく制約されている。

また、特に段階的２光子励起方式の光化学ホールバーニ
ング材料における電子移動反応を支配する自由エネルギ
ー変化と光化学ホールバーニングの関係については全く
解明されていないのが実情である。

そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて捷案さ
れたものであって、電子移動反応を支配する自由エネル
ギー変化と光化学ホールバーニングの関係を解明し、段
階的２光子励起により劣化のない良好な記録再生を行う
、：とが可能な波長多重記録媒体を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、上述の目的を達成セんものと長期に亘り
鋭意研究を重ねた結果、光吸収色素に電子受容体若しく
は電子供与体を添加し電子移動反応の自白エネルギー変
化を特定の範囲に制御したときに、段階的２光子励起に
よる光化学ホールパニングが起きるとの知見を得るに至
った。

本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであっ
て、光吸収色素と電子受容体または電子供与体が支持物
質に分散されるとともに、電子移動反応の自由エネルギ
ー変化ΔＧが−２．０ｅＶ以上とされてなり、段階的２
光子励起により記録が行われることを特徴とするもので
ある。

ここで、電子移動反応の自由エネルギー変化ΔＧは、次
式 ％式％（１） Ｅ、、　；電子供与体の１電子酸化ポテンシヤルＥ　ｒ
、４：電子受容体のＩｔ子遍元ポテンシャルＥｏ　：反
応状態を性成するのに必要な光励起エネルギー で与えられる。

したがって、光吸収色素が電子供与体である場合には電
子受容体を添加することで、逆に光吸収色素が電子受容
体である場合には電子供与体を添加することで、前記Δ
Ｇの価が−２，０ｅＶ以上となるように設定する。

使用する光吸収色素（感光物質）や電子受容体電子供与
体は、何ら制約されるものではないが、例えば光吸収色
素としてはテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体やテトラ
フェニルポルフィンマグネシウム錯体（いずれも電子供
与体）等が挙げられる。

一方、これら光吸収色素や電子受容体、電子供与体が分
散される支持物質（分散媒）としては、前記光吸収色素
の吸収領域に吸収のない光学的に透明な物質であって、
光吸収色素を均一に分散させることができ、且つ極低温
において割れを生しない物質であればいずれも使用可能
であるが、不均一吸収帯の幅を広くするためには非晶質
媒質を使用するのが良く、またホールの幅を小さくする
にはフォノンとの相互作用が小さくなるように光吸収色
素と支持物質の組み合わせや構造を設計することが重要
である。さらに、光吸収色素と支持物質との相互作用が
強い系ではサイドホールが発生して記録信号のＳＮ比を
劣化させるため、できるだけ相互作用の弱い系を選択す
る必要がある。

支持物質は、このような条件を考慮したうえで選択され
るものであり、エタノール−メタノール系、テトラヒド
ロフラン、グリセロール等の有機ガラス系、ｎ−アルカ
ンによる結晶系媒体（シュポルスキー・マトリクス）、
ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、
ポリメチルメタクリレート等の高分子樹脂材料等が使用
可能である。

これらの支持物質と光吸収色素や電子受容体。

電子供与体は、所定の比率で混合され波長多重記録材料
とされるが、この場合の光吸収色素の濃度は、支持物質
に分散させたときに光吸収色素の分子−分子間の相互作
用が無視できるような割合に設定すればよく、使用する
光吸収色素及び支持物質の種類に応じて適宜選択できる
ものである０通常は、光吸収色素は全体の１０−−〜１
０−！モル％とされる。

電子受容体や電子供与体は、前記光吸収色素よりも過剰
に存在すればよく、通常は支持物質と体積比で１：１程
度とされ光吸収色素に対して大過剰とされる。

〔作用〕

光吸収色素に電子受容体あるいは電子供与体を添加して
電子移動反応の自由エネルギー変化ΔＧを−２．０ｅＶ
以上とした波長多重記録媒体を極低温に冷却し、波長選
択光とゲート光とを同時に照射すると、段階的２光子励
起による光化学ホールバーニング現象により記録が行わ
れる。

読み出しは、波長選択光のみを照射することにより行わ
れ、当該波長選択光のみの照射では光化学ホールバーニ
ングは起きず、記録状態はそのまま維持される。

［実施例〕 以下、本発明を具体的な実験結果に基づいて説明する。

本実施例では、光吸収色素としてテトラフェニルポルフ
ィン亜鉛錯体を用い、支持物質（分散媒物ｔ）としてポ
リメタクリル酸メチル（分子量９ＸＩＯ’）を用いた。

このものに電子受容体として臭化エチルを加えたものを
試料とした。

なお、試料に含まれるテトラフェニルポルフィン亜鉛錯
体の割合は１０′□３モル％であり、電子受容体と支持
物質は容量比でｌ：１である。

第１図にテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体の吸収スペ
クトル（図中実線で示す、）及び三重項状態の吸収スペ
クトル（Ｔ−Ｔ吸収スペクトル。

