DE112006003191T5 - Verfahren zum Herstellen holographischer Datenspeicher - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums, wobei dieses Verfahren umfasst:
(a) das Bereitstellen eines optisch transparenten Substrates, das mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff umfasst, und
(b) das Bestrahlen des optisch transparenten Substrates bei mindestens einer Wellenlänge, bei der das optisch transparente Substrat eine Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 hat, wobei die mindestens eine Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 800 nm liegt, um ein modifiziertes optisch transparentes Substrat zu erzeugen, das mindestens ein optisch lesbares Datum und mindestens ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes umfasst,
wobei das optisch transparente Substrat mindestens 100 Mikrometer (μm) dick ist und den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, enthält.

Description

  • VERFAHREN ZUM HERSTELLEN HOLOGRAPHISCHER DATENSPEICHER HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen und Benutzen holographischer Datenspeichereinrichtungen. Weiter bezieht sich die Offenbarung auf holographische Datenspeichereinrichtungen.
  • Das holographische Speichern ist das Speichern von Daten in der Form von Hologrammen, die Bilder dreidimensionaler Interferenzmuster sind, die durch den Schnitt von zwei Lichtstrahlen in einem fotoempfindlichen Medium erzeugt werden. Die Überlagerung eines Signalstrahles, der digital codierte Daten enthält, und eines Referenzstrahles bildet ein Interferenzmuster innerhalb des Volumens des Mediums, was zu einer chemischen Reaktion führt, die den Brechungsindex des Mediums ändert oder moduliert. Diese Modulierung dient dem Aufzeichnen sowohl der Intensitäts- als auch Phaseninformation des Signals als Hologramm. Das Hologramm kann später wiedererlangt werden, indem man das Speichermedium dem Referenzstrahl allein aussetzt, der mit den gespeicherten holographischen Daten in Wechselwirkung tritt, um einen rekonstruierten Signalstrahl zu erzeugen, der proportional dem anfänglichen Signalstrahl ist, der zum Speichern des holographischen Bildes benutzt wurde. Bei der holographischen Datenspeicherung werden somit Daten über dreidimensionale Interferenzmuster im Volumen des Mediums gespeichert.
  • Jedes Hologramm kann irgendwo von einem bis 1 × 106 oder mehr Datenbits enthalten. Ein bestimmter Vorteil der holographischen Speicherung gegenüber Speicherformaten auf Grundlage von Oberflächen, einschließlich CDs oder DVDs, ist, dass eine größere Anzahl von Hologrammen in einer überlappenden Weise in dem gleichen Volumen des fotoempfindlichen Mediums unter Benutzung einer Multiplex-Technik gespeichert werden kann, wie durch Variieren des Signal- und/oder Referenzstrahl-Winkels, der -Wellenlänge oder der Mediumposition. Ein Haupthindernis bei der Realisierung holographischer Speicherung, als einer lebensfähigen Technik, war jedoch die Entwicklung eines zuverlässigen und ökonomisch machbaren Speichermediums.
  • Frühe holographische Speichermedien benutzten anorganische, Licht brechende Kristalle, wie dotiertes oder undotiertes Lithiumniobat (LiNbO3), in dem auftreffendes Licht Änderungen des Brechungsindex erzeugt. Diese Indexänderungen sind der lichtinduzierten Erzeugung und dem nachfolgenden Einfangen von Elektronen zuzuschreiben, die zu einem induzierten internen elektrischen Feld führen, das schließlich den Brechungsindex durch einen linearen elektro-optischen Effekt modifiziert. LiNbO3 ist jedoch teuer, zeigt nur eine dürftige Effizienz, verblasst im Laufe der Zeit und erfordert dicke Kristalle, um irgendwelche signifikanten Indexänderungen zu beobachten.
  • Jüngere Arbeiten haben zur Entwicklung von Polymeren geführt, die aufgrund optisch induzierter Polymerisationsprozesse größere Änderungen des Brechungsindex unterstützen können. Diese Materialien, die als Fotopolymere bezeichnet werden, haben signifikant verbesserte optische Empfindlichkeit und Effizienz mit Bezug auf LiNbO3 und seine Varianten. In Verfahren nach dem Stande der Technik wurden "Einzelchemie"-Systeme eingesetzt, worin die Medien eine homogene Mischung mindestens eines fotoaktiven polymerisierbaren flüssigen Monomers oder Oligomers, einen Initiator, einen inerten polymeren Füllstoff und wahlweise einen Sensibilisator umfassen. Da es anfänglich einen großen Teil der Mischung in monomerer oder oligomerer Form hat, kann das Medium eine gelartige Konsistenz aufweisen, die eine Ultraviolett(UV)-Härtungsstufe erfordert, um Form und Stabilität be reitzustellen. Unglücklicherweise kann die UV-Härtungsstufe einen großen Teil des fotoaktiven Monomers oder Oligomers verbrauchen, was signifikant weniger fotoaktives Monomer oder Oligomer für die Datenspeicherung verfügbar sein lässt. Selbst unter stark kontrollierten Härtungsbedingungen kann die UV-Härtungsstufe häufig zu variablen Graden der Polymerisation führen und folglich zu schlechter Gleichmäßigkeit zwischen Medienproben.
  • Es wurden farbstoffdotierte Datenspeichermaterialien auf der Basis polymerer Materialien entwickelt. Die Empfindlichkeit eines farbstoffdotierten Datenspeichermaterials hängt von der Konzentration des Farbstoffes, des Absorptionsquerschnittes des Farbstoffes bei der Aufzeichnungswellenlänge, der Quanteneffizienz des fotochemischen Überganges und der Indexänderung des Farbstoffmoleküls für eine Einhefts-Farbstoffdichte ab. Da das Produkt der Farbstoffkonzentration und des Absorptionsquerschnittes jedoch zunimmt, wird das Speichermedium (z. B. eine optische Datenspeicher-Diskette) opak, was sowohl das Aufzeichnen als auch das Auslesen kompliziert.
  • Es gibt daher einen Bedarf an holographischen Datenspeicherverfahren, mit denen hohe volumetrische Datenspeicher-Kapazitäten unter Einsatz fotochemisch aktiver Farbstoffe erzielt werden können, die effizient und empfindlich für elektromagnetische Energie sind, wie Licht, ohne Interferenz vom Hauptabsorptionspeak des Farbstoffes.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Offenbart hierin sind Verfahren zum Herstellen und Benutzen holographischer Datenspeichermedien, die wertvoll für die zuverlässige Speicherung großer Datenmengen sind.
  • In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums.
  • Das Verfahren umfasst: (a) Bereitstellen eines optisch transparenten Substrates, umfassend mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff, und (b) Bestrahlen des optisch transparenten Substrates bei mindestens einer Wellenlänge, bei der das optisch transparente Substrat eine Extinktion in einem Bereich von 0,1 bis 1 hat, um ein modifiziertes, optisch transparentes Substrat zu erzeugen, umfassend mindestens ein optisch ausles bares Datum und mindestens ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes. Die mindestens eine Wellenlänge liegt in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 800 nm. Das optisch transparente Substrat ist mindestens 100 Mikrometer (μm) dick und umfasst den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Schreib- und Lese-Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen eines holographischen Datenspeichermediums mit einem Signalstrahl, der Daten (oder mindestens ein Datum) aufweist, und einem Referenzstrahl gleichzeitig, um den fotochemisch aktiven Farbstoff teilweise in mindestens ein Fotoprodukt umzuwandeln und die Daten in dem Signalstrahl als ein Hologramm in dem holographischen Datenspeichermedium zu speichern. Das holographische Speichermedium umfasst ein optisch transparentes Substrat und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff. Das optisch transparente Substrat hat eine Dicke von mindestens 100 μm und umfasst den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, und hat eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm. Das holographische Speichermedium wird dann mit einem Lesestrahl bestrahlt und die durch gebeugtes Licht enthaltenen Daten aus dem Hologramm gelesen. In einer Ausführungsform ge schieht die Umwandlung des fotochemisch aktiven Farbstoffes in mindestens ein Fotoprodukt derart, dass das Datenspeichermedium den Farbstoff ebenso wie das Fotoprodukt umfasst, um den Brechungsindex-Kontrast bereitzustellen, der zum Produzieren des Hologrammes erforderlich ist.
  • In noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Benutzen einer holographischen Datenspeichereinrichtung. Das Verfahren umfasst das Bestrahlen eines holographischen Datenspeichermediums in der holographischen Datenspeichereinrichtung mit elektromagnetischer Energie, die eine erste Wellenlänge hat. Das holographische Datenspeichermedium umfasst ein optisch transparentes Substrat, das mindestens 100 μm dick ist und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge umfasst, entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates. Die Bestrahlung erfolgt bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm, bei der das optisch transparente Substrat eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 hat. Ein modifiziertes optisch transparentes Substrat, umfassend mindestens ein Fotoprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes und mindestens ein optisch auslesbares Datum, das als ein Hologramm gespeichert ist, wird gebildet. Dann wird das modifizierte, optisch transparente Substrat mit elek-tromagnetischer Energie bestrahlt, die eine zweite Wellenlänge hat, um das Hologramm zu lesen.
  • In noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Filmes aus einem optisch transparenten Substrat, umfassend mindestens ein optisch transparentes Kunststoffmaterial und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff mit einer UV-sichtbaren Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 und etwa 1 bei einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen etwa 300 nm und etwa 800 nm, wobei der Film eine Dicke von mindestens 100 μm aufweist, wobei das optisch transparente Substrat von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% des optisch transparenten Substrates umfasst.
  • In einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein holographisches Datenspeichermedium. Das holographische Datenspeichermedium umfasst ein optisch transparentes Substrat, umfassend mindestens ein optisch transparentes Kunststoffmaterial, mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff und mindestens ein Fotoprodukt davon. Das mindestens eine Fotoprodukt ist innerhalb des optisch transparenten Substrates gemustert, um mindestens ein optisch auslesbares Datum bereitzustellen, das innerhalb des holographischen Speichermediums umfasst ist. Das optisch transparente Substrat ist mindestens 100 μm dick und umfasst den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates. Das optisch transparente Substrat hat eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm.
  • Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung leichter verstanden werden.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Einige Aspekte der vorliegenden Erfindung und allgemeine wissenschaftliche Prinzipien, die hierin benutzt werden, können unter Bezugnahme auf US-Patentanmeldung 2005/0136333 (Serial Nummer 10/742,461), die am 23. Juni 2005 veröffenlicht wurde und die anhängige Anmeldung mit der Serial Nummer 10/954,779, die am 30. September 2004 eingereicht wurde, die beide vollständig hier einbezogen werden, deutlicher verstanden werden.
