专利名称：信息光学储存可逆记录介质、在该介质上的可逆记录方法
信息光学储存可逆记录介质、在该介质上的可逆记录方法本发明涉及记录介质的技术领域。更具体地说，本发明涉及在介质材料内部光学储存至少一个信息的可逆记录介质，该记录介质包括至少一个介质材料层，包括 在一个局部区域中具有在至少一个第一分子集合状态和至少一个第二分子集合状态中间的一个分子集合状态的分子； 在该局部区域中具有第一分子集合状态的分子，当受到读出电磁辐射激励时，能够产生表征该第一分子集合状态的一个二次谐波信号。本发明还涉及在按照本发明的数据记录介质上的可逆记录方法。现有技术中已知的数据记录介质包括至少一个介质材料层，所述介质材料在一个局部区域中包括至少一个第一分子集合状态和至少一个第二集合状态中间的一个分子集合状态。例如，从专利申请书PCT-A-W099/23650已知这样的记录介质，它描述一种光盘，包括在基质中插入的光致变色物质(photochromes)。该光致变色物质具有两个物理-化学状态。如所周知，这两个物理化学状态对应于该分子的开敞形式和该分子的封闭形式。光致变色物质的物理化学状态的变化是通过双光子吸收而强聚焦的激光辐射实现的。通过该射线，分子的封闭结构改变，以便产生局部开敞的分子。如所周知，双光子吸收作用是一种非常局部的强度函数二次方现象，因而允许以高的空间分辨率改变分子状态。因此，双光子吸收允许在构成光盘的基质中实现深度写入。
上述文献还教导该光致变色物质的这两个物理化学状态具有远离可见光的吸收带，对于第一状态一般为450nm,而对于第二状态为530nm。因而，该吸收特性中这个差值允许实现圆盘的读出。为此，人们在该圆盘上发送电磁辐射并检测荧光光谱和发射。该读出电磁辐射还准确地聚焦在要读出的层上和该层的读出区域上。例如，这是通过对光致变色物质分子双光子荧光激励实现的。于是，第一吸收特征对应于位“1”，而第二吸收特征对应于位“O”。因而，诸如在上述文献中描述的光盘允许储存数据。但是，在上述文献中描述的光盘有光致变色物质两个状态稳定性不同的缺点。于是，只能保证自愿地使一种给定状态的光致变色物质处于此状态，或者由于拮抗状态的不稳定性而回到此状态。因而这造成光盘写出错，由此读出错。在垂直于光盘表面的方向上的空间选择性是通过插入30微米非活性中间层并把活性层隔离I微米厚度而获得的，但是这限制信息储存密度。同样从文献FR-A-2900762已知，它描述一种光学数据存储器，包括至少一个介质材料层，它由电荷转移分子，更具体地说，偶氮苯族组成。这些分子在一个局部区域中具有至少一个第一分子集合状态和一个第二分子集合状态中间的一个分子集合状态，在第一分子集合状态下所述分子呈现按照优先方向定向，而对于第二集合状态所述分子具有随机的定向。于是，只有按照优先方向定向的分子才能够当它们在所述局部区域中受到读出电磁辐射激励时产生二次谐波信号。因而，按照该文献，该存储器允许通过检测相对于读出电磁辐射的波长的二次谐波信号，区分代表位“O”或者“I”的分子的局部集合状态。事实上，在一个局部读出区域中分子的优先集合定向允许当在这个局部区域中受到读出电磁辐射激励时，产生二次谐波辐射。反之，分子的随机定向不产生该二次谐波辐射。因而按照该发明通过检测在一个局部读出区域中受到读出辐射激励之后发出的二次谐波信号便可以读出存储器。已知二次谐波产生现象是一种随着电磁辐射强度平方变化的作用。因而，由于这个平方作用，可以用非常良好的空间分辨率检测二次谐波的产生，因为位于聚焦区域外面的分子作用与该聚焦区域分子的作用相比可忽略不计。但是，这种存储器和在这种存储器上读出和写入的方法有几个缺点。事实上，若写入过程是把激光源聚焦于材料的一个局部区域，以便使偶氮苯分子异构化现象可逆，则这个可逆性在实现时很微妙。更具体地说，为了获得写入阶段的可逆性，需要使组成介质材料的分子经受新的定向，以便所有都按照优先取向重定位。为此，再次把介质材料放置在强电场下是适合的，按照设想的应用这可能是微妙的。此外，在读出过程中，使用所产生的偶氮苯把能量向偶氮苯分子转移，以此使之位移。当经受几次读出时，这时记录就不那么坚固了。同样从文献JP-A-2005092074已知一种光学储存记录方法，一方面用来引起具有适当双折射特性的化合物改变定向，另一方面用来通过化学反应把该化合物固定在该定向上，以便以所述化合物折射率调制的形式记录信息。为此，所描述的方法提出利用分子量小而且具有可聚合基团的结晶化合物，一种实现双光子吸收的化合物以及聚合引发剂。除已经提到的缺点外，这个记录方法还有只允许记录的缺点。因而所提出的记录是不可逆的。