信息光學儲存可逆記錄介質、在該介質上的可逆記錄方法

2023-05-27 21:16:16

專利名稱：信息光學儲存可逆記錄介質、在該介質上的可逆記錄方法
信息光學儲存可逆記錄介質、在該介質上的可逆記錄方法本發明涉及記錄介質的技術領域。更具體地說，本發明涉及在介質材料內部光學儲存至少一個信息的可逆記錄介質，該記錄介質包括至少一個介質材料層，包括 在一個局部區域中具有在至少一個第一分子集合狀態和至少一個第二分子集合狀態中間的一個分子集合狀態的分子； 在該局部區域中具有第一分子集合狀態的分子，當受到讀出電磁輻射激勵時，能夠產生表徵該第一分子集合狀態的一個二次諧波信號。本發明還涉及在按照本發明的數據記錄介質上的可逆記錄方法。現有技術中已知的數據記錄介質包括至少一個介質材料層，所述介質材料在一個局部區域中包括至少一個第一分子集合狀態和至少一個第二集合狀態中間的一個分子集合狀態。例如，從專利申請書PCT-A-W099/23650已知這樣的記錄介質，它描述一種光碟，包括在基質中插入的光致變色物質(photochromes)。該光致變色物質具有兩個物理-化學狀態。如所周知，這兩個物理化學狀態對應於該分子的開敞形式和該分子的封閉形式。光致變色物質的物理化學狀態的變化是通過雙光子吸收而強聚焦的雷射輻射實現的。通過該射線，分子的封閉結構改變，以便產生局部開敞的分子。如所周知，雙光子吸收作用是一種非常局部的強度函數二次方現象，因而允許以高的空間解析度改變分子狀態。因此，雙光子吸收允許在構成光碟的基質中實現深度寫入。

上述文獻還教導該光致變色物質的這兩個物理化學狀態具有遠離可見光的吸收帶，對於第一狀態一般為450nm,而對於第二狀態為530nm。因而，該吸收特性中這個差值允許實現圓盤的讀出。為此，人們在該圓盤上發送電磁輻射並檢測螢光光譜和發射。該讀出電磁輻射還準確地聚焦在要讀出的層上和該層的讀出區域上。例如，這是通過對光致變色物質分子雙光子螢光激勵實現的。於是，第一吸收特徵對應於位「1」，而第二吸收特徵對應於位「O」。因而，諸如在上述文獻中描述的光碟允許儲存數據。但是，在上述文獻中描述的光碟有光致變色物質兩個狀態穩定性不同的缺點。於是，只能保證自願地使一種給定狀態的光致變色物質處於此狀態，或者由於拮抗狀態的不穩定性而回到此狀態。因而這造成光碟寫出錯，由此讀出錯。在垂直於光碟表面的方向上的空間選擇性是通過插入30微米非活性中間層並把活性層隔離I微米厚度而獲得的，但是這限制信息儲存密度。同樣從文獻FR-A-2900762已知，它描述一種光學數據存儲器，包括至少一個介質材料層，它由電荷轉移分子，更具體地說，偶氮苯族組成。這些分子在一個局部區域中具有至少一個第一分子集合狀態和一個第二分子集合狀態中間的一個分子集合狀態，在第一分子集合狀態下所述分子呈現按照優先方向定向，而對於第二集合狀態所述分子具有隨機的定向。於是，只有按照優先方向定向的分子才能夠當它們在所述局部區域中受到讀出電磁輻射激勵時產生二次諧波信號。因而，按照該文獻，該存儲器允許通過檢測相對於讀出電磁輻射的波長的二次諧波信號，區分代表位「O」或者「I」的分子的局部集合狀態。事實上，在一個局部讀出區域中分子的優先集合定向允許當在這個局部區域中受到讀出電磁輻射激勵時，產生二次諧波輻射。反之，分子的隨機定向不產生該二次諧波輻射。因而按照該發明通過檢測在一個局部讀出區域中受到讀出輻射激勵之後發出的二次諧波信號便可以讀出存儲器。已知二次諧波產生現象是一種隨著電磁輻射強度平方變化的作用。因而，由於這個平方作用，可以用非常良好的空間解析度檢測二次諧波的產生，因為位於聚焦區域外面的分子作用與該聚焦區域分子的作用相比可忽略不計。但是，這種存儲器和在這種存儲器上讀出和寫入的方法有幾個缺點。事實上，若寫入過程是把雷射源聚焦於材料的一個局部區域，以便使偶氮苯分子異構化現象可逆，則這個可逆性在實現時很微妙。更具體地說，為了獲得寫入階段的可逆性，需要使組成介質材料的分子經受新的定向，以便所有都按照優先取向重定位。為此，再次把介質材料放置在強電場下是適合的，按照設想的應用這可能是微妙的。此外，在讀出過程中，使用所產生的偶氮苯把能量向偶氮苯分子轉移，以此使之位移。當經受幾次讀出時，這時記錄就不那麼堅固了。同樣從文獻JP-A-2005092074已知一種光學儲存記錄方法，一方面用來引起具有適當雙折射特性的化合物改變定向，另一方面用來通過化學反應把該化合物固定在該定向上，以便以所述化合物折射率調製的形式記錄信息。為此，所描述的方法提出利用分子量小而且具有可聚合基團的結晶化合物，一種實現雙光子吸收的化合物以及聚合引發劑。除已經提到的缺點外，這個記錄方法還有只允許記錄的缺點。因而所提出的記錄是不可逆的。在其他所有領域中，從文獻「Coumarins in Polymers From Light HarvestingtoPhoto-Cross-LinkabIe Tissue Scaffolds 「de Scott R. Trenor, Allan R. Shultz,BrianJ. Love et Thimothy E. Long (Chem. Rev. 2004,104, 3059-3077)已知，該分子合成是通過把香豆素骨架嫁接在聚合物鏈上實現的。