  • Der Begriff M/#, wie er hierin benutzt wird, bezeichnet die Kapazität eines Datenspeichermediums und kann gemessen werden als eine Funktion der Gesamtzahl multiplexer Hologramme, die in einem Volumenelement des Datenspeichermediums bei einer gegebenen Beugungseffizienz gespeichert werden können. M/# hängt von verschiedenen Parametern ab, wie der Änderung im Brechungsindex (Δn) des Mediums und der Farbstoffkonzentration. Diese Begriffe werden in dieser Offenbarung weiter beschrieben. Das M/# ist, wie in Gleichung (1) gezeigt, definiert:
    Figure 00070001
    worin ηi die Beugungseffizienz des i-ten Hologrammes ist und N die Anzahl aufgezeichneter Hologramme. Die experimentelle Anordnung zur M/#-Messung für eine Testprobe bei einer ausgewählten Wellenlänge, z. B. bei 532 nm oder 405 nm, schließt das Positionieren der Testprobe auf einem Rotationsgestell ein, das durch einen Computer gesteuert ist. Das Rotationsgestell hat eine hohe Winkelauflösung, z. B. etwa 0,0001 Grad. Eine M/#-Messung schließt zwei Stufen ein: Aufzeichnen und Auslesen. Beim Aufzeichnen werden mehrere ebene Wellen-Hologramme an der gleichen Stelle auf der gleichen Probe aufgezeichnet. Ein ebene Welle-Hologramm ist ein aufgezeichnetes Interferenzmuster, erzeugt durch einen Signalstrahl und einen Referenzstrahl. Der Signal- und Referenzstrahl sind kohärent zueinander. Sie sind beide ebene Wellen, die die gleiche Energie und Strahlgröße haben, an der gleichen Stelle auf die Probe auftreffen und in der gleichen Richtung polarisiert sind. Mehrere ebene Wellen-Hologramme werden durch Rotieren der Probe aufgezeichnet. Der Winkelabstand zwischen zwei benachbarte Hologrammen beträgt etwa 0,2 Grad. Dieser Abstand ist ausgewählt, sodass ihre Auswirkung auf die zuvor aufgezeichneten Hologramme bei zusätzlichen Mehrfach-Hologrammen minimal ist und gleichzeitig die Nutzung der Gesamtkapazität des Mediums effizient ist. Die Aufzeich nungszeit für jedes Hologramm ist bei M/#-Messungen allgemein die gleiche. Beim Auslesen ist der Signalstrahl blockiert. Das gebeugte Signal wird gemessen unter Benutzung des Referenzstrahles und eines verstärkten Fotodetektors. Die gebeugte Energie wird durch Rotieren der Probe über den Aufzeichnungswinkelbereich mit einer Stufengröße von etwa 0,004 Grad gemessen. Die Energie des Referenzstrahles, der zum Auslesen benutzt wird, ist typischerweise etwa zwei bis drei Größenordnungen geringer als die zur Aufzeichnung benutzte. Dies dient zum Minimieren der Hologramm-Auslöschung während des Auslesens, während ein messbares gebeugtes Signal aufrechterhalten wird. Aus dem gebeugten Signal können die Mehrfach-Hologramme aus den Beugungspeaks an den Hologramm-Aufzeichnungswinkeln identifiziert werden. Die Beugungseffizienz des i-ten Hologrammes, ηi, wird dann unter Benutzung der Gleichung (2) berechnet:
    Figure 00080001
    worin Pi, gebeugt, die gebeugte Energie des i-ten Hologrammes ist. M/# wird dann unter Benutzung der Beugungseffizienzen der Hologramme und von Gleichung (1) errechnet. Es kann somit ein holographisches ebene Wellen-Charakterisierungssystem benutzt werden, um die Charakteristika des Datenspeichermaterials zu testen, speziell gebündelte bzw. Mehrfach-Hologramme. Die Charakteristika des Datenspeichermaterials können auch durch Messen der Beugungseffizienz bestimmt werden.
  • Der Begriff "Volumenelement", wie er hierin definiert ist, bedeutet einen dreidimensionalen Abschnitt des Gesamtvolumens eines optisch transparenten Substrates oder eines modifizierten optisch transparenten Substrates.
  • Der Begriff "optisch lesbares Datum", wie er hierin definiert ist, kann als aus einem oder mehreren Volumenelementen eines ersten oder eines modifizierten optisch transparenten Substrates hergestellt verstanden werden, das ein "Hologramm" der zu speichernden Daten enthält. Der Brechungsindex innerhalb eines individuellen Volumenelementes kann durch das Volumenelement hindurch konstant sein, wie im Falle eines Volumenelementes, das nicht elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt worden ist, oder im Falle eines Volumenelementes, in dem der fotochemisch aktive Farbstoff durch das ganze Volumenelement hindurch zum gleichen Grade umgesetzt worden ist. Es wird angenommen, dass die meisten Volumenelemente, die während des holographischen Datenschreibeprozesses elektromagnetischer Strahlung ausgesetzt worden sind, ein komplexes holographisches Muster enthalten werden, und als solches wird der Brechungsindex innerhalb des Volumenelementes über das Volumenelement variieren. In Fällen, bei denen der Brechungsindex innerhalb des Volumenelementes über das Volumenelement variiert, ist es geeignet, das Volumenelement als einen "mittleren Brechungsindex" aufweisend anzusehen, der mit dem Brechungsindex des entsprechenden Volumenelementes vor der Bestrahlung verglichen werden kann. In einer Ausführungsform umfasst ein optisch lesbares Datum mindestens ein Volumenelement mit einem Brechungsindex, der sich von einem (dem) entsprechenden Volumenelement des optisch transparenten Substrates vor der Bestrahlung unterscheidet. Die Datenspeicherung erfolgt durch lokales Ändern des Brechungsindex im Datenspeichermedium in einer abgestuften Weise (kontinuierliche sinusförmige Variationen), statt in diskreten Stufen, und dann Benutzen der induzierten Änderungen als optische Beugungselemente.
  • Die Kapazität zum Speichern von Daten als Hologramme (M/#) ist auch direkt proportional dem Verhältnis der Änderung im Brechungsindex pro Einheits-Farbstoffdichte (Δn/N0), bei der zum Lesen der Daten benutzten Wellenlänge zum Absorptionsquerschnitt (σ) bei einer gegebenen Wellenlänge, die zum Schreiben der Daten als ein Hologramm benutzt wurde. Die Brechungsindex- Änderung pro Einheits-Farbstoffdichte ist gegeben durch das Verhältnis des Unterschiedes im Brechungsindex des Volumenelementes vor der Bestrahlung minus dem Brechungsindex des gleichen Volumenelementes nach der Bestrahlung zur Dichte der Farbstoffmoleküle. Die Brechungsindex-Änderung pro Einheits-Farbstoffdichte hat eine Einheit vom cm3. In einer Ausführungsform umfasst das optisch lesbare Datum mindestens ein Volumenelement, worin das Verhältnis der Änderung des Brechungsindex pro Einheits-Farbstoffdichte des mindestens einen Volumenelementes zu einem Absorptionsquerschnitt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes mindestens etwa 10–5, ausgedrückt in Zentimeter (cm), ist.
  • Empfindlichkeit (S) ist ein Maß der Beugungseffizienz eines Hologrammes, das unter Benutzung einer gewissen Menge des Lichtflusses (F) aufgezeichnet wurde. Der Lichtfluss (F) ist gegeben durch das Produkt der Lichtintensität (I) und der Aufzeichnungszeit (t). Mathematisch ist die Empfindlichkeit gegeben durch Gleichung (3),
    Figure 00100001
    worin I die Intensität des aufzeichnenden Strahles, "t" die Aufzeichnungszeit, L die Dicke des Aufzeichnungs-(oder Datenspeicher-)Mediums (z. B. Diskette) und η die Beugungseffizienz ist. Die Beugungseffizienz ist gegeben durch Gleichung (4),
    Figure 00100002
    worin λ die Wellenlänge des Lichtes im aufzeichnenden Medium, θ der Aufzeichnungswinkel im Medium und Δn der Brechungsindex-Kontrast des Kratzens ist, das durch das Aufzeichnungs verfahren erzeugt wird, bei dem das Farbstoffmolekül einer fotochemischen Umwandlung unterliegt.
  • Der Absorptionsquerschnitt ist eine Messung der Fähigkeit eines Atoms oder Moleküls, Licht bei einer spezifischen Wellenlänge zu absorbieren und wird in cm2/Molekül gemessen. Er wird allgemein durch σ(λ) bezeichnet und vom Beer-Lambert-Gesetz für optisch dünne Proben, wie in Gleichung (5) gezeigt, beherrscht,
    Figure 00110001
    worin N0 die Konzentration in Molekülen/cm3 und L die Probendicke in cm ist.
  • Die Quanteneffizienz (QE) ist ein Maß der Wahrscheinlichkeit eines fotochemischen Überganges für jedes absorbierte Photon einer gegebenen Wellenlänge. Es gibt somit ein Maß der Effizienz, mit dem einfallendes Licht benutzt wird, eine gegebene fotochemische Umwandlung zu erzielen, auch als Bleichverfahren bezeichnet. QE ist durch Gleichung (6) gegeben,
    Figure 00110002
    worin "h" Planck's Konstante ist, "c" die Geschwindigkeit des Lichtes ist, σ(λ) der Absorptionsquerschnitt bei der Wellenlänge λ ist und F0 der Bleichfluss ist. Der Parameter F0 ist gegeben durch das Produkt der Lichtintensität (I) und einer Zeitkonstante (τ), die den Bleichprozess charakterisiert.
  • Der Begriff "optisch transparent", wie er auf ein optisches transparentes Substrat oder ein optisch transparentes Kunststoffmaterial angewendet wird, bedeutet, dass sie eine Extinktion von weniger als 1 aufweisen, d. h., mindestens 10% des auftreffenden Lichtes wird durch das Material bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen etwa 300 und etwa 800 nm übertragen.
