JPH04293573A - 有機非線形光学材料の製造方法 - Google Patents
有機非線形光学材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH04293573A JPH04293573A JP3083142A JP8314291A JPH04293573A JP H04293573 A JPH04293573 A JP H04293573A JP 3083142 A JP3083142 A JP 3083142A JP 8314291 A JP8314291 A JP 8314291A JP H04293573 A JPH04293573 A JP H04293573A
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- JP
- Japan
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- film
- optically active
- substance
- polymerized
- polymerizable
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- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＢ（ラングミュア・
ブロジェット）法による有機非線形光学材料の製造方法
に関し、更に詳しく述べると、非線形光学活性物質の単
分子膜と重合性物質の膜とを基板上に交互に累積し、重
合させ高分子化して有機非線形光学材料を製造する方法
に関するものである。
ブロジェット）法による有機非線形光学材料の製造方法
に関し、更に詳しく述べると、非線形光学活性物質の単
分子膜と重合性物質の膜とを基板上に交互に累積し、重
合させ高分子化して有機非線形光学材料を製造する方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】有機非線形光学材料を製造するには、通
常、非線形光学活性の物質を溶媒に溶かし、電界をかけ
て配列し、再結晶化する方法が採用されている。しかし
この方法では、物質によっては結晶化しなかったり、結
晶化しても針状の微小な結晶であったりして、大きく且
つ良質の結晶を得にくい欠点があった。
常、非線形光学活性の物質を溶媒に溶かし、電界をかけ
て配列し、再結晶化する方法が採用されている。しかし
この方法では、物質によっては結晶化しなかったり、結
晶化しても針状の微小な結晶であったりして、大きく且
つ良質の結晶を得にくい欠点があった。
【０００３】最近では、分子配列制御性に優れているＬ
Ｂ法の特徴を生かし、それにより有機非線形光学材料を
製造する試みがなされている。ＬＢ法は、親水基と疎水
基とが適度にバランスした成膜性分子で水面上に安定な
単分子膜を形成し、それを基板の表面に移し取り、その
操作を繰り返して単分子膜を累積させ、ＬＢ膜と呼ばれ
る薄膜を製造する方法である。ＬＢ膜では安定性のよい
Ｙ型構造（基板表面が疎水性の場合、疎水基が基板側で
親水基が外側を向く配向の層と、それと逆向きの配向の
層とが交互に累積する構造）が一般的である。このＹ型
構造では２分子層が単位となり、反転対称性をもつ。従
って全て同種の非線形光学活性物質の単分子層で出来た
通常のホモ膜では、各層での非線形光学効果が打ち消し
合ってしまう。しかし、この問題は交互ヘテロ構造（例
えば非線形光学活性をもつ単分子層と非線形光学活性を
もたない単分子層を交互に累積する構造）にすることで
解決できる。
Ｂ法の特徴を生かし、それにより有機非線形光学材料を
製造する試みがなされている。ＬＢ法は、親水基と疎水
基とが適度にバランスした成膜性分子で水面上に安定な
単分子膜を形成し、それを基板の表面に移し取り、その
操作を繰り返して単分子膜を累積させ、ＬＢ膜と呼ばれ
る薄膜を製造する方法である。ＬＢ膜では安定性のよい
Ｙ型構造（基板表面が疎水性の場合、疎水基が基板側で
親水基が外側を向く配向の層と、それと逆向きの配向の
層とが交互に累積する構造）が一般的である。このＹ型
構造では２分子層が単位となり、反転対称性をもつ。従
って全て同種の非線形光学活性物質の単分子層で出来た
通常のホモ膜では、各層での非線形光学効果が打ち消し
合ってしまう。しかし、この問題は交互ヘテロ構造（例
えば非線形光学活性をもつ単分子層と非線形光学活性を
もたない単分子層を交互に累積する構造）にすることで
解決できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように非線形光学
活性をもつ物質ともたない物質とを交互に累積した交互
ヘテロ構造とすることで、膜全体として非線形光学効果
を発現させることができても、実用的には非線形光学活
性物質の結晶を固定し配列が損なわれないように膜を安
定に維持することが重要である。しかし、従来技術では
その点については特に考慮されていない。そのため膜面
積を広くすることや多層構造にすることが難しいという
問題があった。
活性をもつ物質ともたない物質とを交互に累積した交互
ヘテロ構造とすることで、膜全体として非線形光学効果
を発現させることができても、実用的には非線形光学活
性物質の結晶を固定し配列が損なわれないように膜を安
定に維持することが重要である。しかし、従来技術では
その点については特に考慮されていない。そのため膜面
積を広くすることや多層構造にすることが難しいという
問題があった。
【０００５】本発明の目的は、上記のような従来技術の
