专利名称：在光学数据存储介质中记录数据的方法和光学数据存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及在光学数据存储介质中记录数据的方法。更详细地讲，本发明涉及在全息存储介质中记录微全息数据的方法。
背景技术：
全息存储为其中将数据表示为全息图的光学数据存储，这些全息图为由两束光在光敏介质中交汇产生的三维干涉图案的图像。更详细地讲，参考光束与含数字编码数据的信号光束的叠加在介质体内形成3-D干涉图案，从而导致改变或调制光敏介质的折射指数的化学反应(记录或写入步骤)。该调制将来自信号的强度和相位信息记录为全息图。该全息图可在后来通过将存储介质暴露于单独参考光束而重新得到，其中参考光束将与存储的全息数据相互作用以产生与用来存储全息图像的初始信号光束成比例的再现信号光束 (读取步骤)。对全息数据存储更新近的研究已集中于用于记录数据的按比特方式(bit-wise)方法，其中信息的每个比特(或几个比特)由定域于介质内的微体积以产生反射读取光的区域的全息图所代表。这样的定域体积全息微反射器可在介质的整个体积中布置成多个数据层。非常需要能适应按比特方式的数据存储方法的材料，因为用来读取和写入这类材料的设备目前已有市售或易于通过改造易于购得的读写设备而提供。然而，存储按比特方式的全息数据的常规方法使用线性光敏材料或对光化学变化敏感而不依赖于入射辐射的功率密度(强度)的材料。这些线性材料在写入和读取条件下也对光化学变化敏感。此外，在按比特方式方法中，各层中数据的读取和记录不可避免地导致相邻层暴露于该记录/读取辐射。因此，使用线性材料的记录/读取按比特方式的全息介质的常规方法可能在记录/读取期间在介质中导致非故意的擦除或数据丢失。因此，需要在全息存储介质中记录数据而在写入步骤期间不影响其他数据层的方法。另外，对于记录全息数据的按比特方式的方法，需要具有单独的写入和读取条件，以使得读取步骤不会不利地影响所记录的数据。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了在光学数据存储介质中记录全息数据的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光学数据存储介质(a)热塑性聚合物基质、(b)潜在酸发生剂、(C)非线性敏化剂和(d)包含潜在发色团的反应物。所述方法进一步包括(ii)用干涉图案照射所述光学数据存储介质的体积单元，所述干涉图案包括具有足以引起上能级三线态能量从所述非线性敏化剂转移到所述潜在酸发生剂的波长和强度的入射辐射，由此产生酸，其中所述潜在酸发生剂对所述入射辐射基本没有响应。所述方法进一步包括(iii)使至少一种受保护的发色团与所产生的酸反应以形成至少一种发色团，由此引起在所述体积单元内的折射指数变化；和(iv)在所述被照射的体积单元内产生对应于所述干涉图案的折射指数变化，由此产生可光学读取的数据。根据本发明的另一方面，提供了在光学数据存储介质中记录全息数据的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光学数据存储介质(a)热塑性聚合物基质、(b)潜在酸发生剂、(C)非线性敏化剂和(d)包含受保护的二苯甲酮的反应物。所述方法进一步包括(ii)用干涉图案照射所述光学数据存储介质的体积单元，所述干涉图案包括具有足以引起上能级三线态能量从所述非线性敏化剂转移到所述潜在酸发生剂的波长和强度的入射辐射，由此产生酸，其中所述潜在酸发生剂对所述入射辐射基本没有响应。所述方法进一步包括(iii)使多种受保护的二苯甲酮与所产生的酸反应以形成多种羟基二苯甲酮，由此引起在体积单元内的折射指数变化，和(iv)在被照射的体积单元内引起对应于干涉图案的折射指数变化，由此产生可光学读取的数据。根据本发明的又一方面，提供光学数据存储介质。所述光学数据存储介质包含(a)热塑性聚合物基质；(b)能够吸收具有足以引起上能级三线态激发的波长和强度的入射辐射的非线性敏化剂；(b)能够在从非线性敏化剂三线态激发时产生酸且对所述入射辐射基·本没有响应的潜在酸发生剂；(d)包含潜在发色团的反应物，其中至少一种潜在发色团能够通过与所产生的酸反应形成至少一种发色团，由此引起在所述光学数据存储介质中的折射指数变化。在一些实施方案中，多种潜在发色团能够针对各种所产生的酸形成多种发色团。本发明的其他实施方案、方面、特征和优势对于本领域的普通技术人员而言将从以下详述、附图和随附权利要求书中显而易见。