  • Der Begriff "ein optisch transparentes Substrat", wie er hierin definiert ist, bezeichnet eine Kombination eines optisch transparenten Kunststoffmaterials und mindestens eines fotochemisch aktiven Farbstoffes, der eine Extinktion von weniger als 1 hat, d. h., mindestens 10% des auftreffenden Lichtes werden durch das Material bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen etwa 300 und etwa 800 nm übertragen.
  • Der Begriff "optisch transparentes Kunststoffmaterial", wie er hierin definiert ist, bedeutet ein Kunststoffmaterial, das eine Extinktion von weniger als 1 hat, d. h., mindestens 10% auftreffenden Lichtes wird durch das Material bei mindestens einer Wellenlänge bei einem Bereich zwischen etwa 300 und etwa 800 nm übertragen.
  • Der Begriff "aliphatischer Rest", wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf einen organischen Rest mit einer Wertigkeit von mindestens 1, bestehend aus einer linearen oder verzweigten Anordnung von Atomen, die nicht zyklisch ist. Aliphatische Reste sind als mindestens ein Kohlenstoffatom umfassend definiert. Die den aliphatischen Rest umfassende Anordnung von Atomen kann Heteroatome, wie Stickstoff, Schwefel, Silicium, Selen und Sauerstoff, einschließen oder er kann ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Bequemlichkeit halber ist der Begriff "aliphatischer Rest" hierin definiert, als Teil der "linearen oder verzweigten Anordnung von Atomen, die nicht zyklisch ist", als einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfassend, wie Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ke tongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylpent-1-yl-Rest ein aliphatischer C6-Rest, umfassend eine Methylgruppe, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. Ähnlich ist die 4-Nitrobut-1-yl-gruppe ein aliphatischer C4-Rest, umfassend eine Nitrogruppe, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Ein aliphatischer Rest kann eine Halogenalkylgruppe sein, die ein oder mehrere Halogenatome umfasst, die gleich oder verschieden sein können. Halogenatome schließen, z. B., Fluor, Chlor, Brom und Iod ein. Aliphatische Reste, die ein oder mehrere Halogenatome umfassen, schließen die Alkylhalogenide Trifluormethyl, Bromdifluormethyl, Chlordifluormethyl, Hexafluorisopropyliden, Chlormethyl, Difluorvinyliden, Trichlormethyl, Bromdichlormethyl, Bromethyl, 2-Bromtrimethylen (d. h. -CH2CHBrCH2-) und Ähnliche ein. Weitere Beispiele aliphatischer Reste schließen Allyl, Aminocarbonyl (d. h., -CONH2), Carbonyl, 2,2-Dicyanisopropyliden (d. h., -CH2C(CN)2CH2-), Methyl (d. h., -CH3), Methylen (d. h., -CH2-), Ethyl, Ethylen, Formyl (d. h., -CHO), Hexyl, Hexamethylen, Hydroxymethyl (d. h., -CH2OH), Mercaptomethyl (d. h., -CH2SH), Methylthio (d. h., -SCH3), Methylthiomethyl (d. h., -CH2SCH3), Methoxy, Methoxycarbonyl (d. h., CH3OCO-), Nitromethyl (d. h., -CH2NO2), Thiocarbonyl, Trimethylsilyl (d. h., (CH3)3Si-), t-Butyldimethylsilyl, 3-Trimethyloxysilylpropyl (d. h., (CH3O)3SiCH2CH2CH2-), Vinyl, Vinyliden und Ähnliche ein. Als ein weiteres Beispiel enthält ein aliphatischer C1-C10-Rest mindestens einen, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome. Eine Methylgruppe (d. h., CH3-) ist ein Beispiel eines aliphatischen C1-Restes. Eine Decylgruppe (d. h., CH3(CH2)9-) ist ein Beispiel eines aliphatischen C10-Restes.
  • Der Begriff "aromatischer Rest", wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf eine Reihe von Atomen mit einer Wertigkeit von mindestens 1, umfassend mindestens eine aromatische Gruppe. Die Reihe von Atomen mit einer Wertigkeit von mindestens 1, umfassend mindestens eine aromatische Gruppe, kann He teroatome, wie Stickstoff, Schwefel, Selen, Silicium und Sauerstoff, einschließen oder ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Begriff "aromatischer Rest", wie er hierin benutzt wird, schließt, ohne Einschränkung darauf, Phenyl-, Pyridyl-, Furanyl-, Thienyl-, Naphthyl-, Phenylen- und Biphenylreste ein. Wie angegeben, enthält der aromatische Rest mindestens eine aromatische Gruppe. Die aromatische Gruppe ist unveränderlich eine zyklische Struktur mit 4n + 2 "delokalisierten" Elektronen, wobei "n" eine ganze Zahl gleich 1 oder mehr ist, wie durch Phenylgruppen (n = 1), Thienylgruppen (n = 1), Furanylgruppen (n = 1), Naphthylgruppen (n = 2), Azulenylgruppen (n = 2), Anthracenylgruppen (n = 3) und Ähnliche veranschaulicht. Der aromatische Rest kann auch nicht-aromatische Komponenten einschließen. So ist, z. B., eine Benzylgruppe ein aromatischer Rest, der einen Phenylring (die aromatische Gruppe) und eine Methylengruppe (die nicht-aromatische Komponente) umfasst. Ähnlich ist ein Tetrahydronaphthylrest ein aromatischer Rest, umfassend eine aromatische Gruppe (C6H3), kondensiert an eine nicht-aromatische Komponente -(CH2)4-. Der Bequemlichkeit halber ist der Begriff "aromatischer Rest" hierin als einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfassend definiert, wie Alkylgruppen, Alkenylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylphenylrest ein aromatischer C7-Rest, umfassend eine Methylgruppe, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. In ähnlicher Weise ist die 2-Nitrophenylgruppe ein aromatischer C6-Rest, umfassend eine Nitrogruppe, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Aromatische Reste schließen halogenierte aromatische Reste, wie 4-Trifluormethylphenyl, Hexafluorisopropylidenbis(4-phen-1-yloxy) (d. h., -OPhC(CF3)2PhO-), 4-Chlormethylphen-1-yl, 3-Trifluorvinyl-2-thienyl, 3-Trichlormethylphen-1-yl (d. h., 3-CCl3Ph-), 4-(3-Bromprop-1-yl)phen-1-yl (d. h., 4-BrCH2CH2CH2Ph-) und Ähnliche ein. Weitere Beispiele aromatischer Reste schließen 4-Allyloxyphen-1-oxy, 4-Aminophen-1-yl (d. h., 4-H2NPh-), 3-Aminocarbonylphen-1-yl (d. h., NH2COPh-), 4-Benzoylphen-1-yl, Dicyanomethylidenbis(4-phen-1-yloxy) (d. h., -OPhC(CN)2PhO-), 3-Methylphen-1-yl, Methylenbis(4-phen-1-yloxy) (d. h., -OPhCH2PhO), 2-Ethylphen-1-yl, Phenylethenyl, 3-Formyl-2-thienyl, 2-Hexyl-5-furanyl, Hexamethylen-1,6-bis(4-phen-1-yloxy) (d. h., -OPh(CH2)6PhO-), 4-Hydroxymethylphen-1-yl (d. h., 4-HOCH2Ph-), 4-Mercaptomethylphen-1-yl (d. h., 4-HSCH2Ph-), 4-Methylthiophen-1-yl (d. h., 4-CH3SPh-), 3-Methoxyphen-1-yl, 2-Methoxycarbonylphen-1-yloxy (z. B. Methylsalicyl), 2-Nitromethylphen-1-yl (d. h., 2-NO2CH2Ph), 3-Trimethylsilylphen-1-yl, 4-t-Butyldimethylsilylphenyl-1-yl, 4-Vinylphen-1-yl, Vinylidenbis(phenyl) und Ähnliche ein. Der Begriff "ein aromatischer C3-C10-Rest" schließt aromatische reste ein, die mindestens drei, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome enthalten. Der aromatische Rest 1-Imidazolyl (C3H2N2-) repräsentiert einen aromatischen C3-Rest. Der Benzylrest (C7H7-) repräsentiert einen aromatischen C7-Rest.
