专利名称：一种用于超高密度信息存储的数据读出方法
技术领域：
本发明涉及一种数据读出方法，特别是一种用于超高密度信息存储的无损伤数据 读出方法。
背景技术：
随着信息网络技术的迅速发展，人们要处理的信息量与日剧增，对信息存储器件 的性能提出了更高的要求，信息时代的发展迫切需要研究和开发高存储密度、长存储 寿命以及无损伤数据读出的材料和器件。目前商用光盘多是磁光记录介质光盘、相变 介质光盘，这些介质都是采取热模式记录信息，但当记录点很小时其形状变得很不规 则，这是由于记录时介质上不规则的热扩散所致，所以人对这些介质的分辨率有上限， 难于满足超高密度信息存储的要求。光折变记录介质光盘，是利用光热等使介质的区 域结构发生改变，从而使折射率发生变化，但这种记录方式是不可重写的，而且其记 录上限也受到光热的限制。再者，目前商用光盘无论是磁光记录介质光盘、相变介质 光盘，都有一个低信噪比的问题，而且磁光、光折变等介质记录的数据在读出时由于 热效应易造成数据破坏。此外，目前具有较好应用前景的体系大多制备复杂，价格昂 贵。因此，寻找具有造价低廉、存储信息量大、可无损伤读出数据且有高对比度的介 质材料，并探讨和理解此类材料在存储领域的应用机理和前景具有重要的意义。
多金属氧酸盐与含有氨基或羟基的有机物复合形成的薄膜，由于其具有良好的光 致变色和电致变色性能，在许多高新技术领域，如超高密度信息存储、图像显示， 激光印刷、以及新型感光材料等方面有潜在的应用而受到人们广泛的关注中国专利
申请200410001257.7和200510000011.0。本发明人公开了一种新型的复合变色薄膜， 该薄膜可用作超高密度信息存储的记录介质。该复合变色薄膜的制备方法包括如下步 骤
1) 将能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物与水混合，搅拌；
2) 向步骤l)的反应体系中，加入无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，同时 还加入发光化合物，与水混合、搅拌，得到混合水溶液；
3) 将混合水溶液涂布于基片上，凝胶化、干燥后，得到复合变色薄膜；
其中，步骤l)中，所用能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物为琼脂糖、壳 聚糖、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸、胶原，该能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物 在该步骤的混合水溶液中的质量百分比浓度为0.4-2%;步骤2)中，无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，为Preyssler型的杂多酸(？5\^3() 和EUP5W3C)、磷钨酸、硅钨酸、钨酸钠、三氧化钨、磷钼酸、铕夹心型的杂多酸 Eu(SiWieMo)2、磷钼钒酸(H5PMo1QV2)、钼酸钠或三氧化钼；无机过渡金属氧化物、 同多酸或杂多酸在混合水溶液中的质量百分比浓度为0.2-10%;发光化合物在混合水 溶液中的质量百分比浓度为0.0005-1.5%。
发光化合物为含铕的杂多酸配合物(Eu(SiW1QM0)2、 Eu(P5W3()))、联吡啶钌、四 苯基磺酸卟啉、罗丹名B、罗丹名6G、罗丹名101，及其它可溶于水的发红光或黄光 的染料。
上述制备方法的步骤l)中，搅拌温度为80-100°C，搅拌时间为30-60分钟，歩 骤2)中，搅拌温度为80-10(TC，搅拌时间为10-30分钟；步骤3)中，凝胶化步骤的 温度为10-50°C，干燥温度为20-40'C，干燥时间为2-20小时。步骤l)和步骤2)中， 搅拌转速均为500-1500转/分，优选1000转/分。该方法中，所用基片为玻璃基片、石 英基片或导电玻璃基片。
最近，中国公开专利01118809.X公开了一种用于超高密度信息存储介质的光学 存读方法，它采用双波长法进行数据的记录和读出，通过检测散射信号的差异来进行 数据读出，从而达到识别记录信息的目的，但该方法存在低对比度和低灵敏度的问题。
发明内容
本发明的R的是提供一种用于超高密度信息存储介质的数据读出方法。 本发明提供的用于超高密度信息存储介质的数据读出方法，是用波长为 200-500nm的光作为信息记录光，作用在记录介质上，信息记录光的光照区域会发生 光化学反应，用波长为380-600nm的光作为信息读出光，依据信息读出光在光照区域 弓非光照区域之间的荧光强度差异，读出记录信息。
上述方法所用记录介质为本发明人发明的复合变色薄膜。
具体来说，该方法是用一种波长的光作为信息记录光，由于该记录光能使记录介 质上光作用区域(即记录点)发生局部光化学反应，记录点的颜色发生改变，与未光 照区域有明显差异，因而可记录数据信息；信息读出时，读出光在介质上连续有序依 次照射，记录介质中由于变色诱导了能量转移，导致荧光的淬灭，由于记录点与周围 区域的荧光信号有显著差异，可用检测器分辨其差异进行数据识别，从而完成数据读 出；另外，由于信息读出光对记录介质无光化学反应，因而可实现无损伤数据读出。 该方法的机理如图l所示。
本发明提供的用于超高密度信息存储介质的数据读出方法，工艺简单，操作方便， 成本低，具有高对比度和高灵敏度的荧光信号响应，解决了光磁、光折变等记录介质高密度存储信息的读出。
图1为本发明提供的数据读出方法的机理示意图。