参考附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优势将得到更好的理解，在整个附图中，相同的符号表示相同的部分，其中图IA为线性敏化剂对光化辐射的响应的图示；图IB为非线性敏化剂对光化辐射的响应的图示；图2为光学存储介质的横截面视图，示出了如果介质包含线性敏化剂的话光化辐射的影响区域及如果介质包含非线性敏化剂的话光化辐射的影响区域；图3为示意性能级图，示出了表现出反饱和吸收的非线性敏化剂的上能级三线态Tn激发态吸收和所致的能量转移。图4为根据本发明的一个实施方案合成PEl敏化剂的合成方案的示意图；图5为根据本发明的一个实施方案合成tBOC-聚合物的合成方案的示意图；图6为根据本发明的一个实施方案合成MOM-聚合物的合成方案的不意图；图7为根据本发明的一个实施方案在样品中记录的代表性全息图阵列的读取扫描。
具体实施例方式如在下文详细论述，本发明的实施方案包括适合使用按比特方式方法在光学数据存储介质中记录全息数据的方法。所述光学数据存储介质包含热塑性聚合物基质、非线性敏化剂、潜在酸发生剂和潜在发色团。所述非线性敏化剂能够将三线态能量转移到潜在酸发生剂且随后只有在入射辐射具有大于阈值的强度时才产生酸。所产生的酸与潜在发色团反应形成引起在介质内的折射指数变化的发色团。然而，潜在酸发生剂和潜在发色团分别地对入射辐射没有响应，且如果强度低于阈值，非线性敏化剂也没有响应。因此，所述介质理想地呈现出对入射辐射的非线性响应，即，对于强度低于阈值的入射辐射，折射指数没有变化，且在高于阈值时，折射指数变化显著。有利地，虽然只有用具有超过阈值的强度的入射辐射才可记录进这类介质中，但所记录的数据可用具有低于阈值的强度的入射辐射重复且基本无破坏地读取。另外，所述方法有利地允许以按比特方式在多个层中记录全息数据，而不会不利地影响记录在其他层中的数据。另外，本发明的实施方案包括通过化学扩增以按比特方式记录全息数据的方法。根据本发明的一些实施方案，对于各种所产生的酸，多种潜在发色团转化成引起介质中的较大折射指数变化的发色团。因此，所述方法有利地允许虽然利用较少光子或较低功率密 度，但量子效率(QE)为I或更大。在整个说明书和权利要求书中使用的近似语可用于修饰任何定量表述，这些表达可容许在不导致其相关的基本功能发生变化的条件下进行改变。因此，由术语例如“约”修饰的值不限于所指定的精确值。在有些情况下，近似语言可对应于用于测量所述值的仪器的精密度。除非上下文另外明确规定，否则在以下说明书和权利要求书中使用的单数形式包括复数个讨论对象。如本文定义的如对于光学透明基材或光学透明材料应用的术语“光学透明”指所述基材或材料具有小于I的吸光率。也就是说，至少10%的入射光在约300纳米-约1500纳米的至少一种波长下传输过该材料。例如，当构造为具有适合在全息数据存储介质中使用的厚度的膜时，所述膜在约300纳米-约1500纳米的至少一种波长下显示出小于I的吸光率。本文使用的术语“体积单元”指总体积的三维部分。本文使用的术语“可光学读取的介质”是指在全息数据存储介质的一个或多个体积单元内存储为全息图的数据。本文使用的术语“衍射效率”指如在全息图位置处测量的由全息图反射的光束功率相对于入射探测光束功率的分数，而“量子效率”指吸收的光子导致产生折射指数变化的化学变化的概率。本文使用的术语“能流密度(f luence) ”，指通过单位面积光束横截面的光束能量的量(例如以焦耳/平方厘米量度)，而术语“强度”指光学辐射通量密度，例如单位时间内通过单位面积光束横截面的能量的量(例如以瓦特/平方厘米量度)。本文使用的术语“敏感度”定义为相对于用以用激光照射局部膜的能流密度的量而言得到的指数变化的量。如果我们已知能流密度(F)值和指数变化的量，我们可以使用下式估算能量转移过程的敏感度(S)敏感度=dn/F其中dn =转化率百分数X dn(max), dn (max)为最大容量指数变化材料；
