Фотохромный материал

 

ФОТОХРОМНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из подложки и светочувствительного слоя, включающего поливиниловый спирт и фотохромное соединение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности материала в видимом диапазоне спектра, в качестве фотохромного соединения в светочувствительном слое он содержит природный ретиналь-белковый комплекс, выделенный из пурпурных мембран бактерий Halobacterium halobium общей формулы где опсин - молекула апобелка с мол.м. 26500, и дополнительно содержит комбинацию азотсодержащих соединений: А - Б в массовом соотношении 46:1-134:1, или В - Б в массовом соотношении 80:1-146: 1, или А - В в массовом соотношении 49:1-84:1, где А - триэтаноламин; Б - гуанидингидрохлорид или аргинин; В - пропилендиамин или N,N,Nʹ,Nʹ -тетраметилэтилендиамин, или гексаметилендиамин, или этилендиамин, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фотохромное соединение указанной формулы - 8,6 - 11,01 Комбинация азотсодержащих соединений - 7,7 - 14,4 Поливиниловый спирт - Остальное

Изобретение относится к фотохромным материалам, которые используются для записи и обработки оптической информации, и может найти применение в голографии, микроэлектронике, микрофильмировании. Целью изобретения является повышение чувствительности материала в видимом диапазоне спектра. П р и м е р 1. 17,1 мг природного ретиналь-белкового комплекса (11,0 мас. ) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,165 мг амидина гуанидингидрохлорида (0,10 мас.) в виде водного раствора, затем добавляют 115,6 мг поливинилового спирта (74,6 мас.). Раствор поливинилового спирта (56 мг/мл) предварительно получают растворением сухого вещества в воде при температуре 98^оС и непрерывном перемешивании в течение 1-1,5 ч. Средневязкостная молекулярная масса поливинилового спирта M_ν равна 10000, его торговая марка ПВС-3, ГОСТ 10779-64 (МРТУ 6-09-40-04-67). Количество остаточных ацетатных групп составляет 3-4% В полученную смесь после тщательного перемешивания на магнитной мешалке ММ-24 вводят 22,16 мг (14,3 мас. триэтаноламина, перемешивают еще 15-20 мин и наносят методом полива на стеклянную подложку размеров 6 х 9 см слоем толщиной 0,5-1 мм. Массовое отношение триэтаноламина к гуанидингидрохлориду составляет 134:1. Высушивание смеси осуществляют при комнатной температуре в обеспыленном боксе; толщина высушенной пленки 20-50 мкм при оптической плотности, измеряемой на спектрофотометре Specord UB VIS, равна 0,96 ед. при λ 570 нм. Для получения изображения пленку экспонируют светом через трафарет с помощью источника света ОП-24 (лампа накаливания мощностью 100 Вт, свет которой фокусируется стеклянной линзой с фокусным расстоянием 60 мм, спектральный диапазон 350-800 нм), находящегося на расстоянии 2, см, через фильтр ЖС-17, ГОСТ 9411-66. Стирание производится тем же источником света через фильтр СС-4, ГОСТ 9411-66. Засвеченные участки в результате фотохимической реакции, происходящей при экспонировании, обратимо изменяют спектр поглощения, максимум которого сдвигается к 412 нм при этом происходит изменение пропускания пленки в области 412 нм на 79% Время полураспада (τ_1/2) продукта М₄₁₂, отвечающего за время хранения записанной оптической информации, полученное на макете установки для кинетических измерений сенситометрических характеристик ФХМ "Луч-1", составляет 185 с. Чувствительность пленки составляет 3^.10^-3Дж/см². Цикличность (запись-стирание) более 10⁴. Для полной регенерации исходной оптической плотности требуется приблизительно 60-80 мин, для стирания синим светом (фильтр СС-4) необходимо 5-10 с. П р и м е р 2. 20,8 мг природного ретиналь-белкового комплекса (9,5 мас. ) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,155 мг водного раствора амидина гуанидингидрохлорида (0,08 мас.), после этого добавляют 174 мг поливинилового спирта (79,4 мас.), полученного растворением сухого вещества в воде при 98^оС и непрерывном перемешивании в течение 1-1,5 ч. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь добавляют 24,14 мг пропилендиамина (11,02 мас.) в массовом соотношении с гуанидингидрохлоридом 146:1. Все последующие процедуры осуществляют так же, как и в примере 1, при этом оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,2 ед. при изменении пропускания на 80% время полураспада 1/2 продукта М₄₁₂ составляет 275 с, чувствительность 3^.10^-3 Дж/см². Цикличность (запись стирание) более 10⁴ (показано с помощью лазера ЛГ-75). П р и м е р 3. 26,2 мг природного ретиналь-белкового комплекса (8,6 мас. ) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobactetium halobium смешивают с 0,471 мг N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина (0,15 мас.), добавляют 254,7 мг (83,7 мас. ) поливинилового спирта (предварительно приготовленный водный раствор, 109 мг/мл). Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. После тщательного перемешивания в смесь добавляют 23,08 мг триэтаноламина (7,55 мас.). При этом массовое отношение триэтаноламина и N,N,N',N'-тетраметилэтилендиамина составляет 49:1. Смесь наносят на стеклянную подложку размеров 6 х 9 см. Дальнейшие процедуры те же, что и в примере 1, при этом характеристики пленки следующие: оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,4 ед. τ_1/22 в области 412 нм составляет 250 с при изменении пропускания на 65% Чувствительность пленки 6^.10^-3 Дж/см², цикличность боле 10⁴. П р и м е р 4. 17,1 (11 мас.) природного ретиналь-белкового комплекса в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,436 мг амидина аргинина (0,28 мас.), добавляют 117,7 мг (75,72 мас.) поливинилового спирта (предварительно приготовленный водный раствор 57 мг/мл). Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. После тщательного перемешивания добавляют 20,2 мг триэтаноламина (13 мас.). При этом массовое соотношение триэтаноламина и аргинина равно 46:1. Хорошо перемешанную смесь наносят на подложку из стекла размером 6 х 9 см. Далее все последующие процедуры те же, что и в примере 1, при этом оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,1 ед. τ_1/2 в области 412 нм составляет 180 с при изменении пропускания на 67% Чувствительность пленки 5^.10^-3 Дж/см², цикличность более 10⁴. П р и м е р 5. 17,1 мг природного ретиналь-белкового комплекса (11,01 мас.) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,24 мг гексаметилендиамина (0,15 мас.) в виде раствора хлорной соли. После этого прибавляют поливиниловый спирт 117,7 мг (75,77 мас.) и смесь тщательно перемешивают. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь добавляют триэтаноламин (20,3 мг, 13,07 мас.), продолжая перемешивание на магнитной мешалке в течение 15-20 мин. Массовое соотношение триэтаноламина и гексаметилендиамина равно 84:1. Далее все последующие процедуры те же, что и в примере 1, при этом оптическая плотность высушенной пленки составляет при λ 570 нм 1,2 ед. время полураспада τ_1/2 в области 412 нм равно 190 с при изменении пропускания на 76% Чувствительность 4^.10^-3 Дж/см², цикличность (запись стирание) более 10⁴. П р и м е р 6. К 17,1 мг природного ретиналь-белкового комплекса (11,01 мас.) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium прибавляют 0,277 мг этилендиамина (0,18 мас.) в виде хлорной соли. Далее прибавляют поливиниловый спирт (117,7 мг, 75,8 мас.) и смесь тщательно перемешивают. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь после перемешивания в течение 0,4 ч прибавляют 20,2 мг триэтаноламина (13.01 мас.) и перемешивают еще 20 мин. При этом массовое соотношение триэтаноламина и этилендиамина составляет 73:1. Все последующие процедуры осуществляются так же, как и в примере 1, при этом оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,12 ед. время полураспада τ_1/2 в области 412 нм составляет 200 с при изменении пропускания на 70% Чувствительность пленки 3^.10^-3Дж/см², цикличность (запись старение) более 10⁴. П р и м е р 4. 