在其他所有领域中，从文献“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，该分子合成是通过把香豆素骨架嫁接在聚合物链上实现的。该文献描述这样一种分子如何有能力在光的作用下发生反应，以实现香豆素骨架环化并产生环二聚物。另外，香豆素及其衍生物的光诱导环二聚化的物理化学过程今天已得到充分证实。因而，本发明的第一目的在于实现一种允许简化数据在介质材料上的记录可逆性的记录介质和记录方法。更具体地说，本发明的目的是避免系统地使用强电场来擦除介质材料上的数据。本发明的另一个目的是实现一种允许通过传统的线性测量不可测地记录数据的记录介质以及记录方法。更具体地说，本发明的目的是通过改变材料的非线性物理特性实现数据记录，而从宏观的观点看不影响该材料的线性物理特性。本发明的又一个目的是实现一种允许区分分子的两个以上的局部集合状态，以便调制通过检测二次谐波信号而获得非线性响应的记录介质以及方法和读、写装置。更具体地说，实现一种由几个染色组成的、可以按照预定的光学过程解码而用肉眼不可检测的图象记录介质和方法。为此目的，本发明涉及一种在介质材料内可逆地光学储存至少一个信息的记录介质，该记录介质包括至少一个介质材料层，该材料层包括■在一个局部区域(9)中能够具有分子(M，M')的第一集合状态(EC1)的基本分子(M)；〇具有分子(M，M')的第一集合状态(EC1)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射
(10)激励时,能够产生表征分子(Μ,Μ')第一集合状态(EC1)的第一二次谐波信号(SH1)；〇具有分子(Μ，Μ,)第一集合状态(EC1)的基本分子(M)，当受到写入电磁辐射激励时，能够至少部分地转换为转换分子(M')，以便转变为分子(M，M')的第二集合状态(EC2)，〇具有分子(M，M')第二集合状态(EC2)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射
(10)激励时，能够产生表征分子(M，M')的第二集合状态(EC2)的第二二次谐波信(SH2)。按照本发明，该基本分子具有基于香豆素骨架类型的分子结构
权利要求
1.在介质材料内部借助于光学储存至少一个信息的可逆记录介质，该记录介质包括至少一个介质材料层，包括 ■能够在一个局部区域(9)中具有分子(M，M')第一集合状态(EC1)的基本分子(M)； O具有分子(M，M')第一集合状态(EC1)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M, M')之第一集合状态(EC1)的第一二次谐波信号(SH1)； 〇具有分子(M，M,)的第一集合状态(EC1)的基本分子(M)，当受到写入电磁辐射激励时，能够至少部分地转换为转换分子(M')，以便转换为分子(M，M')的第二集合状态(EC2)， O具有分子(M，M')第二集合状态(EC2)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M，M,)之第二集合状态(EC2)的第二二次谐波信号(SH2)； 其特征在于，该基本分子(M)具有基于以下类型的香豆素骨架的分子结构
2.按照权利要求1的记录介质，其中该基本分子(M)具有基于以下类型的香豆素骨架的分子结构
3.按照权利要求2的记录介质，其中该取代基R2是甲基基团。
4.按照权利要求2的记录介质，其中该取代基R2是氢原子。
5.按照权利要求1至4中任何一项的记录介质，其中该聚合物基质是采取下列形式的异丁烯酸酯衍生物
6.按照权利要求5的记录介质,其中 ■R 是甲基(CH3)或丁基(n-C4H9)； ■k等于0.2或6 ;以及 ■n/m具有1/1至1/5之间的数值。
7.按照权利要求1至6中任何一项的记录介质，其中基本分子(M)能够通过光诱导二聚反应转换为转换分子(M')。
8.按照权利要求1至7中任何一项的记录介质，其中 ■该基本分子(M)能够在一个局部区域(9)中具有分子(M，M')的η个集合状态(Μ，Μ,)中间的一个分子集合状态(Μ，Μ,)，其中η是一个大于或等于2的整数； ■分子(Μ，Μ')的第η-1个集合状态中的每一个分子(Μ，Μ')，当受到读出电磁辐射(10)激励时，都能够产生表征该分子集合状态(MT )的第n-Ι个二次谐波信号(SHlri)。
9.按照权利要求8的记录介质，其中分子(MW)的η个集合状态中的每一个的特征在于基本分子(M)和转换分子(M')的特征比例。