F=实际能流密度。本文使用的术语“芳族基团”是指包含至少一个芳基的化合价至少为I的原子阵列。包含至少一个芳族基团的化合价至少为I的原子阵列可包含杂原子，诸如氮、硫、硒、硅和氧，或可排外地由碳和氢构成。本文使用的术语“芳族基团”包括但不限于苯基、吡啶基、呋喃基、噻吩基、萘基、亚苯基和联苯基。如所说明，所述芳族基团含有至少一个芳基。所述芳基不变地为具有4n+2个“离域”电子的环状结构，其中“η”为等于I或更大的整数，如由苯基(η = I)、噻吩基(η = I)、呋喃基(η = I)、萘基(η = 2)、奥基(η = 2)和蒽基(η = 3)等所说明。所述芳族基团还可包含非芳族组分。例如，苄基为包含苯环(芳族基团)和亚甲基(非芳族组分)的芳族基团。类似地，四氢萘基为包含稠合到非芳族组分-(CH2)4-的芳基(C6H3)的芳族基团。为了方便起见，术语“芳族基团”在本文中定义为涵盖各种官能团如烷基、稀基、块基、齒烧基、齒芳基、共辄_■稀基、醇基、酿基、fe基、丽基、竣酸基、酸基(例如竣酸衍生物，诸如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基苯基为包括甲基的C7芳族基团，所述甲基为作为烷基的官能团。类似地，2-硝基苯基为包含硝基的(6芳族基团，所述硝基为官能团。芳族基团包括卤代芳族基团，诸如4-三氟甲基苯基；六氟亚异丙基双(4-苯-I-基 氧基)(即_0PhC (CF3) 2PhO-) ；4~氣甲基苯-I-基；3- 二氣乙稀基_2-唾吩基；3- 二氣甲基苯-I-基(即 3-CCl3Ph_) ；4-(3-溴丙-I-基)苯-I-基(即 4-BrCH2CH2CH2Ph_)等。芳族基团的其他实例包括4-烯丙氧基苯-I-氧基；4_氨基苯-I-基(即4-H2NPh_) ；3-氨基羰基苯-I-基(即NH2COPh-) ;4_苯甲酰基苯-I-基；二氰基亚甲基双(4-苯-I-基氧基)(即-OPhC(CN)2PhO-) ；3-甲基苯-I-基;亚甲基双(4-苯-I-基氧基)(即-OPhCH2PhO-)；2_乙基苯-I-基；苯基乙稀基、3_甲酸基-cI-喔吩基；2_己基_5_咲喃基；1，6_亚己基-1，6-双(4-苯-I-基氧基)(即-OPh(CH2)6PhO-) ；4~ 羟基甲基苯-I-基(即 4-H0CH2Ph_)；
4-巯基甲基苯-I-基(即4-HSCH2Ph-) ；4~甲基噻吩-I-基(即4_CH3SPh_) ;3_甲氧基苯-I-基；2-甲氧基羰基苯-I-基氧基(例如甲基水杨酰基)；2_硝基甲基苯-I-基(即
2-N02CH2Ph) ；3~ 二甲基甲娃烧基苯-I-基；4-叔丁基_■甲基甲娃烧基苯-I-基；4-乙稀基苯-I-基；亚乙烯基双(苯基)；等。术语“C3-C1(l芳族基团”包括含有至少3个但不超过10个碳原子的芳族基团。芳族基团I-咪唑基(C3H2N2-)为C3芳族基团的代表。苄基(C7H7-)为(7芳族基团的代表。本文使用的术语“脂环族基团”是指化合价至少为I且包括为环状但非芳族的原子阵列的基团。如本文所定义，“脂环族基团”不含芳基。“脂环族基团”可包括一种或多种非环状组分。例如，环己基甲基(C6H11CH2-)为包含环己基环(环状但非芳族的原子阵列)和亚甲基(非环状组分)的脂环族基团。脂环族基团可包含杂原子，诸如氮、硫、硒、硅和氧，或者可排外地由碳和氢构成。为了方便起见，术语“脂环族基团”在本文中定义为涵盖各种官能团，如烧基、稀基、块基、齒烧基、共辄_■稀基、醇基、酿基、fe基、丽基、竣酸基、酰基(例如羧酸衍生物，诸如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基环戊-I-基为包含甲基的C6脂环族基团，所述甲基为作为烷基的官能团。