JPH02287516A - 有機非線形光学材料 - Google Patents

有機非線形光学材料

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JPH02287516A JP1110127A JP11012789A JPH02287516A JP H02287516 A JPH02287516 A JP H02287516A JP 1110127 A JP1110127 A JP 1110127A JP 11012789 A JP11012789 A JP 11012789A JP H02287516 A JPH02287516 A JP H02287516A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機非線形光学材料、詳しくは4ニトロフェ
ニルアミノアセトアルデヒドアセタールからなる新規有
機非線形光学材料及び上記物質を側鎖として有するアセ
タール化ポリビニルアルコールから構成される新規有機
非線形光学材料に関するものである。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題)有機非
線形光学材料は、その大きな非線形性のため、将来の光
エレクトロニクスデバイスの基本材料として期待されて
いる。
例えば、尿素、2−メチル−4−ニトロアニリン、4−
ニトロ−4−メチルベンジリデンアニリン、3−メチル
−4−ニトロピリジンNオキノド等の有機化合物が代表
的な有機非線形光学材料として知られている。
しかしながら、これらの有機非線形光学材料は、光学素
子として用いるうえで、 (1)4−ニトロアニリン系統の材料には、昇華性を有
するものが多く寸法安定性がない。
(2)半導体レーザーを光源とする場合には、非線形光
学材料を光導波路として用いる必要があるが、有機材料
は先導波路を作成するうえの成形性・加工性が悪い。
などの大きな問題を有しており、電場配向性の点で問題
がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ポリビニルアルコールと反応しうるア
セタール基を有する有機非線形光学材料及び上記物質を
側鎖として有する有機非線形光学材料及び上記物質を側
鎖として有するアセタール化ポリビニルアルコールから
構成される電場配向性に優れた有機非線形光学材料を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、下記一般式(1)で表される4−二トロフェ
ニルアミノアセトアルデヒドアセタールを含有してなる
有機非線形光学材料、 R。
(ただし、R1、R2、R3は水素原子、炭素数1〜6
の直鎖もしくは分岐状アルキル基のいずれか一種、R,
は水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アルキ
ル基、炭素数1〜6の直鎮もしくは分岐状アルコキシ基
、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子のいずれか一
種を表す、)及び、下記一般式(n)で表されるアセタ
ール化ポリビニルアルコールを含有してなる高分子有機
非線形光学材料に関する。
+C11g  C1l  Cl1i  cu+−+cl
l□−C11十丁]−NO。
(ただし、R,は水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしく
は分岐状アルキル基のいずれか一種、R4は水素原子、
炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アルキル基、炭素数
1〜6の直鎖もしくは分岐状アルコキシ基、ヒドロキシ
基、ニトロ基、ハロゲン原子のいずれか一種を表し、Q
<x< 1である。
本発明の一般式(I)におけるR2、R2はエチレン構
造のような環状構造でもよい。また、般式1で表される
4−ニトロフェニルアミノアセトアルデヒドアセタール
は、このままの形で使用してもよいし、無機酸もしくは
有機酸との塩の形で使用してもよい。
本発明の4−ニトロフェニルアミノアセトアルデヒドア
セタールの合成法は種々あるが、その−例を述べる。
4−ニトロフルオロベンゼン誘導体とアミノアセタール
とを塩基の存在下反応させることで得られる0反応溶媒
としては、ヘンゼン、トルエン、キシレン、DMSOl
DMF、NMP、クロロホルム、塩化メチレン、エチル
アルコール、メチルアルコール、エーテル、THF、ヘ
キサン、シクロヘキサン等原料を溶かすものならばいず
れでもよく、原料が液体の場合には無溶媒でもよい。用
いる塩基としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭
酸リチウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭
酸塩、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸
水素塩が挙げられる。これらは無水物でも結晶水を含ん
でいてもよい。有機塩基を用いる場合には、ピリジン、
ピリミジン、ピペラジン、トリアジン、ルチジン、モル
ホリン、ピロリジン等を用いることができる。これらの
塩基はアセタール基が反応により生成するフン化水素酸
によりアルデヒドに分解しないように添加する。
反応は室温または加熱により進行し、用いる原料により
異なる。アミノアセクールは4−ニトロフルオロベンゼ
ンの1〜5倍、好ましくは1〜2倍当量で反応を行わせ
る。
また、本発明における一般式(11)で表されるアセタ
ール化ポリビニルアルコールは、一般式1で表される4
−ニトロフェニルアミノアセトアルデヒドアセタールと
ポリビニルアルコールとを反応させることにより合成さ
れる。以下に、合成法の一例を述べる。
ポリビニルアルコールを適当な溶媒に溶かしておき、原
料アセタールを1〜5倍モル好ましくは2〜3倍モル加
え、アセタールと等モルの酸を加えて加熱撹拌を行い、
沈殿したポリマーを再沈殿等で精製することによりアセ
タール化ポリビニルアルコールが得られる。
用いるポリビニルアルコールは重合度500〜2400
のものであればよく、立体規則性もランダム、アイソタ
クチフク、ヘテロタクチック、シンジオタクチックのい
ずれでもよい。
溶媒はポリビニルアルコールを溶かすものであればよい
が、好ましくは水が用いられる。また、添加する酸とし