10.在一个介质材料层内部光学储存至少一个信息的记录介质上可逆的记录方法，其包括下列几个步骤 ■在一个局部区域(9)中使基本分子(M)具有分子(M，M')的第一集合状态(EC1)； 〇该局部区域(9)中具有分子(M，M')的第一集合状态(EC1)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M，M')之第一集合状态(EC1)的第一二次谐波信号； ■至少在所述局部区域(9)的写入区域的水平上选择性地施加写入电磁辐射，使得一部分具有分子(M，M,)第一集合状态(EC1)的基本分子(M)转换为转换分子(M')，从而使具有分子(M，M')的第一集合状态(EC1)的分子(M，M')转变为分子(M，M')的第二集合状态(EC2)； O具有分子(M，M')的第二集合状态(EC2)的分子(M，M')，当受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M，W )之第二集合状态(EC2)的第二二次谐波信号(SH2)； 其特征在于，该基本分子(M)具有基于以下类型的香豆素骨架的分子结构
11.按照权利要求10的记录方法，其中该基本分子(M)具有基于以下类型的香豆素骨架的分子结构
12.按照权利要求11的记录方法，其中该取代基R2是甲基基团CH3。
13.按照权利要求11的记录方法，其中该取代基R2是氢原子H。
14.按照权利要求10至13中任何一项的记录方法，其中该聚合物基质是采取下列形式的异丁烯酸酯衍生物
15.按照权利要求14的记录方法，其中 ■R是甲基(CH3)或者丁基(n-C4H9)； ■k等于0.2或6 ;以及 ■n/m具有1/1至1/5之间的数值。
16.按照权利要求15的记录方法，其中该写入电磁辐射的波长大于300nm，使基本分子(M)产生光诱导双聚。
17.按照权利要求10或16中一项的记录方法，其中该基本分子(M)在一个局部区域(9)中具有分子(M，M')之η个集合状态(ECn)中间的一个分子集合状态(M)，其中η是一个大于或等于2的整数，该方法包括 ■在写入区域的水平上选择性地施加数个特定的写入电磁辐射， 〇每个特定的写入电磁辐射都使分子(Μ，Μ')之第一集合状态(EC1)的基本分子(M)转变为转换分子(M')，以便使第一集合状态(EC1)的每个写入区域转变为该写入区域中分子(M，M')之η个集合状态中的一个； O使得分子(M)的n-Ι个集合状态(EClri)中的每一个分子(Μ，Μ')，当受到读出电磁辐射激励(10)时，能够产生表征分子(M)该集合状态(EClri)的二次谐波信号(SHlri)。
18.按照权利要求10至17中任何一项的记录方法,包括下列步骤 ■在至少一个删除区域水平上选择性地施加删除电磁辐射， 〇删除磁辐射至少把一部分转换分子(M')转变为基本分子(M)。
19.按照权利要求10至17中任何一项的记录方法，包括以下步骤 ■在转换分子(M')的水平上普遍地施加删除电磁辐射， 〇删除磁辐射把转换分子(M')转变为基本分子(M)。
20.按照权利要求19的记录方法，其中该删除电磁辐射是UV射线。
全文摘要
本发明涉及记录介质的技术领域。更具体地说，本发明涉及一种在介质材料内部光学储存至少一个信息的可逆记录介质，该记录介质包括至少一个介质材料层，包括基本分子(M)，能够在一个局部区域(9)中具有分子(M，M′)的第一集合状态(EC1)；具有分子(M，M′)的第一集合状态(EC1)的分子(M，M′)，当受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M，M′)第一集合状态(EC2)的第一二次谐波信号(SH-2)；具有分子(M，M′)的第一集合状态(EC1)的基本分子(M)，当受到写入电磁辐射激励时，至少部分地能够转换为转换分子(M′)，以便转换为分子(M，M′)的第二集合状态(EC2)，具有分子(M，M′)的第二集合状态(EC2)分子(M，M′)，当它们受到读出电磁辐射(10)激励时，能够产生表征分子(M，M′)第二集合状态(EC2)的第二二次谐波信号(SH2)。具体而言，本发明与相应先有技术的差别在于，这些分子(M)具有基于以下式(I)类型的香豆素骨架的分子结构，式中R1对应于香豆素骨架与聚合物基质的连接位置。
文档编号G11B7/25GK103069490SQ201180028438
公开日2013年4月24日 申请日期2011年4月5日 优先权日2010年4月7日
发明者D·然德尔, M·萨勒, O·克鲁普卡, K·伊利奥普洛斯 申请人:国立科学研究中心, 国立昂热大学