类似地，2-硝基环丁-I-基为包含硝基的C4-脂环族基团，所述硝基为官能团。脂环族基团可包含可相同或不同的一个或多个卤素原子。卤素原子例如包括氟、氯、溴和碘。包含一个或多个卤素原子的脂环族基团包括2-三氟甲基环己-I-基；4_溴二氟甲基环辛-I-基；2_氯二氟甲基环己-I-基；六氟亚异丙基_2，2-双(环己-4-基)(即-C6HiqC(CF3)2C6Hiq-) ;2_氯甲基环己-I-基；3-二氟亚甲基环己-I-基；4-三氯甲基环己-I-基氧基；4_溴二氯甲基环己-I-基硫基；2-溴乙基环戍-I-基；2_溴丙基环己-I-基氧基(例如CH3CHBrCH2C6HltlO-);等。脂环族基团的其他实例包括4-烯丙氧基环己-I-基、4-氨基环己-I-基(即H2NC6Hltl-)、4_氨基擬基环戍_1_基(即NH2COC5H8-) >4-乙酸氧基环己_1_基、2, 2- _■氛基亚异丙基双(环己_4-基氧基)(即-OC6HiciC(CN)2C6HltlO-) >3-甲基环己_1-基、亚甲基双(环己_4-基氧基)(即-OC6HiqCH2C6HiqO-)、I-乙基环丁-I-基、环丙基乙稀基、3_甲酸基_2_四氧咲喃基、2-己基-5_四氧咲喃基、I，6-亚己基-1,6-双(环己-4-基氧基)(即-OC6Hltl(CH2)6C6H100-)、
4-轻基甲基环己_1-基(即4-H0CH2C6H1(i-)、4_疏基甲基环己_1-基(即4-HSCH2C6H1(l-)、
4-甲硫基环己-I-基(即4-CH3SC6H1Q-)、4-甲氧基环己-I-基、2-甲氧基羰基环己_1_基氧基(2-CH30C0C6H1Q0-)、4-硝基甲基环己-I-基(即NO2CH2C6Hici-)、3_三甲基甲硅烷基环己-I-基、2-叔丁基二甲基甲硅烷基环庚-I-基、4-三甲氧基甲硅烷基乙基环己-I-基(例如(CH30)3SiCH2CH2C6H1Q-)、4-乙烯基环己烯-I-基、亚乙烯基双(环己基)等。术语“C3_C10脂环族基团”包括含有至少3个但不超过10个碳原子的脂环族基团。脂环族基团2-四氢 呋喃基(C4H7O-)为C4脂环族基团的代表。环己基甲基(C6H11CH2-)为C7脂环族基团代表。本文使用的术语“脂族基团”是指由不为环状的直链或支链原子阵列组成的化合价至少为I的有机基团。脂族基团定义为包含至少一个碳原子。脂族基团所包含的原子阵列可包含杂原子，诸如氮、硫、硅、硒和氧，或者可排他地由碳和氢构成。为了方便起见，在本文中术语“脂族基团”定义为涵盖各种官能团作为“不为环状的直链或支链原子阵列”的一部分，所述官能团诸如为烧基、稀基、块基、齒烧基、共辄~■稀基、醇基、酿基、醒基、丽基、竣酸基、酰基(例如羧酸衍生物，诸如酯和酰胺)、胺基、硝基等。例如，4-甲基戊-I-基为包含甲基的C6脂族基团，所述甲基为作为烷基的官能团。类似地，4-硝基丁 -I-基为包含硝基的C4脂族基团，所述硝基为官能团。脂族基团可为包含可相同或不同的一个或多个卤素原子的卤烷基。卤素原子例如包括氟、氯、溴和碘。包含一种或多种卤素原子的脂族基团包括卤代烷基，如三氟甲基；溴二氟甲基；氯二氟甲基；六氟亚异丙基；氯甲基；二氟亚乙烯基；三氯甲基；溴二氯甲基；溴甲基；2_溴三亚甲基(例如-CH2CHBrCH2-);等。脂族基团的其他实例包括烯丙基；氨羰基(即-CONH2);羰基；2，2-二氰基亚异丙基(即-CH2C (CN)2CH2-);甲基(即-CH3);亚甲基(即-CH2-);乙基;亚乙基；甲酰基(即-CH0);己基;1，6-亚己基;轻甲基(即-CH2OH);巯基甲基(即-CH2SH);甲硫基(即-SCH3);甲硫基甲基(即-CH2SCH3)；甲氧基；甲氧羰基(即CH3OCO-);硝基甲基(即-CH2NO2);硫羰基；三甲基甲硅烷基(即(CH3)3Si-);叔丁基二甲基甲硅烷基；3-三甲氧基甲硅烷基丙基(即(CH3O)3SiCH2CH2CH2-)；乙烯基；亚乙烯基；等。