ては、塩酸、硫酸、酢酸、P−)ルエンスルホン酸等が
挙げられる。添力U量は原料アセクールの1〜5倍モル
、好ましくは1〜2(含モルである0反応は0〜100
°C1好ましくは50〜80°Cで加熱撹拌することに
より行う。
アセタール化ポリビニルアルコール中のアセタールモル
分率Xは原料のモル比及び反応温度により制御できる。
一般に非線形光学材料として用いるには、なるべく非線
形機能を有する分子を数多くポリビニルアルコールにア
セタール結合を介して導入する必要があるが、膜の硬さ
やガラス転移点、水酸基の量など物性の面からの制約か
ら0.3〜0.9の範囲が好ましい。
本発明の有機非線形光学材料は、−11式1で表される
4−ニトロフェニルアミノアセトアルデヒドアセタール
及び一般式■で表されるアセタール化ポリビニルアルコ
ールを、それぞれ単独で用いてもよいし他のポリマーマ
トリックスとの複合系で用いてもよい、用いられるポリ
マーマトリックスは光損傷の小さいポリマーであること
が好ましく、このようなものとしては、例えば、ポリ−
εカプロラクトン、ポリブチレンセバケート、ポリへキ
サメチレンアジペート等のポリエステル類、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリメタクリレート、ナイロン、セルロ
ース、さらにはエポキシレジン、フェノールノボラック
、タレゾールノボランク、アニリンノボラック等を挙げ
ることができる。
得られた非線形光学ポリマーは、電場または磁場配向さ
せることにより、第2次高調波(SHG)を発生するが
、電場配向の場合、通常200K V / ctsもの
高電圧を印加して配向させなけらばならない。
本発明の非線形光学ポリマーは、30KV/cmと比較
的低電圧で電場方向に配向し、比較的容易に配向処理が
できるという有用性に優れている。
また、本発明のポリマーのポリビニルアルコールの水酸
基残基の親水性を利用して、水面上に単分子膜(LB膜
)として展開し、基板にすくい取ることによっても配向
させることができる。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
実施例1 アミノアセトアルデヒドジメチルアセタール5゜05g
(0,048モル)に、p−フルオロニトロベンゼン5
.64 g (0,040モル)、炭酸水素すトリウム
4.03 g (0,048モル)、ジメチルスルホキ
シド5I11を混合し、80℃12時間反応させた0反
応終了後、水100dにあけると黄色固体が析出した。
固体をベンゼン150−に溶かし水50sfiと塩酸1
dの混合液で洗浄後、水50m1で2回洗浄し、残った
ベンゼン層を無水炭酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、
濃縮し、得られた黄色固体をへ牛サンで洗浄した後、減
圧上乾燥して4−ニトロフェニルアミノアセトアルデヒ
ドジメチルアセタールの結晶8.65g(収率95.6
%)を得た。
このものの物性値は次のとおりである。
MS  スペクトル(El−Mllll!定)m/e=
226(M″″)、195.151,117.105.
75IRスペクトル(KBr綻剤法) 3340d−’ 、2910.1590.1300.1
100SHGの測定は、4−ニトロフェニルアミノアセ
トアルデヒドジメチルアセタールをスライドガスに挟み
、この試料にQスイッチ付きNd−YAGレーザ−(1
064ns+)によるIonsのパルスを照射し、試料
より発生したSHGを検知した。
標準試料には尿素を用い、尿素より強いSHGを確認す
ることができた。
実施例2 重合度1500のポリビニルアルコール0.5gを水3
5−に50’C溶解させ、塩酸2.1dを加えた。これ
に4−ニトロフェニルメチルアミノアセトアルデヒドジ
メチルアセクール5.99g(0,0249モル)、メ
チルアルコール20−を加え、50°C12時間加熱撹
拌を行った。生成したタール状固体をジメチルホルムア
ルデヒド25aMに60′Cで?容解し、アセトニトリ
ル100d中にあけ再沈殿を行った。同様の再沈殿を2
回繰り返すと目的のアセタール化ポリビニルアルコール
1.32gを得ることができた。
このアセタール化ポリビニルアルコールをジメチルホル
ムアミドにlQwt%となるように溶かし、ITO電極
蒸着ガラス上にスピンコードした後80°C1時間30
 K V / cmの電場を印加した後、実施例1と同
様にして測定したところ、SHGを観測することができ
た。レーザー光を偏光させて、電場方向のSHGと、電
場と垂直方向の380強度を比較したところ、約70:
lとなりほぼ完全に電場方向に配向していることを示し
ていた。
〔発明の効果〕
本発明の有機非線形光学材料は、優れた電場配向性を有
している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記一般式( I )で表される4−ニトロフェニ
    ルアミノアセトアルデヒドアセタールを含有してなる有
    機非線形光学材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (ただし、R_1、R_2、R_3は水素原子、炭素数
    1〜6の直鎖もしくは分岐状アルキル基のいずれか一種
    、R_4は水素原子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐
    状アルキル基、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アル
    コキシ基、ヒドロキシ基、ニトロ基、ハロゲン原子のい
    ずれか一種を表す。)
  2. (2)下記一般式(II)で表されるアセタール化ポリビ
    ニルアルコールを含有して成る電場配向性に優れた高分
    子有機非線形光学材料。 ▲数式、化学式、表等があります▼(II) (ただし、R_1は水素原子、炭素数1〜6の直鎖もし
    くは分岐状アルキル基のいずれか一種、R_4は水素原
    子、炭素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アルキル基、炭
    素数1〜6の直鎖もしくは分岐状アルコキシ基、ヒドロ
    キシ基、ニトロ基、ハロゲン原子のいずれか一種を表し
    、0<x<1である。
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