  • Der Begriff "cycloaliphatischer Rest", wie er hierin benutzt wird, bezieht sich auf einen Rest mit einer Wertigkeit von mindestens 1 und umfasst eine Reihe von Atomen, die cyclisch ist, aber nicht aromatisch. Wie hierin definiert, enthält ein "cycloaliphatischer Rest" keine aromatische Gruppe. Ein "cycloaliphatischer Rest" kann ein oder mehrere nicht cyclische Komponenten umfassen. So ist, z. B., eine Cyclohexylmethylgruppe (C6H11CH2-) ein cycloaliphatischer Rest, der einen Cyclohexylring (die Reihe von Atomen, die cyclisch, aber nicht aromatisch ist) und eine Methylengruppe (die nicht-cyclische Komponente) umfasst. Der cycloaliphatische Rest kann Heteroatome einschließen, wie Stickstoff, Schwefel, Selen, Silicium und Sauerstoff, oder er kann ausschließlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff zusammengesetzt sein. Der Bequemlichkeit halber ist der Begriff "cycloaliphatischer Rest" hierin als einen weiten Bereich funktioneller Gruppen umfassend definiert, wie Alkylgruppen, Alke nylgruppen, Alkinylgruppen, Halogenalkylgruppen, konjugierte Dienylgruppen, Alkoholgruppen, Ethergruppen, Aldehydgruppen, Ketongruppen, Carbonsäuregruppen, Acylgruppen (z. B. Carbonsäurederivate, wie Ester und Amide), Amingruppen, Nitrogruppen und Ähnliche. So ist, z. B., der 4-Methylcyclopent-1-yl-Rest ein cycloaliphatischer C6-Rest, umfassend eine Methylgruppe, wobei die Methylgruppe eine funktionelle Gruppe ist, die eine Alkylgruppe ist. Ähnlich ist der 2-Nitrocyclobut-1-yl-Rest ein cycloaliphatischer C4-Rest, umfassend eine Nitrogruppe, wobei die Nitrogruppe eine funktionelle Gruppe ist. Ein cycloaliphatischer Rest kann ein oder mehrere Halogenatome umfassen, die gleich oder verschieden sein können. Halogenatome schließen, z. B., Fluor, Chlor, Brom und Iod ein. Cycloaliphatische Reste mit ein oder mehr Halogenatomen schließen 2-Trifluormethylcyclohex-1-yl, 4-Bromdifluormethylcyclooct-1-yl, 2-Chlordifluormethylcyclohex-1-yl, Hexafluorisopropyliden-2,2-bis(cyclohex-4-yl) (d. h., -C6H10C(CF3)2C6H10-), 2-Chlormethylcyclohex-1-yl, 3-Difluormethylencyclohex-1-yl, 4-Trichlormethylcyclohex-1-yloxy, 4-Bromdichlormethylcyclohex-1-ylthio, 2-Bromethylcyclopent-1-yl, 2-Brompropylcyclohex-1-yloxy (z. B. CH3CHBrCH2C6H10O-) und Ähnliche ein. Weitere Beispiele cycloaliphatischer Reste schließen 4-Allyloxycyclohex-1-yl, 4-Aminocyclohex-1-yl (d. h., H2NC6H10-), 4-Aminocarbonylcyclopent-1-yl (d. h., NH2COO5H8-), 4-Acetyloxycyclohex-1-yl, 2,2-Dicyanisopropylidenbis(cyclohex-4-yloxy) (d. h., -OC6H10C(CN)2C6H10O-), 3-Methylcyclohex-1-yl, Methylenbis(cyclohex-4-yloxy) (d. h., -OC6H10CH2C6H10O-), 1-Ethylcyclobut-1-yl, Cyclopropylethenyl, 3-Formyl-2-tetrahydrofuranyl, 2-Hexyl-5-tetrahydrofuranyl, Hexamethylen-1,6-bis(cyclohex-4-yloxy) (d. h., -OC6H10(CH2)6C6H10O-), 4-Hydroxymethylcyclohex-1-yl (d. h., 4-HOCH2C6H10-), 4-Mercaptomethylcyclohex-1-yl (d. h., 4-HSCH2C6H10-), 4-Methylthiocyclohex-1-yl (d. h., 4-CH3SC6H10-), 4-Methoxycyclohex-1-yl, 2-Methoxycarbonylcyclohex-1-yloxy (2-CH3OCOC6H10-), 4-Nitromethylcyclohex-1-yl (d. h., NO2CH2C6H10-), 3-Trimethylsilylcyclohex-1-yl, 2-t-Butyldimethylsilylcyclopent-1-yl, 4-Trimethoxysilylethylcyclohex-1-yl (z. B. (CH3O)3SiCH2CH2C6H10-), 4-Vinylcyclohexen-1-yl, Vinylidenbis(cyclohexyl) und Ähnliche ein. Der Begriff "ein cycloaliphatischer C3-C10-Rest schließt cycloaliphatische Reste ein, die mindestens drei, aber nicht mehr als 10 Kohlenstoffatome enthalten. Der cycloaliphatische Rest 2-Tetrahydrofuranyl (C4H7O-) repräsentiert einen cycloaliphatischen C4-Rest. Der Cyclohexylmethylrest (C6H11CH2-) repräsentiert einen cycloaliphatischen C7-Rest.
  • Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum Anwenden der optischen Datenspeicherung bei der holographischen Datenspeicherung und -wiedergewinnung bereit. Diese holographischen Speichermedien schließen ein optisch transparentes Substrat, umfassend ein optisch transparentes Kunststoffmaterial und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff ein. Der fotochemisch aktive Farbstoff hat erwünschte optische Eigenschaften, wie einen relativ geringen Absorptionsquerschnitt, während er eine relativ große Änderung des Brechungsindex und/oder eine relativ hohe Quanteneffizienz aufweist. Hohe Quanteneffizienz führt auch zu einer größeren Empfindlichkeit, da Empfindlichkeit direkt proportional zum Produkt der Quanteneffizienz und der Änderung des Brechungsindex (definiert als Δn) ist. Das Schreiben von Daten als ein Hologramm in das optisch transparente Substrat, das den fotochemischen Farbstoff umfasst, erfolgt aufgrund einer fotochemischen Umwandlung des Farbstoffes bei der Schreib-Wellenlänge, wodurch ein modifiziertes, optisch transparentes Substrat erzeugt wird, das mindestens ein optisch lesbares Datum umfasst. Die Empfindlichkeit eines Farbstoffdotierten Datenspeichermaterials hängt von der Konzentration des Farbstoffes (N0), dem Absorptionsquerschnitt des Farbstoffes bei der Aufzeichnungswellenlänge, der Quanteneffizienz QE des fotochemischen Überganges und der Indexänderung des Farbstoffmoleküls für eine Einheits-Farbstoffdichte (Δn0/N0) ab. Da das Produkt der Farbstoffkonzentration und des Absorptionsquerschnittes jedoch zunimmt, wird die Diskette opak, was sowohl das Aufzeichnen als auch das Auslesen kompliziert. Interessierende Farbstoffe zum Erzielen hoher M/#s sind daher solche Materialien, die einer fotochemischen Teilumwandlung, begleitet von einer hohen Änderung des Brechungsindex und einer hohen Quanteneffizienz bei der Wellenlänge unterliegen, die zum Schreiben der Daten benutzt wird, einer, die vom UV-sichtbaren Hauptabsorptionspeak des Farbstoffes entfernt ist.
  • Ein fotochemisch aktiver Farbstoff kann als ein Farbstoffmolekül beschrieben werden, das eine optische Absorptionsresonanz aufweist, charakterisiert durch eine zentrale Wellenlänge, verbunden mit der maximalen Absorption und einer Spektralbreite (volle Breite bei der Hälfte des Maximums, FWHM) von weniger als 500 Nanometern (im Folgenden als „nm" abgekürzt). Zusätzlich unterliegt das fotochemisch aktive Farbstoffmolekül einer lichtinduzierten chemischen Teilreaktion, wenn es Licht mit einer Wellenlänge innerhalb des Absorptionsbereiches ausgesetzt wird, um mindestens ein Fotoprodukt zu bilden. Diese Reaktion kann eine Foto-Zersetzungsreaktion sein, wie Oxidation, reduktion, Aufbrechen der Bindung zur Bildung kleinerer Bestandteile oder eine molekulare Umwandlung, wie eine sigmatrope Umwandlung oder Anlagerungsreaktionen, einschließlich pericyclische Cycloadditionen. In einer Ausführungsform wird die Datenspeicherung in Form von Hologrammen erzielt, wobei das Fotoprodukt gemustert ist (z. B. in einer abgestuften Weise) innerhalb des modifizierten optisch transparenten Substrates, um das mindestens eine optisch lesbare Datum bereitzustellen.
  • Der fotochemisch aktive Farbstoff (im Folgenden manchmal als „Farbstoff" bezeichnet) wird auf der Grundlage verschiedener Charakteristika ausgewählt und benutzt, einschließlich der Fähigkeit, den Brechungsindex des Farbstoffes bei Belichtung zu ändern, der Effizienz, mit der das Licht die Änderung des Brechungsindex erzeugt und der Trennung zwischen der Wellenlänge, bei der der Farbstoff eine maximale Absorption zeigt, und der erwünschten Wellenlänge oder Wellenlängen, die zum Speichern und/oder Auslesen der Daten zu benutzen sind. Die Auswahl des fotochemisch aktiven Farbstoffes hängt von vielen Faktoren ab, wie Empfindlichkeit (S) des holographischen Speichermediums, der Konzentration (N0) des fotochemisch aktiven Farbstoffes, des Absorptionsquerschnittes (σ) des Farbstoffes bei der Aufzeichnungswellenlänge, der Quanteneffizienz (QE) der fotochemischen Umwandlung des Farbstoffes und der Änderung des Brechungsindex pro Einheits-Farbstoffdichte (d. h., Δn/N0). Von diesen Faktoren sind QE, Δn/N0 und σ wichtigere Faktoren, die die Empfindlichkeit (S) und auch die Informations-Speicherkapazität (M/#) beeinflussen. Bevorzugte fotochemisch aktive Farbstoffe sind solche, die eine große Änderung des Brechungsindex pro Einheits-Farbstoffdichte (Δn/N0) (wie zuvor erläutert), eine hohe Quanteneffizienz in der fotochemischen Umwandlungsstufe und einen geringen Absorptionsquerschnitt bei der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zeigen, die für die fotochemische Umwandlung benutzt wird.
  • Der fotochemisch aktive Farbstoff ist einer, der in der Lage ist, durch elektromagnetische Strahlung geschrieben und ausgelesen zu werden. Es ist erwünscht, Farbstoffe zu benutzen, die (mit einem Signalstrahl) beschrieben und (mit einem Lesestrahl) unter Einsatz aktinischer Strahlung, d. h., Strahlung mit einer Wellenlänge von etwa 300 nm bis etwa 1100 nm gelesen werden können. Die Wellenlängen, bei denen Schreiben und Lesen bewerkstelligt werden, betragen etwa 300 nm bis etwa 800 nm. In einer Ausführungsform wird das Schreiben und Lesen bei einer Wellenlänge von etwa 400 nm bis etwa 600 nm ausgeführt. In einer anderen Ausführungsform wird das Schreiben und Lesen bei einer Wellenlänge von etwa 400 bis etwa 550 nm ausgeführt. In noch einer anderen Ausführungsform ist die Lese-Wellenlänge derart, dass sie um 0 nm bis etwa 400 nm von der Schreib-Wellenlänge verschoben ist. Beispielhafte Wellenlängen, bei denen Schreiben und Lesen bewerkstelligt werden, sind etwa 405 nm und etwa 532 nm. In einer Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff ein vicinales Diarylethen. In einer anderen Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff ein Fotoprodukt, das von einem vicinalen Diarylethen abgeleitet ist. In noch einer anderen Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff ein Nitron. In noch einer anderen Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff ein Nitrostilben. Irgendeine Kombination, umfassend zwei oder mehr Glieder, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem vicinalen Diarylen, einem Nitron, einem Fotoprodukt aus einem vicinalen Diarylen und einem Nitrostilben, kann ebenfalls benutzt werden.