問題を解決し、大面積で且つ多層構造の安定な膜を容易
に実現できる有機非線形光学材料の製造方法を提供する
ことである。
問題を解決し、大面積で且つ多層構造の安定な膜を容易
に実現できる有機非線形光学材料の製造方法を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、基板１０上に非線形光学活性物質の単分子膜１２と
重合性物質の膜１４とをＬＢ法によって交互に累積し、
前記重合性物質を重合させ高分子化して強固で安定な薄
膜を形成する有機非線形光学材料の製造方法である。な
お図１とは逆に、まず重合性物質の膜が基板上に位置す
るように、重合性物質の膜と非線形光学活性物質の単分
子膜とを交互に累積する構成でもよい。ここで非線形光
学活性物質は、例えば光周波数逓倍（レーザ光の波長を
１／２あるいは１／３に変えるなど）の効果をもつ物質
である。また重合性物質とは、重合性官能基（二重結合
あるいは三重結合）をもち、紫外線、γ線、あるいは電
子線などで重合し高分子化する物質をいう。
に、基板１０上に非線形光学活性物質の単分子膜１２と
重合性物質の膜１４とをＬＢ法によって交互に累積し、
前記重合性物質を重合させ高分子化して強固で安定な薄
膜を形成する有機非線形光学材料の製造方法である。な
お図１とは逆に、まず重合性物質の膜が基板上に位置す
るように、重合性物質の膜と非線形光学活性物質の単分
子膜とを交互に累積する構成でもよい。ここで非線形光
学活性物質は、例えば光周波数逓倍（レーザ光の波長を
１／２あるいは１／３に変えるなど）の効果をもつ物質
である。また重合性物質とは、重合性官能基（二重結合
あるいは三重結合）をもち、紫外線、γ線、あるいは電
子線などで重合し高分子化する物質をいう。
【０００７】非線形光学活性物質の単分子膜１２は通常
３層以上、２０層程度以下設ける。重合性物質は、１層
形成する毎に紫外線などを照射して重合・高分子化させ
てもよいが、多層に累積した後で紫外線などを照射して
一度に重合・高分子化させるのが実際的で作業性もよい
。重合性物質の層は、単分子層が複数累積した構成でも
よいが、非線形光学活性物質の層は必ず単分子層で重合
性物質で挾まれている必要がある。最外層は重合性物質
の層とすることが望ましい。
３層以上、２０層程度以下設ける。重合性物質は、１層
形成する毎に紫外線などを照射して重合・高分子化させ
てもよいが、多層に累積した後で紫外線などを照射して
一度に重合・高分子化させるのが実際的で作業性もよい
。重合性物質の層は、単分子層が複数累積した構成でも
よいが、非線形光学活性物質の層は必ず単分子層で重合
性物質で挾まれている必要がある。最外層は重合性物質
の層とすることが望ましい。
【０００８】
【作用】ＬＢ法によって各成膜性分子が均一に配列し薄
膜化する。非線形光学活性物質の単分子層は重合性物質
の間に交互に位置し、そのため各単分子層での非線形光
学効果が損なわれることはない。そして紫外線などを照
射することで重合性物質は重合し高分子膜となり、非線
形光学活性物質の結晶が固定され、膜を安定化させる。
膜化する。非線形光学活性物質の単分子層は重合性物質
の間に交互に位置し、そのため各単分子層での非線形光
学効果が損なわれることはない。そして紫外線などを照
射することで重合性物質は重合し高分子膜となり、非線
形光学活性物質の結晶が固定され、膜を安定化させる。
【０００９】
【実施例】非線形光学活性物質をＡ、重合性物質をＢと
したとき、基板上にＬＢ膜としてＡＢＡＢ…又はＢＡＢ
Ａ…となるように単分子層ずつ順に累積させる。ＬＢ膜
を累積させる基板は、ガラス、石英、シリコンウエハ等
であり、これらは表面が完全に親水性か、疎水性のいず
れかになっていることが好ましい。
したとき、基板上にＬＢ膜としてＡＢＡＢ…又はＢＡＢ
Ａ…となるように単分子層ずつ順に累積させる。ＬＢ膜
を累積させる基板は、ガラス、石英、シリコンウエハ等
であり、これらは表面が完全に親水性か、疎水性のいず
れかになっていることが好ましい。
【００１０】非線形光学活性物質としては、側鎖に長鎖
アルキル基（炭素数１５以上）を含むｐ−ニトロアニリ
ン誘導体がある。その例を化１〜化３に示す。
アルキル基（炭素数１５以上）を含むｐ−ニトロアニリ
ン誘導体がある。その例を化１〜化３に示す。
【化１】
【化２】
【化３】
【００１１】重合性物質としては、化４に示すように重
合性官能基を疎水鎖末端に含む長鎖カルボン酸（炭素数
１５以上、ｎ＝２０でω−トリコセン酸）がある。
合性官能基を疎水鎖末端に含む長鎖カルボン酸（炭素数
１５以上、ｎ＝２０でω−トリコセン酸）がある。
【化４】
【００１２】その他、側鎖に重合性官能基を含み、いず
れも炭素数１５以上の物質、例えば化５に示す長鎖アク
リル酸（ｎ＝１７でα−オクタデシルアクリル酸）、化
６に示す長鎖アクリル酸ビニル（ｎ＝１７でアクリル酸
オクタデシル）、化７に示す長鎖ジイン酸（ｎ＝１３，
ｍ＝８でヘプタコサ−１０，１２−ジイン酸）などがあ
る。
れも炭素数１５以上の物質、例えば化５に示す長鎖アク
リル酸（ｎ＝１７でα−オクタデシルアクリル酸）、化
６に示す長鎖アクリル酸ビニル（ｎ＝１７でアクリル酸
オクタデシル）、化７に示す長鎖ジイン酸（ｎ＝１３，
ｍ＝８でヘプタコサ−１０，１２−ジイン酸）などがあ
る。
【化５】
【化６】
【化７】
【００１３】重合性物質の層は、累積毎に、又は全層累
積した後に、紫外線、γ線、又は電子線を照射して層毎
に重合させる。
積した後に、紫外線、γ線、又は電子線を照射して層毎
に重合させる。