进一步举例，C1-Cltl脂族基团含有至少一个但超过10个碳原子。甲基(即CH3-)为C1脂族基团的实例。癸基(即CH3(CH2)9-)为Cltl脂族基团的实例。如前所述，提供在光学数据存储介质中记录全息数据的方法。所述方法包括提供包含以下各物的光学数据存储介质(a)热塑性聚合物基质、(b)潜在酸发生剂、(C)非线性敏化剂和(d)包含潜在发色团的反应物。本文使用的术语“非线性敏化剂”是指具有与光强度相关的敏感度的材料，即所述敏感度在高(记录)强度下高且在较低(读取)强度下低。例如，在读取强度比写入强度低约20-约50倍的情形下，敏感度(基于材料必须经受住的读取循环的读取寿命和/或数目的具体假设)可降低大于初始敏感度的约IO4倍-约IO5倍。强度和敏感度的该差异构成了材料必须呈现的非线性的量。术语“非线性敏化剂”和“敏化剂”在本文中可互换使用。这在图IA和图IB中进一步说明。图IA表不线性光敏材料对入射福射的响应，而图IB表示非线性敏化剂对入射辐射的响应。如在图IA中所示，线性光敏材料可在任何功率密度(强度)的记录光下引起反应且实现的折射指数变化的量(Δη)对于由该材料接收的相同辐射能量(能流密度)来讲可为相同的。相比之下，非线性敏化剂仅可在某一光强度或超过某一光强度的记录光下引起反应。如前所述，所述非线性敏化剂能够吸收例如以一个或多个光子形式的入射辐射，且随后将能量转移到潜在酸发生剂以产生酸。在一些实施方案中，所述非线性敏化剂通常可依次吸收两个光子。另外，在一些实施 方案中，一旦本文所述的敏化剂将所吸收的能量转移到潜在酸发生剂，它们就回到其初始状态，且可多次重复该过程。所述敏化剂因此基本上不随时间而消耗，虽然其吸收能量和释放能量给一种或多种潜在酸发生剂的能力可能随时间而降低。这与通常称为光敏材料的材料形成对比，光敏材料可吸收能量(通常是单个光子)，但不将能量转移给其他分子，而是进行转化为新结构，或在这种情况下与另一分子反应以形成新化合物。在一个实施方案中，所述非线性敏化剂包括反饱和吸收剂(RSAs)。本文使用的术语“反饱和吸收剂”或“RSA”是指在给定波长下具有极低线性吸收且在该波长下传输几乎所有的光的化合物。然而，当在这些给定波长下受到高强度辐射时，低水平的线性吸收可能导致其中分子具有较高吸收截面且在该同一波长下变成高度吸收的状态；这导致其强烈吸收后续光子。该非线性吸收常被称为相继的双光子吸收。非线性敏化剂的合适实例包括当在受到具有约532纳米的波长的入射辐射照射时经历光致激发的RSAs。因为该波长在可见光谱的绿色部分内，所以这些RSA通常可称为“绿色” RSA。非线性敏化剂的其他合适实例包括能够在用波长为约405纳米的入射辐射照射时经历光致激发的RSA或“蓝色” RSA。在一个实施方案中，所述非线性敏化剂包括能够吸收波长在约300纳米-约532纳米范围内的入射辐射的反饱和吸收剂。在一个特定的实施方案中，所述非线性敏化剂包括能够吸收波长在约360纳米-约500纳米范围内的入射辐射的反饱和吸收剂。在一个特定的实施方案中，所述非线性敏化剂基本包括能够吸收波长为约405纳米的入射辐射以引起上能级三线态至三线态能量转移到潜在酸发生剂的反饱和吸收剂。在一个实施方案中，所述非线性敏化剂能够在405纳米下呈现反饱和吸收剂特性以使得介质的存储容量优化，同时介质仍然与当前常规的存储格式如Blu-ray相容。如前所述，适合在本发明的光学存储介质中使用的非线性敏化剂只有在入射辐射的强度大于阈值时才能够吸收在上述波长范围内的入射福射。在一个实施方案中，所述非线性敏化剂在其之上能够引发指数链式反应的上述阈值在约20MW/cm2-约300MW/cm2范围内。在一个实施方案中，非线性敏化剂在其之上能够引发指数链式反应的阈值在约50MW/cm2-约 300MW/cm2 范围内。另外，如果该强度明显低于该阈值，则所述非线性敏化剂对在上述波长范围的入射辐射基本没有响应。在一个实施方案中，非线性敏化剂在其之下基本不反应的阈值在约5MW/cm2-约50MW/cm2范围内。在一个实施方案中，非线性敏化剂在其之下基本不反应的阈值在约5MW/cm2-约20MW/cm2范围内。