图2为本发明提供的数据读出方法的过程示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。 本发明提供的数据读出方法，其机理如图1所示。当200-500nm的信息记录光(紫 外光)照射到记录介质上后，该介质中的受体会发生变色反应，使受体的吸收光谱发 生变化，且与给体的发射光谱形成很好的重叠，从而发生能量转移，此时用380-600nm 的信息读出光(激发光)照射介质，就不会产生或只产生很弱的荧光发射。而当没有 200-500nm的信息记录光(紫外光)照射记录介质时，由于介质中给体的发射光谱与 受体的吸收光谱没有任何重叠，不能发生能量转移，用380-600nm的信息读出光(激 发光)照射介质，即会产生给体强的荧光发射。因而，通过检测器即能分辨荧光信号 的差异，从而完成数据读出。 实施例1、数据读出方法
如图2所示，记录介质(3)为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(<350 纳米)的500W高压汞灯为信息记录光(1)经聚焦镜(2)聚焦后的斑点落在复合薄 膜(3)上，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为30秒，在复合薄膜(3) 上形成直径为1微米的紫色记录点(4)，此紫色记录点可长期保存；光记录完成后， 用OPO可调激光器为信息读出光(5)，激光器输出380纳米激光经聚焦后分别在光 照区域和未光照区域，光强为0.1毫瓦，激光斑点面为1平方微米，其发射光用光电 倍增管检测器(6)检测。光照前后区域的发射光强度比最大为在615纳米处的96: 1。 结果说明该方法适用于高密度信息的存储和读出。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1200转/分的条件下，将0.6克琼脂糖慢慢地加入到50毫升去离子水中，加热 到8(TC使琼脂糖充分的溶解形成澄清溶液，然后将720毫克Eu(SiWK)Mo)2加入到澄 清溶液中，继续加热搅拌30分钟，使Eu(SiW^Mo)2很好的分散到澄清溶液中，得到 的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到3(TC左右琼脂糖形成凝胶后，将这些基 片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在真空干燥箱中干燥10小时，得到复合变色 薄膜。
实施例2、数据读出方法记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用掺钕钇铝石榴激光器的倍频脉冲激
光(265纳米)为信息记录光，光斑直径为1微米，光强为1.5毫焦每脉冲，光照次 数为30次脉冲，在复合薄膜上形成直径为1微米的深蓝色记录点，此记录点在真空 条件下可长期保存；光记录完成后，用带滤光片(450纳米)的500W氙灯为信息读 出光，光强为0.1毫瓦，激光斑点面为l平方微米，其发射光用电荷耦合器件阵列检 测。光照前后区域的发射光强度比最大为在600纳米处的45: 1。 该方法中所用的复^"变色薄膜的制备方法如下
在1300转/分的条件下，将1.6克琼脂糖慢慢地加入到100毫升去离子水中，加 热到IO(TC使琼脂糖充分的溶解形成澄清溶液，然后将300毫克P5W3G、 20毫克联吡 啶钌和IOO毫克聚苯乙烯磺酸钠加入到澄清溶液中，继续加热搅拌30分钟，使P5W邓 和联吡啶钌均一地分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度 降到2(TC左右琼脂糖形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在 真空干燥箱中干燥20小时，得到复合变色薄膜。
实施例3、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(<360纳米)的500W氤 灯为信息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为20秒，在复合薄 膜上形成直径为l微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保存； 光记录完成后，用OPO可调激光器(450纳米)为信息读出光，光强为0.2毫瓦，激 光斑点面为l平方微米，其发射光用电荷耦合器件阵列检测。光照前后区域的发射光 强度比最大为在600纳米处的50: 1。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1200转/分的条件下，将0.8克琼脂糖慢慢地加入到70毫升去离子水中，加热 到95'C使琼脂糖充分的溶解形成澄清溶液，然后将420毫克磷钨酸、40毫克联吡啶 钌和150毫克聚苯乙烯磺酸钠加入到澄清溶液中，继续加热搅拌30分钟，使磷钩酸、 联吡啶钌和聚苯乙烯磺酸钠均一地分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的 基片上，待温度降到25。C左右琼脂糖形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下 干燥过夜，再在真空干燥箱中干燥15小时，得到复合变色薄膜。