【００１４】このようにして得た薄膜は、単分子層毎に
、重合性物質の層が重合した高分子層と非線形光学活性
物質の層の２種が交互に積み重なることになる。累積す
る層数は、使用する非線形光学活性物質の性質及び必要
な非線形光学特性などにもよるが、少なくとも非線形光
学活性物質の層は３層以上とする。また薄膜としての利
点を考慮すると非線形光学活性物質層は通常２０層程度
までであるが、これより多くてもかまわない。基板側の
第１層は非線形光学活性物質の層でもよいし高分子層（
重合性物質が重合し高分子化した層）でもよいが、最外
層は膜強度を持たせるためにも高分子層とすることが望
ましい。
、重合性物質の層が重合した高分子層と非線形光学活性
物質の層の２種が交互に積み重なることになる。累積す
る層数は、使用する非線形光学活性物質の性質及び必要
な非線形光学特性などにもよるが、少なくとも非線形光
学活性物質の層は３層以上とする。また薄膜としての利
点を考慮すると非線形光学活性物質層は通常２０層程度
までであるが、これより多くてもかまわない。基板側の
第１層は非線形光学活性物質の層でもよいし高分子層（
重合性物質が重合し高分子化した層）でもよいが、最外
層は膜強度を持たせるためにも高分子層とすることが望
ましい。
【００１５】
【発明の効果】本発明ではＬＢ法によって成膜性分子が
均一に配列し、非線形光学活性物質の単分子層は重合性
物質の間に交互に累積するため、各単分子層は同一方向
を向くことになり非線形光学効果が損なわれることはな
い。そして紫外線などを照射することで重合性物質は重
合し高分子膜となるため、非線形光学活性物質の結晶が
固定され、膜は安定化する。これらによって本発明によ
れば、大面積で且つ多層構造の、安定で信頼性の高い有
機非線形光学材料の薄膜を容易に実現できる効果がある
。
均一に配列し、非線形光学活性物質の単分子層は重合性
物質の間に交互に累積するため、各単分子層は同一方向
を向くことになり非線形光学効果が損なわれることはな
い。そして紫外線などを照射することで重合性物質は重
合し高分子膜となるため、非線形光学活性物質の結晶が
固定され、膜は安定化する。これらによって本発明によ
れば、大面積で且つ多層構造の、安定で信頼性の高い有
機非線形光学材料の薄膜を容易に実現できる効果がある
。
【図１】本発明に係るＬＢ法による薄膜形成原理を示す
概念図。
概念図。
１０ 基板
１２ 非線形光学活性物質の単分子膜１４ 重合性
物質の膜
物質の膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に、非線形光学活性物質の単分
子膜と重合性物質の膜とを交互に累積し、前記重合性物
質を重合させ高分子化することを特徴とする有機非線形
光学材料の製造方法。 - 【請求項２】 重合性物質が、重合性官能基をもち、
紫外線、γ線、又は電子線で重合し高分子化する物質で
ある請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 基板上で、非線形光学活性膜と高分子
膜とが単分子層毎に交互に累積しており、非線形光学活
性膜は３層以上存在し、最外層は高分子膜になっている
有機非線形光学材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083142A JPH04293573A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 有機非線形光学材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3083142A JPH04293573A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 有機非線形光学材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293573A true JPH04293573A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13793964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3083142A Pending JPH04293573A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 有機非線形光学材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293573A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7468206B1 (en) | 1996-12-19 | 2008-12-23 | Panasonic Corporation | Organic ultra-thin film |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP3083142A patent/JPH04293573A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7468206B1 (en) | 1996-12-19 | 2008-12-23 | Panasonic Corporation | Organic ultra-thin film |
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