  • Eine beispielhafte Klasse vicinaler Diarylethen-Verbindungen kann durch die allgemeinen Struktur (I) repräsentiert werden,
    Figure 00200001
    worin „e" 0 oder 1 ist, R1 eine Bindung, ein Sauerstoffatom, ein substituiertes Stickstoffatom, ein Schwefelatom, ein Selenatom, ein zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein halogenierter zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein zweiwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein halogenierter zweiwertiger cycloaliphatischer C1-C20-Rest oder ein zweiwertiger aromatischer C2-C30-Rest ist, Ar1 und Ar2 jeweils unabhängig ein aromatischer C2-C40-Rest oder ein heteroaromatischer C2-C40-Rest ist und Z1 und Z2 unabhängig eine Bindung, ein Wasserstoffatom, ein einwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein einwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein zweiwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein einwertiger aromatischer C2-C30-Rest oder ein zweiwertiger aromatischer C2-C30-Rest ist. Die folgende Tabelle veranschaulicht einzelne vicinale Diarylethen-Verbindungen, die von der chemischen Art umfasst werden, die durch Formel I repräsentiert ist. Es ist zu bemerken, dass in den beispielhaften Strukturen, die in der Tabelle aufgeführt sind, jeder der aromatischen Reste Ar1 und Ar2 identisch sind, wie auch die Gruppen Z1 und Z2. Es sollte dem Fachmann klar sein, dass Ar1 in der Struktur von Ar2 differieren kann, und dass Z1 in der Struktur von Z2 differieren kann, und dass solche Arten innerhalb der allgemeinen Struktur I umfasst und in den Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sind.
  • Figure 00210001
  • Figure 00220001
  • In einer anderen Ausführungsform ist e 0 und Z1 und Z2 sind C1-C5-Alkyl, C1-C5-Perfluoralkyl oder CN. In noch einer anderen Ausführungsform ist e 1 und Z1 und Z2 sind unabhängig CH2, CF2 oder C=O. In noch einer anderen Ausführungsform sind Ar1 und Ar2 jeweils unabhängig ein aromatischer Rest, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, Anthracenyl, Phenanthrenyl, Pyridinyl, Pyridazinyl, 1H-Phenalenyl und Naphthyl, gegebenenfalls substituiert durch einen oder mehrere Substituenten, wobei die Substituenten jeweils unabhängig C1-C3-Alkyl, C1-C3-Perfluoralkyl, C1-C3-Alkoxy oder Fluor sind. In noch einer anderen Ausführungsform umfasst mindestens eines von Ar1 und Ar2 ein oder mehrere aromatische Gruppierungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Strukturen (II), (III) und (IV),
    Figure 00220002
    Figure 00230001
    worin R3, R4, R5 und R6 Wasserstoff, ein Halogenatom, eine Nitrogruppe, eine Cyangruppe, ein aliphatischer C1-C10-Rest, ein cycloaliphatischer C3-C10-Rest oder ein aromatischer C2-C10-Rest sind, R7 unabhängig bei jedem Auftreten ein Halogenatom, eine Nitrogruppe, eine Cyangruppe, ein aliphatischer C1-C10-Rest, ein cycloaliphatischer C3-C10-Rest oder ein aromatischer C2-C10-Rest ist, „b" eine ganze Zahl von einschließlich 0 bis einschließlich 4 ist; X und Y ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Schwefel, Selen, Sauerstoff, NH und Stickstoff, substituiert durch einen aliphatischen C1-C10-Rest, einen cycloaliphatischen C3-C10-Rest oder einen aromatischer C2-C10-Rest sind und Q ist CH oder N. In einer Ausführungsform ist mindestens eines von R3, R4, R5 und R6 ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom, C1-C3-Alkyl, C1-C3-Perfluoralkyl, Cyan, Phenyl, Pyridyl, Isoxazolyl, -CHC(CN)2.
  • Wie oben erwähnt, sind bevorzugte fotochemisch aktive Farbstoffe solche, die eine große Änderung des Brechungsindex, eine hohe Quanteneffizienz in der fotochemischen Umwandlungsstufe und einen geringen Absorptionsquerschnitt bei der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung zeigen, die für die fotochemische Umwandlung benutzt wird. Ein solches Beispiel eines geeigneten fotochemisch aktiven Farbstoffes ist durch das vicinale Diarylethen (V) veranschaulicht,
    Figure 00240001
    das als 1,2-Bis{2-(4-methoxyphenyl)-5-methylthien-4-yl}-3,3,4,4,5,5-hexafluorcyclopent-1-en bezeichnet werden kann. Verbindung (V) zeigt eine UV-Extinktion von etwa 1 bei etwa 600 nm, der Wellenlänge, bei der sie intramolekular zyklisiert und eine hohe QE bei etwa 0,8 für die Zyklisierungsstufe. Vicinales Diarylethen (V) ist auch in der obigen Tabelle als Beispiel I-1 repräsentiert, worin, mit Bezug auf die allgemeine Struktur I, R1 eine Perfluortrimethylengruppe, „e" 1, Z1 und Z2 jeweils Bindungen und Ar1 und Ar2 jeweils 2-(4-Methoxyphenyl)-5-methylthien-4-yl-Gruppierungen sind.
  • Andere Beispiele geeigneter vicinaler Diarylethene, die als fotochemisch aktive Farbstoffe eingesetzt werden können, schließen Diarylperfluorcyclopentene, Diarylmaleinsäureanhydride, Diarylmaleimide oder eine Kombination ein, umfassend mindestens eines der vorgenannten Diarylethene. Die vicinalen Diarylethene können nach im Stande der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden.
  • Die vicinalen Diarylethene können in Gegenwart aktinischer Strahlung (d. h., Strahlung, die eine fotochemische Reaktion erzeugen kann), wie Licht, umgesetzt werden. In einer Ausführungsform kann ein beispielhaftes vicinales Diarylethen einer reversiblen Zyklisierungsreaktion in Gegenwart von Licht (hν) gemäß der folgenden Gleichung (7) unterliegen,
    Figure 00250001
    worin X, Z, R1 und e die oben genannten Bedeutungen haben. Die Zyklisierungsreaktionen können zum Erzeugen von Hologrammen benutzt werden. Die Hologramme können unter Einsatz von Strahlung zur Bewirkung der Zyklisierungsreaktion oder der umgekehrten Ringöffnungsreaktion produziert werden. In einer Ausführungsform kann ein von einem vicinalen Diarylethen abgeleitetes Fotoprodukt als ein fotochemisch aktiver Farbstoff benutzt werden. Solche von dem vicinalen Diarylethen abgeleiteten Fotoprodukte können durch eine Formel (VI) repräsentiert werden,
    Figure 00250002
    worin „e", R1, Z1 und Z2 wie für das vicinale Diarylethen der Formel (I) beschrieben sind, A und B kondensierte Ringe sind und R8 und R9 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest, ein cycloaliphatischer Rest oder ein aromatischer Rest sind. Einer oder beide kondensierten Ringe A und B können carbocyclische Ringe umfassen, die keine Heteroatome aufweisen. In einer anderen Ausführungsform können die kondensierten Ringe A und B ein oder mehrere Heteroatome umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Nicht einschränkende Beispiele von Verbindungen, die in den Umfang der Formel (VI) fallen, schließen die Verbindungen (VII) und (VIII) ein,
    Figure 00260001
    worin R10 unabhängig bei jedem Auftreten ein Wasserstoffatom, ein Methoxyrest oder ein Trifluormethylrest ist.
  • Nitrone können auch als fotochemisch aktive Farbstoffe zum Erzeugen der holographischen Datenspeichermedien benutzt werden. Ein beispielhaftes Nitron umfasst allgemein eine Arylnitronstruktur, repräsentiert durch die Struktur (IX),
    Figure 00270001
    worin Ar3 ein aromatischer Rest ist, jedes von R11, R12 und R13 ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest, ein cycloaliphatischer Rest oder ein aromatischer Rest ist, R14 ein aliphatischer Rest (z. B. ein Isopropyl) oder ein aromatischer Rest ist und „n" eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 4 ist. In einer Ausführungsform umfasst der Rest R14 ein oder mehrere Elektronen anziehende Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00270002
    worin R15 bis R17 unabhängig ein aliphatischer C1-C10-Rest, ein cycloaliphatischer C3-C10-Rest oder ein aromatischer C2-C10-Rest sind.
  • Wie aus Struktur (IX) ersichtlich, können die Nitrone α-Aryl-N-arylnitrone oder konjugierte Analoge davon sein, in denen sich die Konjugation zwischen der Arylgruppe und einem α-Kohlenstoffatom befindet. Die α-Arylgruppe ist häufig sub stituiert, oft durch eine Dialkylaminogruppe, in der die Alkylgruppen 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome enthalten. Geeignete, nicht einschränkende Beispiele von Nitronen schließen α-(4-Diethylaminophenyl)-N-phenylnitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-chlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(3,4-dichlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-carbethoxyphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-acetylphenyl)-nitron, α-(4-Dimethylaminophenyl)-N-(4-cyanphenyl)nitron, α-(4-Methoxyphenyl)-N-(4-cyanphenyl)nitron, α-(9-Julolidinyl)-N-phenylnitron, α-(9-Julolidinyl)-N-(4-chlorphenyl)nitron, α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron, α-Styryl-N-phenylnitron, α-[2-(1,1-Diphenylethenyl)]-N-phenylnitron, α-[2-(1-Phenylpropenyl)]-N-phenylnitron oder eine Kombination ein, die mindestens eines der vorstehenden Nitrone umfasst.
  • In einer anderen Ausführungsform ist der fotochemisch aktive Farbstoff eine Nitrostilben-Verbindung. Nitrostilben-Verbindungen sind veranschaulicht durch 4-Dimethylamino-2',4'-dinitrostilben, 4-Dimethylamino-4'-cyan-2'-nitrostilben, 4-Hydroxy-2',4'-dinitrostilben und Ähnliche. Das Nitrostilben kann ein cis-Isomer, ein trans-Isomer oder eine Mischung der cis- und trans-Isomeren sein. In einer anderen Ausführungsform umfasst der fotochemisch aktive Farbstoff, der brauchbar zum Erzeugen eines holographischen Datenspeichermediums ist, mindestens ein Glied, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 4-Dimethylamino-2',4'-dinitrostilben, 4-Dimethylamino-4'-cyan-2'-nitrostilben, 4-Hydroxy-2',4'-dinitrostilben, 4-Methoxy-2',4'-dinitrostilben, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-phenylnitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-chlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(3,4-dichlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-carbethoxyphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-acetylphenyl)-nitron, α-(4-Dimethylaminophenyl)-N- (4-cyanphenyl)-nitron, α-(4-Methoxyphenyl-N-(4-cyanphenyl)-nitron, α-(9-Julolidinyl)-N-phenylnitron, α-(9-Julolidinyl)-N-(4-chlorphenyl)nitron, α-[2-(1,1-Diphenylethenyl)]-N-phenylnitron und α-[2-(1-Phenylpropenyl)]-N-phenylnitron.
