对绿光敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法

摘要

一种对绿光敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法,本发明的光致聚合物全息记录材料是一种光聚物干膜。含有作为成膜物的聚乙烯醇,作为单体的丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺,作为光引发剂的藻红B和作为共引发剂的三乙醇胺。具体制备过程是:首先将聚乙烯醇溶解于蒸馏水中,制得按重量比的10%的聚乙烯醇水溶液;第二步在聚乙烯醇水溶液中加入溶解于蒸馏水的三乙醇胺;第三步再加入溶解于蒸馏水中的藻红B晶体;第四步加入丙烯酰胺晶体和亚甲基双丙烯酰胺晶体,制得光聚物溶胶;第五步将上述溶胶倒在平板上,陈化待水份挥发后制得光聚物干膜。本发明的材料对绿光敏感,衍射效率比在先技术的高,能够超过90%。尤其适用于光全息存储。

说明书

技术领域：

本发明是关于一种对绿光敏感的光致聚合物全息记录材料及其制备方法。本发明的材料尤其适用于光全息存储。

背景技术：

光全息存储是一种既能并行写/读，提高数据传输速率，又能增大存储容量的海量存储，具有高存储容量、非常高的数据传输速率和很快的存取时间以及高的冗余度等优点，能够解决磁存储技术固有的容量小、按位存取等缺点，所以成为当今计算机存储技术发展的主导方向。全息技术的应用在很大程度上取决于是否有合适的材料。通常使用不同的记录介质如银卤光刻胶、重铬酸盐明胶、热塑剂和光聚物等。光致聚合物材料因其具有的噪声小，不需要后湿化学处理工艺及对环境有很强的抵抗性，价格便宜，化学组成范围宽，又能大规模生产等优点使其具有更广泛的商业实用性，成为近年研究的热点。

最近几年，光聚物材料的发展比较迅速，但大部分都是以红光作为记录光源，对于波长较短的蓝绿光波段的研究较少。因为在光存储中，面存储容量与波长的平方成反比，而体存储容量与波长的三次方成反比，所以缩短光存储过程中所用的记录光波长对提高材料的存储容量有重要的现实意义。张纯林等人提供的(参见[1]“新型防潮的光致聚合物全息记录材料及其应用”光学学报，1993，13(8)：729-733；[2]S.Blaya，L.Carretero，R.Mallavia，et al.“Optimization of an acrylamide-based dry film used forholographic recording”，Appl.Opt.1998，37(32)：7604-7610.)光聚物材料只对红光敏感，对其它波长的光没有敏感性。此外，上述在先技术的文献中的材料的重复性较差，在普通工作条件下重复较困难。针对这些问题，本发明将使其吸收波长转移到绿光波段，使光聚物材料具有很高的灵敏度。能够在普通工作条件下，获得材料的衍射效率将达到60％。

发明内容：

本发明的光致聚合物全息记录材料是一种光聚物干膜，按其重量百分比(wt)，它的组分含有：

聚乙烯醇：            40～60％wt；

丙烯酰胺：            6～18％wt；

亚甲基双丙烯酰胺：    3～6％wt；

三乙醇胺：            20～45％wt；

藻红B：               0.1～0.3％wt。

上述光聚物干膜中是以聚乙烯醇作为成膜物，丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺作为单体，藻红B作为光引发剂，三乙醇胺作为共引发剂。

上述本发明的材料具体的制备过程为：

<1>首先将按重量百分比的40～60％的聚乙烯醇(PVA，分子量约为1750克/摩尔)加入蒸馏水中并加热到80℃，充分搅拌使其充分溶解，最后得到10％wt的聚乙烯醇(PVA)水溶液；

<2>将按重量百分比为20～45％wt的三乙醇胺溶解于蒸馏水中，蒸馏水的取量以三乙醇胺充分溶解于蒸馏水中为准，然后倒入到上述第一步获得的PVA水溶液中并充分搅拌；

<3>将0.1～0.3％wt的藻红B晶体充分溶解于蒸馏水中，得到的是染料溶液，然后将此染料溶液加入上述第二步获得的PVA水溶液中并充分搅拌使其混合均匀；

<4>最后往上述第三步中获得的PVA水溶液中加入6～18％wt的丙烯酰胺晶体和3～6％wt的亚甲基双丙烯酰胺晶体，均匀搅拌得到光聚物溶胶。这一步要在红灯下进行操作，以免材料曝光；

<5>将上述第四步制得的溶胶倒在平板上，然后放在暗室中陈化36～48小时，待水份充分挥发后便得到了本发明的光聚物干膜。

本发明光聚物干膜的光聚合化过程是这样的：首先当用波长为514纳米的相干光辐照材料时，便在材料中发生一个光衰减反应。作为藻红B染料被激发到高能态，然后将能量传递给三乙醇胺形成三乙醇胺的激发态自由基，并与作为单体的丙烯酰胺和亚甲基双丙烯酰胺反应从而引起单体的聚合。单体从光强低处往光强高处迁移，导致折射率的不同，即单体浓度高处折射率高，单体浓度低处折射率低，于是形成一个折射率调制光栅。当折射率调制形成时，便会产生高衍射效率。染料经过曝光后被漂白，因此光聚物材料经过充分的光照后会成为透明物质，是一种较理想的光记录介质。上述本发明的光聚物材料对绿光敏感，如图1所示的吸收光谱的峰值在528纳米处，所以可以用波长为514纳米的氩离子激光作为记录光源。材料的最大衍射效率在普通工作条件下超过60％，若工作条件控制严格，则衍射效率能够超过90％；灵敏度超过100mJ/cm²，材料的信噪比较高，因此适合于大容量体全息存储。而上述在先文献中[S.Blaya，L.Carretero，R.Mallavia，et al.“Optimization of an acrylamide-based dry film used forholographic recording”，Appl.Opt.1998，37(32)：7604-7610.]的光聚物材料只对波长为633纳米的红色激光敏感，在工作条件控制极其严格下，最大衍射效率也只有80％。所以本发明中的材料具有更好的光全息效果。

附图说明：

图1是本发明材料的吸收光谱曲线图。从此曲线图中可以看出本发明的材料最高吸收光谱的峰值在528纳米处，是对绿光敏感的。

图2为本发明的材料在实施例1中在普通工作条件下所获得的衍射效率—时间曲线。

具体实施方式：

实施例1：按照上述具体制备过程进行制备，最后所制得的光聚物干膜组分含量为：

聚乙烯醇：        60％wt.

丙烯酰胺：        10.4％wt.

亚甲基双丙烯酰胺：5.3％wt.

三乙醇胺：        24.2wt.

藻红B：           0.1％wt.

所获得的衍射效率如图2所示，大于60％。

实施例2：按照上述具体制备过程进行制备，最后所制得的光聚物干膜组分含量为：

聚乙烯醇：        50％wt.

丙烯酰胺：        12％wt.

亚甲基双丙烯酰胺：4％wt.

三乙醇胺：        33.8wt.

藻红B：           0.2％wt.

本实施例获得的衍射效率大于90％，可以说是实现本发明的最好方式。    

实施例3：按照上述具体制备过程进行制备，最后所制得的光聚物干膜组分含量为：

聚乙烯醇：        40％wt.

丙烯酰胺：        14.5％wt.

亚甲基双丙烯酰胺：5.3％wt.

三乙醇胺：        40wt.

藻红B：           0.2％wt.