在一个实施方案中，所述方法包括选择在约300纳米-约532纳米的波长下具有低吸光率或消光系数的非线性敏化剂。在一个实施方案中，所述方法包括选择在约360纳米-约500纳米的波长下具有小于约200(^- -1的消光系数的非线性敏化剂。在一个实施方案中，所述方法包括选择在约405纳米的波长下具有小于约200(^11的消光系数的非线性敏化剂。在一个实施方案中，所述方法包括选择在约405纳米的波长下具有低基态吸收和极高激发态吸收(RSA性质)的非线性敏化剂。在一些实施方案中，所述非线性敏化剂包括钼乙炔基络合物。在一些实施方案中，所述非线性敏化剂包括反式钼乙炔基络合物。在一个实施方案中，所述非线性敏化剂包括双(三丁基膦)双(4-乙炔基联苯基)钼(PPE)、双(三丁基膦)双(4-乙炔基-1-(2-苯基乙炔基)苯)钼(PE2)、双(I-乙炔基-4-(4-正丁基苯基乙炔基)苯)双(三正丁基)膦)钼(II) (n-Bu-PE2)、双(I-乙炔基-4-(4-氟苯基乙炔基)苯)双(三正丁基)膦)钼(II) (F-PE2)、双(I-乙炔基-4-(4-甲氧基苯基乙炔基)苯)双(三正丁基)膦)钼(II) (Me0-PE2)、双(I-乙炔基-4-(4-甲基苯基乙炔基)苯)双(三正丁基)膦)钼(II)(Me-PE2)、双(I-乙炔基-4 (3，5-二甲氧基苯基乙炔基)苯)双(三正丁基膦)钼(II) (3，
5-二 Me0-PE2)、双(I-乙炔基_4_ (4-N，N-二甲基氨基苯基乙炔基)苯)双(三正丁基膦)钼(II) (DMA-PE2)或其组合。在一些实施方案中，所述非线性敏化剂包括双(三丁基膦)双(4-乙炔基-I-甲氧基苯)钼(PEl-OMe)、双(三丁基膦)双(4-乙炔基-I-氟苯)钼(PEl-F)、双(三丁基膦)双(4-乙炔基-I-甲基苯)钼(PEl-Me)、双(三丁基膦)双(4-乙炔基-2，5-甲氧基苯)钼(PEl-(OMe)2)或其组合。在本文中所列的非线性敏化剂或反饱和吸收的分子为例示性的，且许多更多的各种各样的反饱和吸收的分子或呈现非线性吸收的其他分子可在本文公开的光学数据存储介质中使用。本文使用的术语“潜在酸发生剂”是指在暴露于激发剂时能够产生酸或质子的材料。在一个实施方案中，所述潜在酸发生剂在三线态能量从非线性敏化剂转移到潜在酸发生剂时能够产生酸。在某些实施方案中，所述潜在酸发生剂只有在三线态能量从非线性敏化剂转移时才能产生酸且另外对所述入射辐射基本没有响应。本文使用的术语“没有响应”指潜在酸发生剂在记录或写入步骤期间对照射到光学存储介质上的入射辐射基本透明或不吸收。因此，根据一些实施方案，潜在酸发生剂对入射辐射基本没有响应且在不存在非线性敏化剂的情况下不产生酸。这与光阻系统形成对比，在光阻系统中使用“光-酸发生剂”且该光酸发生剂能够在暴露于辐射时直接产生酸。参照图3，提供的是示意性能级图300。图300表示呈现反饱和吸收的敏化剂的上能级三线态!；激发态吸收和所致的能量转移。在本发明的光学数据存储介质中使用的潜在酸发生剂的三线态能量(由箭头307指示)低于敏化剂的T2态能量(由箭头308指示)，但高于敏化剂的T1态能量(由箭头309所示)。所述潜在酸发生剂也能够接收来自敏化剂的上能级三线态(T2或更高)的能量并发生反应以产生酸，该酸与潜在发色团反应以形成发色团，从而提供在聚合物基质内的折射指数变化，因此提供全息图。在一个实施方案中，所述方法包括选择能够在从敏化剂三线态激发后产生酸的潜在酸发生剂，且所述潜在酸发生剂对在写入步骤期间使用的入射辐射基本没有响应。在一个实施方案中，所述方法包括选择具有低于敏化剂的T2态能量且高于敏化剂的T1态能量的三线态能量的潜在酸发生剂。另外，在一个实施方案中，所述方法包括选择在约300纳米-约532纳米的波长下具有低吸光率或消光系数的潜在酸发生剂。