  • Beim Aussetzen gegenüber elektromagnetischer Strahlung unterliegen Nitrone unimolekularer Zyklisierung zu einem Oxaziridin, das durch Struktur (X) veranschaulicht ist,
    Figure 00290001
    worin Ar3, R11 bis R14 und n die gleiche Bedeutung haben, wie oben für Struktur (IX) angegeben.
  • Der fotochemisch aktive Farbstoff wird in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% in einer Ausführungsform, von etwa 1 Gew.-% bis etwa 4 Gew.-% in einer anderen Ausführungsform und von etwa 4 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-% in noch einer anderen Ausführungsform, bezogen auf ein Gesamtgewixcht des optisch transparenten Substrates, eingesetzt.
  • Die optisch transparenten Kunststoffmaterialien, die bei der Herstellung der holographischen Datenspeichermedien eingesetzt werden, können irgendein Kunststoffmaterial umfassen, das genügend optische Qualität aufweist, z. B. geringe Streuung, geringe Doppelbrechung und vernachlässigbare Verluste bei den interessierenden Wellenlängen, um die Daten in dem holographischen Speichermaterial lesbar zu machen. Organische polymere Materialien, wie, z. B., Oligomere, Polymere, Dendrimere, Ionomere, Copolymere, wie, z. B., Blockcopolymere, statistische Co polymere, Pfropfcopolymere, Starblock-Copolymere oder Ähnliche oder eine Kombination, umfassend mindestens eines der vorgenannten Polymeren, können benutzt werden. Thermoplastische Polymere oder wärmehärtende Polymere können benutzt werden. Beispiele geeigneter thermoplastischer Polymerer schließen Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyamide, Polyester, Polyolefine, Polycarbonate, Polystyrole, Polyester, Polyamidimide, Polyacrylate, Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polyphenylensulfide, Polysulfone, Polyimide, Polyetherimide, Polyetherketone, Polyetheretherketone, Polyetherketonketone, Polysiloxane, Polyurethane, Polyarylenether, Polyether, Polyetheramide, Polyethereseter oder Ähnliche, oder eine Kombination ein, umfassend mindestens eines der vorgenannten thermoplastischen Polymeren. Einige möglichere Beispiele geeigneter thermoplastischer Polymerer schließen, ohne darauf beschränkt zu sein, amorphe und halbkristalline thermoplastische Polymere und Polymermischungen ein, wie Polyvinylchlorid, lineare und cyclische Polyolefine, chloriertes Polyethylen, Polypropylen und Ähnliche; hydrierte Polysulfone, ABS-Harze, hydrierte Polystyrole, syndiotaktische und ataktische Polystyrole, Polycyclohexylethylen, Styrol-Acrylnitril-Copolymer, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer und Ähnliche; Polybutadien, Polymethylmethacrylat (PMMA), Methylmethacrylat-Polyimid-Copolymere, Polyacrylnitril, Polyacetale, Polyphenylenether, einschließlich, darauf jedoch nicht beschränkt, solcher von 2,6-Dimethylphenol und Copolymere mit 2,3,6-Trimethylphenol und Ähnliche; Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polyvinylacetat, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer, aromatische Polyester, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid und Polyvinylidenchlorid ein.
  • In einigen Ausführungsformen ist das thermoplastische Polymer, das in den hierin offenbarten Verfahren als ein Substrat eingesetzt wird, aus einem Polycarbonat hergestellt. Das Polycarbonat kann ein aromatisches Polycarbonat, ein aliphatisches Polycarbonat oder ein Polycarbonat sein, das sowohl aromatische als auch aliphatische Struktureinheiten umfasst.
  • Der Begriff „Polycarbonat", wie er hierin benutzt wird, schließt Zusammensetzungen mit strukturellen Einheiten der Struktur (XI) ein,
    Figure 00310001
    worin R15 ein aliphatischer, aromatischer oder ein cycloaliphatischer Rest ist. In einer Ausführungsform umfasst das Polycarbonat strukturelle Einheiten der Struktur (XII): -A1-Y1-A2- (XII)worin jedes von A1 und A2 ein monocyclischer Arylrest und Y1 ein Brückenrest mit null, einem oder zwei Atomen ist, der A1 von A2 trennt. In einer beispielhaften Ausführungsform trennt ein Atom A1 von A2. Veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele der Reste dieser Art sind -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, Methylen, Cyclohexylmethylen, 2-Ethyliden, Isopropyliden, Neopentyliden, Cyclohexyliden, Cyclopentadecyliden, Cyclododecyliden, Adamantyliden und Ähnliche. Einige Beispiele solcher Bisphenolverbindungen sind Bis(hydroxyaryl)ether, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylether, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethylphenylether oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfid, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfid oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfoxide, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfoxide, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfoxide oder Ähnliche; Bis(hydroxydiaryl)sulfone, wie 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfon, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfon oder Ähnliche oder Kombinationen, umfassend mindestens eine der vorgenannten Bisphenolverbindungen. In einer anderen Ausführungsform trennen null Atome A1 von A2, wovon Bisphenol ein veranschaulichendes Beispiel ist. Der Brückenrest Y1 kann eine Kohlenwasserstoffgruppe sein, wie, z. B., Methylen, Cyclohexyliden oder Isopropyliden, oder es können Aryl-Brückengruppen sein.
  • Irgendeine der aromatischen Dihydroxyverbindungen, die im Stande der Technik bekannt sind, können eingesetzt werden, um die Polycarbonate herzustellen. Beispiele von aromatischen Dihydroxyverbindungen schließen, z. B., Verbindungen der allgemeinen Struktur (XIII) ein,
    Figure 00320001
    worin R16 und R17 jeweils unabhängig ein Halogenatom oder einen aliphatischen, aromatischen oder einen cycloaliphatischen Rest repräsentieren, a und b jeweils unabhängig ganze zahlen von 0 bis 4 sind und Xc eine der Gruppen der Struktur (XIV) repräsentiert,
    Figure 00320002
    worin R18 und R19 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom oder einen aliphatischen, aromatischen oder cycloaliphatischen Rest repräsentieren und R20 eine zweiwertige Kohlenwasserstoffgruppe ist. Einige veranschaulichende, nicht einschränkende Beispiele geeigneter aromatischer Dihydroxyverbindungen schließen zweiwertige Phenole und die Dihydroxy-substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffe ein, wie solche, die durch Namen o der Struktur (allgemein oder spezifisch) in US-PS 4,217,438 offenbart sind. Polycarbonate mit Struktureinheiten, abgeleitet von Bisphenol A sind bevorzugt, da sie relativ billig und kommerziell leicht erhältlich sind. Eine nicht ausschließliche Liste spezifischer Beispiele der Arten von Bisphenolverbindungen, die durch Struktur (XIII) repräsentiert sein kann, schließt die Folgenden ein: 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (im Folgenden „Bisphenol A" oder „BPA"), 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)butan, 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)octan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)n-butan, Bis(4-hydroxyphenyl)phenylmethan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan (im Folgenden „DMBPA"), 1,1-Bis(4-hydroxy-t-butylphenyl)propan; Bis(4-hydroxyaryl)alkane, wie 2,2-Bis(4-hydroxy-3-bromphenyl)propan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclopentan, 9,9'-Bis(4-hydroxyphenyl)fluoren, 9,9'-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)fluoren, 4,4'-Bisphenol und Bis(hydroxyaryl)cycloalkane, wie 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan und 1,1-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)cyclohexan (im Folgenden „DMBPC") und Ähnliche, ebenso wie Kombinationen, die mindestens eine der vorstehenden Bisphenolverbindungen umfassen.
  • Polycarbonate können nach irgendeinem der im Stande der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden. Verzweigte Polycarbonate sind auch brauchbar, ebenso wie Mischungen linearer Polycarbonate und verzweigter Polycarbonate. Bevorzugte Polycarbonate beruhen auf Bisphenol A. Vorzugsweise beträgt das Gewichtsmittel des Molekulargewichtes des Polycarbonates von etwa 5.000 bis etwa 100.000 atomare Masseneinheiten, bevorzugter etwa 10.000 bis etwa 65.000 atomare Masseneinheiten und am bevorzugtesten etwa 15.000 bis etwa 35.000 atomare Masseneinheiten. Andere spezifische Beispiele eines geeigneten thermoplastischen Polymers zum Einsatz beim Bilden der holographischen Datenspeichermedien schließen Lexan®, ein Polycarbonat, und Ultem®, ein amorphes Polyetherimid, ein, die beide kommerziell von General Electric Company erhältlich sind.
  • Beispiele brauchbarer wärmehärtender Polymerer schließen solche ein, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Epoxymaterial, einem Phenolmaterial, einem Polysiloxan, einem Polyester, einem Polyurethan, einem Polyamid, einem Polyacrylat, einem Polymethacrylat oder einer Kombination, umfassend mindestens eines der vorstehenden wärmehärtenden Polymeren.
  • Der fotochemisch aktive Farbstoff kann mit anderen Zusätzten vermischt werden, um ein fotoaktives Material zu bilden. Beispiele solcher Zusätze schließen Wärmestabilisatoren, Antioxidationsmittel, Lichtstabilisatoren, Weichmacher, antistatische Mittel, Entformungsmittel, zusätzliche Harze, Binder, Blähmittel und Ähnliche, ebenso wie Kombinationen der vorgenannten Zusätze, ein. Die fotoaktiven Materialien werden zum Herstellen holographischer Datenspeichermedien benutzt.
  • Cycloaliphatische und aromatische Polyester können als Binder zur Herstellung des fotoaktiven Materials benutzt werden. Diese sind geeignet zur Verwendung zusammen mit thermoplastischen Polymeren, wie Polycarbonaten, um das optisch transparente Substrat zu bilden. Diese Polyester sind optisch transparent und sie haben verbesserte Wetterbeständigkeit, geringe Wasserabsorption und gute Schmelzverträglichkeit mit der Polycarbonatmatrix. Cycloaliphatische Polyester werden allgemein hergestellt durch Umsetzung eines Diols mit einer zweibasischen Säure oder einem Säurederivat, häufig in Gegenwart eines geeigneten Katalysators.