实施例4、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(<350纳米)的500W高 压汞灯为信息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为15秒，在复合薄膜上形成直径为1微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保
存；光记录完成后，用OPO可调激光器(420纳米)为信息读出光，光强为0.1毫瓦， 激光斑点面为l平方微米，其发射光用光电倍增管检测。光照前后区域的发射光强度 比最大为在650纳米处的35: 1。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1100转/分的条件下，将3克琼脂糖慢慢地加入到400毫升去离子水中，加热 到9(TC使琼脂糖充分的溶解，形成澄清溶液，然后将3000毫克磷钨酸和5毫克四苯 基磺酸卟啉加入到澄清溶液中，继续加热搅拌20分钟，使磷钩酸和四苯基磺酸卟啉 均一地分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到40 。C 左右琼脂糖形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在真空干燥 箱中干燥18小时，得到复合变色薄膜。
实施例5、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(<360纳米)的500W氙 灯为信息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为20秒，在复合薄 膜上形成直径为l微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保存； 光记录完成后，用OPO可调激光器(420纳米)为信息读出光，光强为0.1毫瓦，激 光斑点面为l平方微米，其发射光用光电倍增管检测。光照前后区域的发射光强度比 最大为在650纳米处的30: 1。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1200转/分的条件下，将0.6克壳聚糖慢慢地加入到150毫升去离子水中，加 热到9(TC使壳聚糖充分的溶解，形成澄清溶液，然后将1500毫克钨酸钠和3毫克四 苯基磺酸卟啉加入到澄清溶液中，继续加热搅拌10分钟，使钨酸钠和四苯基磺酸卟 啉均一地分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到30 t左右壳聚糖形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在真空干 燥箱中干燥10小时，得到复合变色薄膜。
实施例6、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(<360纳米)的500W氤 灯为信息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为30秒，在复合薄 膜上形成直径为1微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保存； 光记录完成后，用OPO可调激光器(450纳米)为信息读出光，光强为0.1毫瓦，激光斑点面为l平方微米，其发射光用光电倍增管检测。光照前后区域的发射光强度比
最大为在600纳米处的26: 1。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1000转/分的条件下，将2.5克琼脂糖慢慢地加入到500毫升去离子水中，加 热到IO(TC使琼脂糖充分的溶解，形成澄清溶液，然后将2000毫克三氧化鹆和2毫克 罗丹名B加入到澄清溶液中，继续加热搅拌20分钟，使三氧化钨和罗丹名B均一地 分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到2(TC左右琼脂 糖形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在真空干燥箱中干燥 5小时，得到复合变色薄膜。
实施例7、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用带滤光片(410纳米)的500W氙 灯为信息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.2毫瓦，光照时间为40秒，在复合薄 膜上形成直径为1微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保存； 光记录完成后，用OPO可调激光器(560纳米)为信息读出光，光强为0.1毫瓦，激 光斑点面为l平方微米，其发射光用光电倍增管检测。光照前后区域的发射光强度比 最大为在600纳米处的30: 1。
该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1400转/分的条件下，将5克琼脂糖慢慢地加入到600毫升去离子水中，加热 到95t:使琼脂糖充分的溶解，形成澄清溶液，然后将2500毫克磷钼酸和4毫克罗丹 名B加入到澄清溶液中，继续加热搅拌20分钟，使磷钼酸和罗丹名B均一地分散到 澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到4(TC左右琼脂糖形成 凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在真空干燥箱中干燥10小 时，得到复合变色薄膜。