在一个特定的实施方案中，所述方法包括选择在约360纳米-约500纳米的波长下具有低吸光率或消光系数的潜在酸发生剂。在一个特定的实施方案中，所述方法包括选择在约405纳 米的波长下具有低吸光率或消光系数的潜在Ife发生剂。在一个实施方案中，所述潜在酸发生剂选自锍盐、碘鎗盐、磺酸盐、三氟甲磺酸盐及其组合。合适潜在酸发生剂的非限制性实例包括(4-溴苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-氯苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-氟苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-碘苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-甲氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-甲基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-甲基硫代苯基)甲基苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-苯氧基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-苯基硫代苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(4-叔丁基苯基)二苯基锍三氟甲磺酸盐、(叔丁氧基羰基甲氧基萘基)_ 二苯基锍三氟甲磺酸盐、Boc-甲氧基苯基二苯基锍三氟甲磺酸盐、三苯基锍三氟甲磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎗对甲苯磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎗全氟-I-丁烷磺酸盐、双(4-叔丁基苯基)碘鎗三氟甲磺酸盐、二苯基碘鎗六氟磷酸盐、二苯基碘鎗硝酸盐、二苯基碘鎗对甲苯磺酸盐、二苯基碘鎗全氟-I- 丁烷磺酸盐、二苯基碘鎗三氟甲磺酸盐、2- (4-甲氧基苯乙烯基)-4，6-双(三氯甲基)- I，3，
5-三嗪、N-羟基萘酰亚胺三氟甲磺酸盐、N-羟基-5-降冰片烯-2，3- 二甲酰亚胺全氟- I- 丁烷磺酸盐、三苯基锍全氟-I-丁烷磺酸盐、三(4-叔丁基苯基)锍全氟-I-丁烷磺酸盐、三(4-叔丁基苯基)锍三氟甲磺酸盐、三芳基锍六氟磷酸盐及其组合。本文使用的术语“反应物”是指能够经历化学变化以形成“产物”的材料，这引起介质内的折射指数变化的调制。在一个实施方案中，所述反应物包含潜在发色团。本文使用的术语“潜在发色团”是指能够响应激发剂产生发色团的材料。另外，术语“潜在发色团”是指能够产生发色团的材料，该发色团具有与潜在发色团不同的吸收或光学特性。因此，在记录全息图或写入步骤期间，发色团的产生引起反应物(潜在发色团)和产物(发色团)的浓度的区域性改变，且因此引起折射指数的局部调制。这与光学数据存储介质的基于感光聚合物的记录形成对比，在后者中，折射指数的调制受到单体聚合的影响，这可引起光学数据存储介质的尺寸变化。另外，这与光阻系统形成对比，在光阻系统中，在酸存在下赋予反应物可溶性/不溶性，但没有调制折射指数。在一个实施方案中，所述潜在发色团在记录/写入步骤期间对入射辐射基本没有响应。另外，在一些实施方案中，所述潜在发色团仅能够例如在与酸接触时间接地产生发色团且在直接暴露于入射辐射时不产生发色团。因此，所述潜在发色团在不存在非线性敏化剂或潜在酸发生剂的情况下对入射辐射基本没有响应。在一个实施方案中，所述潜在发色团包括受保护的发色团。本文使用的术语“受保护的发色团”是指被保护基团取代的发色团分子。本文使用的术语“保护基团”是指在结合到在潜在发色团分子上的羟基、氮或其他杂原子时防止不想要的反应在该基团上发生且可通过酸催化的去保护除去以产生“去保护”的羟基、氮或其他杂原子基团的任何基团。