20,8 мг природного ретиналь-белкового комплекса (9,68 мас.) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,248 мг водного раствора амидина аргинина (0,12 мас.). После этого добавляют 174 мг поливинилового спирта (80,97 мас.), при этом раствор поливинилового спирта готовят растворением сухого вещества в воде при 98^оС и непрерывном перемешивании в течение 1-1,5 ч. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь добавляют 19,84 мг пропилендиамина (9,23 мас.) в массовом отношении к аргинину 80:1. Все последующие процедуры осуществляются так же, как и в примере 1. Оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,2 ед. изменение пропускания пленки в области 412 нм при экспонировании светом составляет 80% время полураспада τ_1/2 390 c, чувствительность 4^.10^-3 Дж/см². Цикличность более 10⁴. П р и м е р 8. 21,3 мг природного ретиналь-белкового комплекса (10,205 мас.) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,157 мг водного раствора амидина гуанидингидрохлорида (0,075 мас.). После этого добавляют 170 мг поливинилового спирта (81,45 мас.) в виде водного раствора, предварительно приготовленного растворением сухого вещества в воде при температуре 98^оС и непрерывном перемешивании в течение 1-1,5 ч. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь добавляют 17,27 мг пропилендиамина (8,27 мас.) в массовом отношении к гуанидингидрохлориду 110:1. Все последующие процедуры осуществляются так же, как и в примере 1. Оптическая плотность пленки после высушивания при λ 570 нм равна 1,25 ед. При экспонировании светом изменение пропускания пленки в области 412 нм составляет 75% время полураспада τ_1/2 равно 300 с, чувствительность 3^.10^-3 Дж/см². Цикличность более 10⁴. П р и м е р 9. 20,6 мг природного ретиналь-белкового комплекса (9,3214 мас.) в виде водной суспензии пурпурных мембран Halobacterium halobium смешивают с 0,197 мг водного раствора амидина гуанидингидрохлорида (0,089 мас. ). После того добавляют 182,4 мг поливинилового спирта (82,562 мас.) в виде водного раствора, который готовят так, как указано в примере 1. Марка поливинилового спирта та же, что в примере 1. В полученную смесь добавляют 17,73 мг триэтаноламина (8,025 мас.) в массовом отношении к гуанидингидрохлориду 90:1. Все последующие процедуры осуществляются так же, как и в примере 1. Оптическая плотность высушенной пленки при λ 570 нм равна 1,3 ед. Изменение пропускания пленки в области 412 нм при экспонировании светом составляет 72% Время полураспада равно 220 с, чувствительность 4^.10^-3 Дж/см². Цикличность более 10⁴. Данные по свойствам образцов материала сведены в табл.1 и 2. Как следует из приведенным таблиц, предложенный фотохромный материал обладает более высокой по сравнению с прототипом светочувствительностью в видимом диапазоне спектра.

Формула изобретения

ФОТОХРОМНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из подложки и светочувствительного слоя, включающего поливиниловый спирт и фотохромное соединение, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности материала в видимом диапазоне спектра, в качестве фотохромного соединения в светочувствительном слое он содержит природный ретиналь-белковый комплекс, выделенный из пурпурных мембран бактерий Halobacterium halobium общей формулы
где опсин молекула апобелка с мол.м. 26500,
и дополнительно содержит комбинацию азотсодержащих соединений: А Б в массовом соотношении 46:1-134:1, или В Б в массовом соотношении 80:1-146:1, или А В в массовом соотношении 49:1-84:1, где А триэтаноламин; Б - гуанидингидрохлорид или аргинин; В пропилендиамин или N,N,Nʹ,Nʹ -тетраметилэтилендиамин, или гексаметилендиамин, или этилендиамин, при следующем соотношении компонентов, мас. Фотохромное соединение указанной формулы 8,6 11,01
Комбинация азотсодержащих соединений 7,7 14,4
Поливиниловый спирт Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3