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《光致变色液晶高分子信息存储材料研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、光致变色液晶高分子信息存储材料研究进展张会旗李晨曦黄文强何炳林(南开大学吸附分离功能高分子材料国家重点实验室,高分子化学研究所,天津,300071)提要光致变色液晶高分子以其独特的优点在信息存储领域显示了光明的应用前景,成为目前国际上研究的热点。本文系统阐述了光致变色液晶高分子的研究概况、光信息存储机理以及信息存储应用方面的研究进展。关键词光致变色液晶高分子,可逆光信息存储1987年Eich等人6,7提出了光致变色液晶高分子信息存储的光记录方法(Photon2modewriting),其基本原理可以用图1说明。前言光致变色液晶高分子
2、是指同时具有光致变色性能与液晶性能的高分子材料。其最早报道见于1983年,Talroze1及Finkelmann2等人将光致变色偶氮染料掺入液晶高分子内,得到了掺杂型光致变色液晶高分子。同年,Finkel2mann等人2与Ringsdorf等人3,4将介晶单体与偶氮染料单体共聚,得到了侧链上同时含有偶氮基团与介晶基团的光致变色液晶高分子。1985年,Coles等人5首先对光致变色液晶高图1光致变色液晶高分子信息存储原理示意图分子的信息存储性能进行了研究,此后光致变色液晶高分子信息存储材料的研究便日益活跃起来,并很快成为信息存储领域研
3、究的热点。本文重点介绍了光致变色液晶高分子信息存储材料的研究进展。液晶高分子的介晶基团反式偶氮基团顺式偶氮基团图1A是经过取向的含偶氮基团的光致变光致变色液晶高分子信息存储材料的信息存储机理及其优点1张会旗1969年生。1991年毕业于南开大学化学系高分子专业,获理学学士学位。随后在本校化学系高分子专业攻读硕士学位,因成绩优秀于1993年被推荐到南开大学高分子化学研究所攻读博士学位,在何炳林教授指导下从事光致变色液晶高分子的合成与研究工作。1996年毕业,获理学博士学位。现为天津大学应用化学系讲师,主要从事新型光致变色液晶高分子的合
4、成与研究工作。1985年Coles等人5提出了光致变色液晶高分子信息存储的热记录方法(Heat2modewriting)。即利用强激光照射预先取向的光致变色液晶高分子样品,激光照射到的局部区域吸热温度迅速升高转变成各向同性的熔体,光源移走后各向同性的熔体很快冷却成蜂窝状与焦锥状的光散射中心,信息输入完成。不过,利色液晶高分子的向列相示意图。在强偏振激光照射下,受照射的局部区域吸热升温至液晶相温度,同时偶氮基团发生顺反异构化而由棒状的反式结构转变成弯曲的顺式结构,从而对其周围的液晶相产生扰动,使其由各向异性转变为各向同性(见图1B),
5、光源移走后受照射的区域迅速冷至玻璃化温度以下,所记录的信息便冻结起来,信息输入完成。与热记录方法相比,光记录方法具有可实现高分辨率与多重记录的优点8,所以光记录方法很快取代了热记录方法而成为光致变色液晶高分子记录信息的主要方法。性读出问题。第四,其信息存储过程是在其玻璃化温度(Tg)以上进行的,存储完毕后降温至Tg以下,这样,光记录时光致变色基团通过光异构化引起的体系折射率变化就会被冻结起来,即使光致变色基团因热回复异构化回到其光照前状态(对于偶氮化合物即cis→trans),这种折射率变化也不会消失,因此使信息存储的热稳定性大大提
6、高,甚至可以实现永久存储,而且记录的信息又可以通过将光致变色液晶高分子加热至其清亮点温度以上或利用激光照射处于液晶相温度的光致变色液晶高分子而消除。第五,由于偶氮等光致变色基团具有很好的抗疲劳性,因此可以实现多次重复擦写信息。可见,光致变色液晶高分子是非常有应用前景的可逆光信息存储材料。1988年Ikeda等人9又提出了光致变色液晶高分子信息存储的光诱导等温相转变方法(PhotochemicallyinducedisothermalphasetransitionofthematrixPLC’s)。该方法与光记录方法的原理基本一致,也
7、是通过激光照射已经取向的光致变色液晶高分子样品,使光致变色基团发生光异构化而诱导其附近区域的相转变来存储信息,不同之处在于此方法是先要将已经取向的光致变色液晶高分子样品加热到液晶相温度,然后用强度较弱的非偏振激光进行信息的写入。目前,光记录方法与光诱导等温相转变方法均是光致变色液晶高分子进行信息存储的常用方法。由光致变色液晶高分子材料的信息存储机理可知,它作为可逆光信息存储材料具有有机光致变色材料及普通高分子光致变色材料无可比拟的优越性6,7,10～13。首先,光致变色液晶高分子具有高分子材料的优异的可加工性能。其次,它是通过光致变
8、色基团的光异构化对其周围液晶相有序排列的扰动来实现信息存储的,因此体系折射率变化要比普通光致变色高分子材料中仅靠光致变色基团光异构化引起的体系折射率变化大一个数量级,从而可以实现信息存储的高分辨率及高信噪比。第三,它可以通过用远离其吸