在一些实施方案中，所述保护基团包括酯，诸如叔丁氧基羰基(t-BOC)，或缩醛和缩酮，诸如甲氧基甲基醚(MOM)基团。在一个实施方案中,所述潜在发色团包含酸不稳定的基团或在经受酸或质子时易于裂解的基团。在一个实施方案中，所述潜在发色团包括受保护的二苯甲酮。本文使用的术语“受保护的二苯甲酮”是指被保护基团取代的二苯甲酮分子。在一个实施方案中，所述潜在发色团包括被酸不稳定的基团或在经受酸或质子时易于裂解的基团取代的二苯甲酮分子。在一个实施方案中，由潜在发色团形成的发色团包括羟基-二苯甲酮。在一个实施方案中，所述潜在发色团包括具有结构式(I)的部分
权利要求
1.在光学数据存储介质中记录全息数据的方法，所述方法包括 (i)提供包含以下各物的光学数据存储介质(a)热塑性聚合物基质、(b)潜在酸发生齐U、(C)非线性敏化剂和(d)包含潜在发色团的反应物； ( )用干涉图案照射所述光学数据存储介质的体积单元，所述干涉图案包括具有足以引起上能级三线态能量从所述非线性敏化剂转移到所述潜在酸发生剂的波长和强度的入射辐射，由此产生酸， 其中所述潜在酸发生剂对所述入射辐射基本没有响应； (iii)使至少一种受保护的发色团与所产生的酸反应以形成至少一种发色团，由此引起在所述体积单元内的折射指数变化；和 (iv)在所述被照射的体积单元内产生对应于所述干涉图案的折射指数变化，由此产生可光学读取的数据。
2.权利要求I的方法，其中步骤(iii)包括使多种潜在发色团与各种所产生的酸反应以形成多种发色团。
3.权利要求I的方法，其中所述入射辐射具有在约360纳米-约500纳米范围内的波长和大于阈值的强度。
4.权利要求I的方法，其中所述入射辐射具有约405纳米的波长。
5.权利要求I的方法，其中所述潜在发色团包含具有结构式(I)的部分
6.权利要求I的方法，其中所述潜在发色团包含具有如下结构式的部分 (II)
7.权利要求I的方法，其中所述非线性敏化剂包括钼乙炔基络合物。
8.光学数据存储介质，其包含 (a)热塑性聚合物基质； (b)能够吸收具有足以引起上能级三线态激发的波长和强度的入射辐射的非线性敏化剂； (C)能够在从所述非线性敏化剂三线态激发时产生酸且对所述入射辐射基本没有响应的潜在酸发生剂； (d)包含潜在发色团的反应物， 其中至少一种潜在发色团能够通过与所产生的酸反应形成至少一种发色团，由此引起在所述光学数据存储介质中的折射指数变化。
9.权利要求8的光学数据存储介质，其中多种潜在发色团能够对于各种所产生的酸形成多种发色团。
10.权利要求8的光学数据存储介质，其中所述潜在发色团包含具有结构式(I)的部分
全文摘要
根据本发明的一个方面，提供了在光学数据存储介质中记录全息数据的方法。所述方法包括(i)提供包含以下各物的光学数据存储介质(a)热塑性聚合物基质、(b)潜在酸发生剂、(c)非线性敏化剂和(d)包含潜在发色团的反应物。所述方法进一步包括(ii)用干涉图案照射所述光学数据存储介质的体积单元，所述干涉图案包括具有足以引起上能级三线态能量从所述非线性敏化剂转移到所述潜在酸发生剂的波长和强度的入射辐射，由此产生酸，其中所述潜在酸发生剂对所述入射辐射基本没有响应。所述方法另外包括(iii)使至少一种受保护的发色团与所产生的酸反应以形成至少一种发色团，由此引起在所述体积单元内的折射指数变化；和(iv)在被照射的体积单元内产生对应于所述干涉图案的折射指数变化，由此产生可光学读取的数据。本发明还提供了光学数据存储介质。
文档编号G11B7/1353GK102881296SQ20121034661
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者A·纳塔拉延, E·P·博登, D·V·戴罗夫, E·M·金, 陈国邦, V·K·帕鲁楚鲁, V·P·奥斯特罗弗霍夫, M·J·米斯纳, J·E·皮克特, P·J·麦克罗斯基 申请人:通用电气公司