  • Allgemein sollten die zum Bilden des optisch transparenten Substrates und des holographischen Datenspeichermediums eingesetzten Polymeren in der Lage sein, den Verarbeitungsparametern zu widerstehen, wie, z. B., während der Stufe des Einbeziehens des Farbstoffes und des Aufbringens irgendeines Überzuges oder darauf folgender Schichten und des Formens zum Endformat und nachfolgenden Speicherbedingungen. Geeignete thermoplastische Polymere haben Glasübergangs-Temperaturen von etwa 100°C oder mehr in einer Ausführungsform, etwa 150°C oder mehr in einer anderen Ausführungsform und etwa 200°C oder mehr in noch einer anderen Ausführungsform. Beispielhafte thermoplastische Polymere mit Glasübergangs-Temperaturen von 200°C oder mehr schließen gewisse Arten von Polyetherimiden, Polyimiden und Kombinationen ein, die mindestens eines der Vorhergehenden umfassen.
  • Wie oben ausgeführt, ist der effektive fotochemisch aktive Farbstoff in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, vorhanden und hat eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich zwischen etwa 0,1 bis etwa 1 bei einer Wellenlänge im Bereich von etwa 300 nm und etwa 800 nm. Solche fotochemisch aktiven Farbstoffe werden in Kombination mit anderen Materialien eingesetzt, wie, z. B., Bindern zum Bilden fotoaktiver Materialien, die ihrerseits zum Herstellen holographischer Datenspeichermedien benutzt werden. In einer Ausführungsform wird ein Film eines optisch transparenten Substrates, umfassend mindestens ein optisch transparentes Kunststoffmaterial und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff, gebildet. Im Allgemeinen wird der Film durch Formtechniken hergestellt, indem man eine Formzusammensetzung einsetzt, die erhalten ist durch Vermischen des Farbstoffes mit einem optisch transparenten Kunststoffmaterial. Das Vermischen kann in Maschinen ausgeführt werden, wie Ein- und Mehrschneckenextrudern, einem Buss-Kneter, einem Henschel-, einem Helicon-, einem Eirich-Mischeru, einem Ross-Mischer, einem Banbury-Mischer, einer Walzenmühle, Formmaschinen, wie Spritzformmaschinen, Vakuumformmaschinen, Blasformmaschinen und Ähnlichen oder einer Kombination, die mindestens eine der vorstehenden Maschinen umfasst. Alternativ können der Farbstoff und das optisch transparente Kunststoffmaterial in einer Lösung gelöst und Filme des optisch transparenten Substrates können durch Schleuderguss aus der Lösung hergestellt werden.
  • Nach der Mischstufe wird die Datenspeicher-Zusammensetzung zu einem Gegenstand spritzgussgeformt, der zum Herstellen holographischer Datenspeichermedien benutzt werden kann. Der spritzgussgeformte Gegenstand kann irgendeine Geometrie haben. Beispiele geeigneter Geometrien schließen kreisförmige Disketten, quadratische Platten, polygonale Gestalten oder Ähnliche ein. Die Dicke der Gegenstände kann variieren von mindestens 100 μm in einer Ausführungsform und mindestens 250 μm in einer anderen Ausführungsform. Eine Dicke von mindestens 250 μm ist brauchbar bei der Herstellung holographischer Datenspeicher-Disketten, die vergleichbar der Dicke derzeitiger digitaler Speicherdisketten sind.
  • Das so hergestellte geformte Datenspeichermedium kann benutzt werden zum Herstellen von Datenspeicher-Gegenständen, die zum Speichern von Daten in Form von Hologrammen eingesetzt werden können. Das Datenspeichermedium in der Datenspeichereinrichtung wird mit elektromagnetischer Energie einer ersten Wellenlänge bestrahlt, um ein modifiziertes optisch transparentes Substrat zu bilden, umfassend mindestens ein optisch lesbares Datum und mindestens ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes. Das resultierende holographische Datenspeichermedium weist das Fotoprodukt gemustert innerhalb des optisch transparenten Substrates auf, um mindestens ein optisch lesbares Datum bereitzustellen. In einer Ausführungsform erleichtert die Bestrahlung eine chemische Teilumwandlung (manchmal auch als „Reaktion" bezeichnet) des fotochemisch aktiven Farbstoffes zu einem Fotoprodukt, z. B. die Zyklisierungsreaktion des vicinalen Diarylethens zu einem zyklisierten Produkt oder die Ringöffnungsreaktion des zyklisierten Produktes zum vicinalen Diarylethenprodukt oder die Umwandlung eines Arylnitrons in ein Aryloxaziridinprodukt oder ein Zersetzungsprodukt, erhalten aus dem Oxyziridin, wodurch ein Hologramm des mindestens einen optisch lesbaren Datums erzeugt wird.
  • Das Lesen der gespeicherten holographischen Daten kann mit einem Lesestrahl erfolgen, was das Bestrahlen des Datenspeichermediums mit elektromagnetischer Energie umfasst. Der Lesestrahl liest die enthaltenen Daten durch gebeugtes Licht vom Hologramm. In einer Ausführungsform kann die Lesewellenlänge zwischen 350 und 1.100 nm betragen. In einer Ausführungsform sind die Wellenlängen des Datenstrahles, der zum Schreiben der Daten als Hologramme benutzt wurde, und des Lesestrahles, der zum Lesen der gespeicherten Daten benutzt wurde, gleich. In einer anderen Ausführungsform sind die Wellenlängen des Datenstrahles und des Lesestrahles verschieden voneinander und können unabhängig eine Wellenlänge zwischen 350 und 1.000 nm aufweisen. In noch anderen Ausführungsformen hat der Lesestrahl eine Wellenlänge, die um 0 nm bis etwa 400 nm von der Wellenlänge des Schreibstrahles verschoben ist.
  • Die hierin offenbarten Verfahren können benutzt werden zum Erzeugen holographischer Datenspeichermedien, die für Bitartige Datenspeicherung in einer Ausführungsform und seitenartige Speicherung von Daten in einer anderen Ausführungsform benutzt werden können. In noch einer anderen Ausführungsform können die Verfahren zum Speichern von Daten in mehreren Schichten des Datenspeichermediums benutzt werden.
  • Die holographischen Datenspeicher-Gegenstände, die vorstehend beschrieben wurden, sind brauchbar zum Aufzeichnen von Daten in Form von Hologrammen und Lesen der holographischen Daten. Das holographische Datenspeichermedium in dem holographischen Datenspeicher-Gegenstand wird mit elektromagnetischer Energie einer ersten Wellenlänge (dem Signalstrahl oder dem Schreibstrahl) bestrahlt, der zu schreibende Daten aufweist. Dies führt zur Bildung eines modifizierten optisch transparenten Substrates, umfassend mindestens ein Fotoprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes (oben beschrieben) und mindestens ein optisch lesbares Datum. Die Daten werden dann in dem Datenspeichermedium als ein Hologramm gespei chert. Dann wird das holographische Datenspeichermedium mit elektromagnetischer Energie einer zweiten Wellenlänge (dem Lesestrahl) bestrahlt, um das Hologramm zu lesen. In einer Ausführungsform hat der Lesestrahl eine Wellenlänge, die um 0 nm bis etwa 400 nm von der Wellenlänge des Signalstrahles verschoben ist.
  • Während die Offenbarung in typischen Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurde, ist es nicht beabsichtigt, auf die gezeigten Einzelheiten beschränkt zu sein, da verschiedene Modifikationen und Substitutionen vorgenommen werden können, ohne in irgendeiner Weise von dem Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dem Fachmann erschließen sich weitere Modifikationen und Äquivalente der hierin enthaltenen Offenbarung ohne mehr als routinemäßiges Experimentieren und es wird davon ausgegangen, dass all solche Modifikationen und Äquivalente innerhalb des Geistes und Umfanges der Offenbarung liegen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert.
  • BEISPIELE
  • Beispiel 1. Herstellung von 4'-Methoxy-2,4-dinitrostilben. Zu einem 2 Liter Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem Kühler, einer Dean-Stark-Falle, einem mechanischen Rührer, Stickstoff-Einlass, Heizmantel, Thermometer und einem Therm-o-watch®-Temperaturregler gab man p-Anisaldehyd (149,8 g, 1,1 Mole), 2,4-Dinitrotoluol (182 g, 1,0 Mol), Xylol (500 ml) und Piperidin (50 ml, 0,5 Mol). Die resultierende Mischung wurde mit auf dem Therm-o-watch®-Temperaturregeler eingestellten 145°C erhitzt. Nach dem Rühren und Erhitzen für etwa 2 Stunden hatten sich etwa 20 ml Wasser in der Dean-Stark-Falle gesammelt. Man ließ sich die Reaktionslösung auf Raumtemperatur abkühlen und kühlte weiter mit einem Eiswasserbad für eine weitere Stunde, während dieser Zeit kristallisierte das erwünschte Produkt aus der Lösung aus. Das feste Material wurde filtriert, mit Pentan gespült und im einen Vakuumofen 12 Stunden bei 100°C getrocknet und man erhielt 257,1 g (85,6% der Theorie) des erwünschten Produktes als einen dunkelroten kristallinen Feststoff.