図中破線で示す。）を示す、テトラフェニルポルフィン
亜鉛錯体では、４６５ｎｍのアルゴンイオンレーザの発
振線に対して、基底状態の吸収は無いが、最低三重項状
態から更に高い三重項状態への電子遷移は、大きな吸収
を持つことがわかる。

テトラフェニルポルフィン亜鉛錯体は、波長選択光によ
り光励起され、励起−重項状態を経て最低三重項状Ｉｍ
（励起エネルギー１．５９ｅＶ）に遷移する。この状態
でゲート光（４６５ｎｍ）を照射することにより、ゲー
ト光のエネルギー（２，７９ｅＶ）に対応した高い三重
項状態への遷移が起きる。

第２図は、この試料にレーザ光を照射した結果を示すも
のである。第２図中、１６７６１．８ｃｒ’の位置（図
中矢印Ａで示す位置）で波長選択光のみを、１６７８９
．０ＣＩ−’の位置（図中矢印Ｂで示す位置）で波長選
択光とゲート光（４６５ｎｍ）を同時に照射した。なお
、波長選択光の強度は４５０ｍＷ／ｃｊ、ゲート光の強
度は５０＠Ｗ／ｃｉｉであり、照射時間はいずれも１分
間である。

波長選択光のみを照射した場合には光化学ホールバーニ
ングは起きず、ゲート光が同時に存在する場合にのみ光
化学ホールバーニングが起きている。

このことは、高い三重項状態に励起されたテトラフェニ
ルポルフィン亜鉛錯体と臭化エチルの間の電子移動反応
によりホールが生成することを示している。なお、本試
料における電子移動反応の自由エネルギーの変化ΔＧは
−１，５７ｅＶである。

第３図はテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体単独の試料
に波長選択光のみ、あるいは波長選択光とゲート光を同
時に照射したときの結果を示す吸収スペクトルである。

この第３図から明らかなように、テトラフェニルポルフ
ィン亜鉛錯体単独の試料では、波長選択光のみ照射した
とき、あるいは波長選択光とゲート光を同時に照射した
ときのいずれの場合でも光化学ホールバーニングが起き
ていない。

一方、電子受容体にクロロホルム（１電子還元ポテンシ
ャルー１．６７ｅＶ）を用いた場合では、第４図に示す
ように、テトラフェニルポルフィン亜鉛錯体単独の試料
と同様、波長選択光のみ照射したとき、あるいは波長選
択光とゲート光を同時に照射したときのいずれの場合で
も光化学ホールバーニングが起きていない、電子受容体
にクロロホルムを用いた場合の電子移動反応の自由エネ
ルギーの変化ΔＧは−２，０３ｅＶである。

そこで、電子受容体として各種の化合物を用い、そのと
きの電子移動反応の自由エネルギーΔＧと光ゲーＩ・型
光化学ホールバーニング反応性（ＰＨＢ反応性）の有無
について調べた。結果を次表に示す。なお、次表におい
て、１電子還元ポテンシャルＥ　ｒｅｄの債は、飽和カ
ロメル電極に対する値である。

表 以上の結果より、電子移動反応による光化学ホールバー
ニングを起こすためには、電子移動反応の自由エネルギ
ーΔＧをΔＧ≧−２゜ＯｅＶとする必要があるとの結論
に達した。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかなように、本発明においては、
電子移動反応を支配する自由エネルギー変化と光化学ホ
ールバーニングの関係を解明し、光吸収色素に電子受容
体あるいは電子供与体を添加して電子移動反応に関与す
る自由エネルギー変化を最適化しているので、段階的２
光子励起により劣化のない良好な記録再侘を行うことが
可能な波長多重記録媒体を提供することが可能である。

また、必ずしも単独の化合物にとられれる必要がないの
で、波長多重記録媒体における材料の選択の幅を広げる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体の吸収スペ
クトル並びに三重項状態の吸収スペクトルを示す特性図
である。 第２図はテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体に電子受容
体として臭化エチルを添加した試料に波長選択光あるい
は波長選択光とゲート光を同時に照射したときの吸収ス
ペクトルであり、第３図はテトラフェニルポルフィン亜
鉛錯体を単独で用いた試料に波長選択光あるいは波長選
択光とゲート光を同時に照射したときの吸収スペクトル
、第４図はテトラフェニルポルフィン亜鉛錯体に電子受
容体としてクロロホルムを添加した試料に波長選択光あ
るいは波長選択光とゲート光を同時に照射したときの吸
収スペクトルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光吸収色素と電子受容体または電子供与体が支持物質
   に分散されるとともに、電子移動反応の自由エネルギー
   変化ΔＧが−２．０ｅＶ以上とされてなり、段階的２光
   子励起により記録が行われることを特徴とする波長多重
   記録媒体。