該文獻描述這樣一種分子如何有能力在光的作用下發生反應，以實現香豆素骨架環化並產生環二聚物。另外，香豆素及其衍生物的光誘導環二聚化的物理化學過程今天已得到充分證實。因而，本發明的第一目的在於實現一種允許簡化數據在介質材料上的記錄可逆性的記錄介質和記錄方法。更具體地說，本發明的目的是避免系統地使用強電場來擦除介質材料上的數據。本發明的另一個目的是實現一種允許通過傳統的線性測量不可測地記錄數據的記錄介質以及記錄方法。更具體地說，本發明的目的是通過改變材料的非線性物理特性實現數據記錄，而從宏觀的觀點看不影響該材料的線性物理特性。本發明的又一個目的是實現一種允許區分分子的兩個以上的局部集合狀態，以便調製通過檢測二次諧波信號而獲得非線性響應的記錄介質以及方法和讀、寫裝置。更具體地說，實現一種由幾個染色組成的、可以按照預定的光學過程解碼而用肉眼不可檢測的圖象記錄介質和方法。為此目的，本發明涉及一種在介質材料內可逆地光學儲存至少一個信息的記錄介質，該記錄介質包括至少一個介質材料層，該材料層包括■在一個局部區域(9)中能夠具有分子(M，M')的第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)；〇具有分子(M，M')的第一集合狀態(EC1)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射
(10)激勵時,能夠產生表徵分子(Μ,Μ')第一集合狀態(EC1)的第一二次諧波信號(SH1)；〇具有分子(Μ，Μ,)第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)，當受到寫入電磁輻射激勵時，能夠至少部分地轉換為轉換分子(M')，以便轉變為分子(M，M')的第二集合狀態(EC2)，〇具有分子(M，M')第二集合狀態(EC2)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射
(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，M')的第二集合狀態(EC2)的第二二次諧波信(SH2)。按照本發明，該基本分子具有基於香豆素骨架類型的分子結構
權利要求
1.在介質材料內部藉助於光學儲存至少一個信息的可逆記錄介質，該記錄介質包括至少一個介質材料層，包括 ■能夠在一個局部區域(9)中具有分子(M，M')第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)； O具有分子(M，M')第一集合狀態(EC1)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M, M')之第一集合狀態(EC1)的第一二次諧波信號(SH1)； 〇具有分子(M，M,)的第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)，當受到寫入電磁輻射激勵時，能夠至少部分地轉換為轉換分子(M')，以便轉換為分子(M，M')的第二集合狀態(EC2)， O具有分子(M，M')第二集合狀態(EC2)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，M,)之第二集合狀態(EC2)的第二二次諧波信號(SH2)； 其特徵在於，該基本分子(M)具有基於以下類型的香豆素骨架的分子結構
2.按照權利要求1的記錄介質，其中該基本分子(M)具有基於以下類型的香豆素骨架的分子結構
3.按照權利要求2的記錄介質，其中該取代基R2是甲基基團。
4.按照權利要求2的記錄介質，其中該取代基R2是氫原子。
5.按照權利要求1至4中任何一項的記錄介質，其中該聚合物基質是採取下列形式的異丁烯酸酯衍生物
6.按照權利要求5的記錄介質,其中 ■R 是甲基(CH3)或丁基(n-C4H9)； ■k等於0.2或6 ;以及 ■n/m具有1/1至1/5之間的數值。
7.按照權利要求1至6中任何一項的記錄介質，其中基本分子(M)能夠通過光誘導二聚反應轉換為轉換分子(M')。
8.按照權利要求1至7中任何一項的記錄介質，其中 ■該基本分子(M)能夠在一個局部區域(9)中具有分子(M，M')的η個集合狀態(Μ，Μ,)中間的一個分子集合狀態(Μ，Μ,)，其中η是一個大於或等於2的整數； ■分子(Μ，Μ')的第η-1個集合狀態中的每一個分子(Μ，Μ')，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，都能夠產生表徵該分子集合狀態(MT )的第n-Ι個二次諧波信號(SHlri)。