实施例8、数据读出方法
记录介质为本发明人提供的复合变色薄膜，用OPO可调激光器(405纳米)为信 息记录光，光斑直径为l微米，光强为0.3毫瓦，光照时间为30秒，在复合薄膜上形 成直径为l微米的深蓝色记录点，此深蓝色记录点在真空条件下可长期保存；光记录 完成后，用OPO可调激光器(500纳米)为信息读出光，光强为0.1毫瓦，激光斑点 面为1平方微米，其发射光用光电二极管阵列检测。光照前后区域的发射光强度比最 大为在560纳米处的20: 1。该方法中所用的复合变色薄膜的制备方法如下
在1200转/分的条件下，将4克聚L-赖氨酸慢慢地加入到300毫升去离子水中， 加热到9(TC使聚L-赖氨酸充分的溶解，形成澄清溶液，然后将900毫克H5PMo10V2 和3毫克罗丹名6G加入到澄清溶液中，继续加热搅拌10分钟，使HsPMoH)V2和罗丹 名6G均一地分散到澄清溶液中，得到的混合溶液浇注到清洁的基片上，待温度降到 2(TC左右聚L-赖氨酸形成凝胶后，将这些基片放在黑暗通风处室温下干燥过夜，再在 真空干燥箱中干燥8小时，得到复合变色薄膜。
权利要求
1、一种用于超高密度信息存储的无损伤数据读出方法，是用波长为200-500nm的光作为信息记录光，作用在记录介质上，所述信息记录光的光照区域会发生光化学反应，用波长为380-600nm的光作为信息读出光，依据所述信息读出光在所述光照区域与非光照区域之间的荧光强度差异，读出记录信息。
2、 根据权利要求1所述的数据读出方法，其特征在于所述记录介质为复合变 色薄膜。
3、 根据权利要求2所述的数据读出方法，其特征在于所述复合变色薄膜是按照如下方法进行制备的1) 将能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物与水混合，搅拌；2) 向步骤l)的反应体系中，加入无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，与水 混合、搅拌，得到混合溶液；3) 将所述混合水溶液涂布于基片上，凝胶化、干燥后，得到所述复合变色薄膜； 其中，所述步骤l)中，能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物为琼脂糖、壳聚糖、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸、胶原，所述能形成水凝胶且含有氨基或羟基的化合物在所述混合水溶液中的质量百分 比浓度为0.4-5%;所述步骤2)中，所述无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸，为磷钨酸、硅钨 酸、钨酸钠、Preyssler型的杂多酸、三氧化钨、磷钼酸、铕夹心型的杂多酸、磷钼钒 酸、钼酸钠或三氧化钼；所述无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸在所述混合溶液中的质量百分比浓度 为0.2-10%。
4、 根据权利要求3所述的数据读出方法，其特征在于所述步骤l)和步骤2) 的搅拌温度为80-10(TC;所述步骤l)的搅拌时间为30-60分钟，所述步骤2)的搅拌 时间为10-30分钟。
5、 根据权利要求3所述的数据读出方法，其特征在于所述步骤3)中，凝胶化 步骤的温度为10-50°C，干燥温度为20-40。C，干燥时间为2-20小时。
6、 根据权利要求3所述的数据读出方法，其特征在于所述步骤l)和步骤2) 中，搅拌步骤的转速为500-1500转/分，优选1000转/分。
7、 根据权利要求3所述的数据读出方法，其特征在于所述步骤2)中，在所述 向步骤1)的反应体系中加入无机过渡金属氧化物、同多酸或杂多酸的过程中，同时加入发光化合物，再与水混合、搅拌，得到含有发光化合物的混合溶液；其中，所述发光化合物在所述含有发光化合物的混合溶液中的质量百分比浓度为 0.0005-1.5%。
8、 根据权利要求3所述的数据读出方法，其特征在于所述发光化合物为含铕的杂多酸配合物、联吡啶钌、四苯基磺酸卟啉、罗丹名B、罗丹名6G或罗丹名101。
9、 根据权利要求3-8任一所述的数据读出方法，其特征在于所述基片为玻璃基 片、石英基片或导电玻璃基片。
全文摘要
本发明公开了一种用于超高密度信息存储中对数据进行非破坏读出的方法，是用波长为200-500nm的光作为信息记录光，作用在记录介质上，信息记录光的光照区域会发生光化学反应，用波长为380-600nm的光作为信息读出光，依据信息读出光在光照区域与非光照区域之间的荧光强度差异，读出记录信息。本发明提供的用于超高密度信息存储介质的数据读出方法，工艺简单，操作方便，成本低，具有高对比度和高灵敏度的荧光信号响应，解决了光磁、光折变等记录介质的记录数据易变性的问题，可实现无损伤读出数据；该方法适用性广，尤其适用于超高密度存储信息的读出。
文档编号C09K11/06GK101308671SQ20081011645
公开日2008年11月19日 申请日期2008年7月10日 优先权日2008年7月10日
发明者付红兵, 姚建年, 王忠良, 颖 马 申请人:中国科学院化学研究所