9.按照權利要求8的記錄介質，其中分子(MW)的η個集合狀態中的每一個的特徵在於基本分子(M)和轉換分子(M')的特徵比例。
10.在一個介質材料層內部光學儲存至少一個信息的記錄介質上可逆的記錄方法，其包括下列幾個步驟 ■在一個局部區域(9)中使基本分子(M)具有分子(M，M')的第一集合狀態(EC1)； 〇該局部區域(9)中具有分子(M，M')的第一集合狀態(EC1)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，M')之第一集合狀態(EC1)的第一二次諧波信號； ■至少在所述局部區域(9)的寫入區域的水平上選擇性地施加寫入電磁輻射，使得一部分具有分子(M，M,)第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)轉換為轉換分子(M')，從而使具有分子(M，M')的第一集合狀態(EC1)的分子(M，M')轉變為分子(M，M')的第二集合狀態(EC2)； O具有分子(M，M')的第二集合狀態(EC2)的分子(M，M')，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，W )之第二集合狀態(EC2)的第二二次諧波信號(SH2)； 其特徵在於，該基本分子(M)具有基於以下類型的香豆素骨架的分子結構
11.按照權利要求10的記錄方法，其中該基本分子(M)具有基於以下類型的香豆素骨架的分子結構
12.按照權利要求11的記錄方法，其中該取代基R2是甲基基團CH3。
13.按照權利要求11的記錄方法，其中該取代基R2是氫原子H。
14.按照權利要求10至13中任何一項的記錄方法，其中該聚合物基質是採取下列形式的異丁烯酸酯衍生物
15.按照權利要求14的記錄方法，其中 ■R是甲基(CH3)或者丁基(n-C4H9)； ■k等於0.2或6 ;以及 ■n/m具有1/1至1/5之間的數值。
16.按照權利要求15的記錄方法，其中該寫入電磁輻射的波長大於300nm，使基本分子(M)產生光誘導雙聚。
17.按照權利要求10或16中一項的記錄方法，其中該基本分子(M)在一個局部區域(9)中具有分子(M，M')之η個集合狀態(ECn)中間的一個分子集合狀態(M)，其中η是一個大於或等於2的整數，該方法包括 ■在寫入區域的水平上選擇性地施加數個特定的寫入電磁輻射， 〇每個特定的寫入電磁輻射都使分子(Μ，Μ')之第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)轉變為轉換分子(M')，以便使第一集合狀態(EC1)的每個寫入區域轉變為該寫入區域中分子(M，M')之η個集合狀態中的一個； O使得分子(M)的n-Ι個集合狀態(EClri)中的每一個分子(Μ，Μ')，當受到讀出電磁輻射激勵(10)時，能夠產生表徵分子(M)該集合狀態(EClri)的二次諧波信號(SHlri)。
18.按照權利要求10至17中任何一項的記錄方法,包括下列步驟 ■在至少一個刪除區域水平上選擇性地施加刪除電磁輻射， 〇刪除磁輻射至少把一部分轉換分子(M')轉變為基本分子(M)。
19.按照權利要求10至17中任何一項的記錄方法，包括以下步驟 ■在轉換分子(M')的水平上普遍地施加刪除電磁輻射， 〇刪除磁輻射把轉換分子(M')轉變為基本分子(M)。
20.按照權利要求19的記錄方法，其中該刪除電磁輻射是UV射線。
全文摘要
本發明涉及記錄介質的技術領域。更具體地說，本發明涉及一種在介質材料內部光學儲存至少一個信息的可逆記錄介質，該記錄介質包括至少一個介質材料層，包括基本分子(M)，能夠在一個局部區域(9)中具有分子(M，M′)的第一集合狀態(EC1)；具有分子(M，M′)的第一集合狀態(EC1)的分子(M，M′)，當受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，M′)第一集合狀態(EC2)的第一二次諧波信號(SH-2)；具有分子(M，M′)的第一集合狀態(EC1)的基本分子(M)，當受到寫入電磁輻射激勵時，至少部分地能夠轉換為轉換分子(M′)，以便轉換為分子(M，M′)的第二集合狀態(EC2)，具有分子(M，M′)的第二集合狀態(EC2)分子(M，M′)，當它們受到讀出電磁輻射(10)激勵時，能夠產生表徵分子(M，M′)第二集合狀態(EC2)的第二二次諧波信號(SH2)。具體而言，本發明與相應先有技術的差別在於，這些分子(M)具有基於以下式(I)類型的香豆素骨架的分子結構，式中R1對應於香豆素骨架與聚合物基質的連接位置。
文檔編號G11B7/25GK103069490SQ201180028438
公開日2013年4月24日 申請日期2011年4月5日 優先權日2010年4月7日
發明者D·然德爾, M·薩勒, O·克魯普卡, K·伊利奧普洛斯 申請人:國立科學研究中心, 國立昂熱大學