  • Beispiel 2. Herstellung von α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron. Zu einem 1 Liter Dreihalsrundkolben, ausgerüstet mit einem mechanischen Rührer und einem Stickstoffeinlass gab man Phenylhydroxyamin (27,3 g, 0,25 Mol), (4-Dimethylamino)cinnamaldehyd (43,81 g, 0,25 Mol) und Ethanol (250 ml). Zu der resultierenden, leuchtend orangefarbenen Aufschlämmung gab man Methansulfonsäure (250 μl) durch eine Spritze. Die leuchtend orangefarbene Aufschlämmung wurde tiefrot und alle Feststoffe lösten sich. Innerhalb von fünf Minuten hatte sich ein orangefarbener Feststoff gebildet. Pentan (etwa 300 ml) wurde hinzugegeben, um das Rühren der Reaktionsmischung zu erleichtern. Der Feststoff wurde filtriert und in einem Vakuumofen mehrere Stunden lang bei 80°C getrocknet und ergab 55,9 g (84% der Theorie) des erwünschten Produktes als einen leuchtend orangefarbenen Feststoff. Der Farbstoff hat die Struktur (XV):
    Figure 00390001
  • Beispiel 3. Herstellung von α-Styryl-N-phenylnitron. N-Isopropylhydroxylaminhydrochlorid (5,04 g, 45,2 mMole, 1 molares Äquivalent; erhältlich von Acros Organics) wurde mit trans-Cinnamaldehyd (5,66 g, 42,9 m-Mole, 0,95 molare Äquivalente; erhältlich von Aldrich Chemical Company) in 16 ml Wasser kombiniert. Die rasch gerührte Mischung begann aufgrund der geringen Löslichkeit des trans-Cinnamaldehyds als eine Emulsion. Nach etwa einer Stunde verschwand die Emulsion und eine homogene hellgelbe Lösung resultierte. Nach dem Rühren für vier Stunden wurde die Reaktionsmischung in Methylenchlorid gegossen und mit 26 ml gesättigter wässeriger Natriumcarbonat-Lösung (enthaltend mehr als 2 molare Äquivalente Natriumcarbonatbase, um den Verbrauch des Chlorwasserstoff-Nebenproduktes sicherzustellen) derart behandelt, dass der pH etwa 10,5 betrug. Die Phasen wurden getrennt und die wässerige Phase mit zusätzlichem Methylenchlorid gespült. Die kombinierte organische Phase wurde abgetrennt, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, im Vakuum konzentriert und unter Vakuum über Nacht getrocknet, wobei 7,4 g (91% der Theorie) des erwünschten Produktes erhalten wurden, das durch Flüssigkeitschromografie als rein bestimmt und weiter mittels NMR-Spektroskopie charakterisiert wurde. Das UV-sichtbare Spektrum des Produktes in absolutem Alkohol zeigte ein Absorptionsmaximum (λmax) bei 330 nm. Das Aussetzen dieser verdünnten Lösung gegenüber einer Lichtquelle von 390 nm wandelte das Nitron in das entsprechende Oxaziradin mit einer Verschiebung des Absorptionsmaximums zu 256 nm um. Alle Proben-Manipulationen erfolgten in einem Dunkelraum, der nur rotes Licht aufwies, um die Stabilität von α-Styryl-N-phenylnitron sicherzustellen. Der Farbstoff hat die Struktur (XVI):
    Figure 00400001
  • Beispiel 4. Dieses Beispiel beschreibt die Prozedur des Herstellens einer α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron-Polystyrol-Mischung, die nachfolgend zum Herstellen geformter Disketten benutzt wurde, die eine Dicke von etwa 1,2 mm aufwiesen.
  • Zehn kg kristalline Polystyrol 1301-Pellets (erhalten von Nova Chemicals) wurden in einer Retsch-Mühle zu einem groben Pulver gemahlen und in einem zirkulierenden Luftofen, der bei 80°C gehalten wurde, mehrere Stunden lang getrocknet. In einem 10 Liter Henschelmischer wurden 6,5 kg des trockenen Polystyrolpulvers und 195 g α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron vermengt, um ein homogenes orangefarbenes Pulver zu bilden. Die Pulvermischung wurde dann in einen 28 mm WP-Doppelschneckenextruder bei 185°C überführt und ergaben 6,2 kg dunkelorangefarbene Pellets mit einem nominellen Farbstoffgehalt von etwa 3 Gew.-%. Dieses Material wurde dann weiter mit zusätzlichen kristallinen Polystyrol 1301-Pellets verdünnt, um Mischungen mit 0,60 Gew.-%, 0,75 Gew.-%, 1 Gew.-% und 1,24 Gew.-% α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron herzustellen. Jede dieser vier verdünnten Mischungszusammensetzungen wurde nochmals mit dem 28 mm WP-Doppelschneckenextruder zur Bildung homogen gefärbter Pellets verarbeitet.
  • Disketten optischer Qualität wurden durch Spritzgießen der vier verdünnten Mischungen (hergestellt, wie oben beschrieben) mit einer vollständig elektrischen kommerziellen CD/DVD (Kom-Paktdiskette/digitale Videodiskette) 50-Tonnen ELEKTRA DISCOTM-Formmaschine (erhältlich von Milacron Inc.) hergestellt. Spiegelflächenstempel wurden für beide Oberflächen benutzt. Die Zykluszeiten wurden allgemein auf etwa 10 Sekunden eingestellt. Formbedingungen wurden in Abhängigkeit von der Glasübergangs-Temperatur und der Schmelzviskosität des benutzten Polymers ebenso wie der thermischen Stabilität des fotochemisch aktiven Farbstoffes variiert. Die maximale Zylindertemperatur wurde von etwa 200°C bis etwa 375°C variiert.
  • Beispiel 5. Verfahren zum Herstellen von Formdisketten unter Benutzung des Mini-jector®. Die Formbedingungen variierten in Abhängigkeit von der Natur der Polymermatrix, die zum Ein bringen des fotochemisch aktiven Farbstoffes benutzt wurde. Typische Bedingungen, die zum Formen von OQ (optische Qualität) aufweisenden Mischungen von Polycarbonat und Polystyrol der fotochemisch aktiven Farbstoffe benutzt wurden, sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    Formparameter OQ Polycarbonat-Pulver Polystyrol-Pulver
    Zylindertemperatur (hinten) (°F) 500 400
    Zylindertemperatur (vorn) (°F) 540 395
    Zylindertemperatur (Düse) (°F) 540 395
    Formtemueratur (°F) 200 100
    Gesamte Zykluszeit (s) 35 25
    Schaltpunkt (inch) 0,7 0,7
    Spritzübergang (inch) 0,22 0,22
    Spritzguss-Zusatzpressen (psi) 950 850
    Spritzguss-Haltepressen (psi) 300 250
  • Beispiel 6. Verfahren zum Messen UV-sichtbarer Spektren der fotochemisch aktiven Farbstoffe. Alle Spektren wurden auf einem UV-sichtbaren Cary/Varian 300-Spektrofotometer unter Einsatz spritzgussgeformter Disketten mit einer Dicke von etwa 1,2 mm aufgezeichnet. Spektren wurden in dem Bereich von 300 nm bis 800 nm aufgezeichnet. Aufgrund von Variationen von Diskette zu Diskette wurde keine Bezugsprobe benutzt. Resultate der Messungen der UV-sichtbaren Absorptionsspektren sind in Tabelle 2 als Beispiele 7 bis 11 gezeigt.
  • Die in der Tabelle aufgeführte Absorption wurde errechnet durch Abziehen der mittleren Grundlinie im Bereich von 700 bis 800 nm von der bei entweder 405 nm oder 532 nm für jede getestete Probe gemessenen Absorption. Da diese Verbindungen im Bereich von 700 bis 800 nm nicht absorbieren, entfernte diese Korrektur die scheinbare Absorption, die durch Brechungen an den Oberflächen der Diskette verursacht wird, und ergab eine genauere Repräsentation der Extinktion des Farbstoffes. Die in diesen Beispielen eingesetzten Polymeren hatten wenig oder keine Absorption bei 405 nm oder 532 nm. [0068] Beispiele 7 bis 10 benutzten α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron als den fotochemisch aktiven Farbstoff und Beispiel 11 benutzte α-Styryl-N-phenylnitron. Tabelle 2
    Beisp.-Nummer Struktur des fotochemisch aktiven Farbstoffes FarbstoffKonzentration (Gew.-%) BeobachtungsWellenlänge (nm) Extinktion bei der Beobachtungs-Wellenlänge M#
    7 XV 0,6 532 0,33 0,66
    8 XV 0,75 532 0,42 0,86
    9 XV 1 532 0,57 1,01
    10 XV 1,24 532 0,7 1,28
    11 XVI 2,9 405 0,58 2,5
  • Die Daten in Tabelle 2 zeigen, dass ein M# von 0,5 oder mehr erzielt werden kann durch Einsetzen von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-% eines Farbstoffes, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, wobei der fotochemisch aktive Farbstoff eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 1 bei einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufweist. Die Resultate zeigen auch, dass hohe volumetrische Datenspeicherung-Kapazitäten erzielt werden können unter Einsatz fotochemisch aktiver Farbstoffe, die effizient und empfindlich für elektromagnetische Energie sind, wie Licht, ohne Interferenz vom Hauptabsorptionspeak des Farbstoffes.
  • Zusammenfassung
  • Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums bereitgestellt. Das Verfahren umfasst: (a) Bereitstellen eines optisch transparenten Substrates, umfassend mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff und (b) Bestrahlen des optisch transparenten Substrates bei mindestens einer Wellenlänge, bei der das optisch transparente Substrat eine Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 aufweist, um ein modifiziertes optisch transparentes Substrat herzustellen, umfassend mindestens ein optisch lesbares Datum und mindestens ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes. Die mindestens eine Wellenlänge liegt in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm. Das optisch transparente Substrat ist mindestens 100 μm dick und umfasst den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 4217438 [0047]

Claims (31)

  1. Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums, wobei dieses Verfahren umfasst: (a) das Bereitstellen eines optisch transparenten Substrates, das mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff umfasst, und (b) das Bestrahlen des optisch transparenten Substrates bei mindestens einer Wellenlänge, bei der das optisch transparente Substrat eine Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 hat, wobei die mindestens eine Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 Nanometern (nm) bis etwa 800 nm liegt, um ein modifiziertes optisch transparentes Substrat zu erzeugen, das mindestens ein optisch lesbares Datum und mindestens ein Fotoprodukt des fotochemisch aktiven Farbstoffes umfasst, wobei das optisch transparente Substrat mindestens 100 Mikrometer (μm) dick ist und den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, enthält.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das mindestens eine optische lesbare Datum mindestens ein Volumenelement umfasst, das einen Brechungsindex aufweist, der sich von einem entsprechenden Element des optisch transparenten Substrates unterscheidet, wobei das genannte Volumenelement durch eine Änderung im Brechungsindex bezüglich des Brechungsindex des entsprechenden Volumenelementes vor der Bestrahlung charakterisiert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Datenspeichermedium eine Datenspeicher-Kapazität, gemessen durch M/#, von größer als 0,5 aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, worin das mindestens eine Fotoprodukt innerhalb des modifizierten optisch transparenten Substrates gemustert ist, um das mindestens eine optisch lesbare Datum bereitzustellen.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mindestens eine fotochemisch aktive Farbstoff ein vicinales Diarylethen umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mindestens eine fotochemisch aktive Farbstoff ein Nitron umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mindestens eine fotochemisch aktive Farbstoff ein Nitrostilben umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mindestens eine fotochemisch aktive Farbstoff ein Fotoprodukt umfasst, das von einem vicinalen Diarylethen abgeleitet ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, worin das vicinale Diaryl-ethen die Struktur (I) aufweist
    Figure 00460001
    worin „e" 0 oder 1 ist, R1 eine Bindung, ein Sauerstoffatom, ein substituiertes Stickstoffatom, ein Schwefelatom, ein Selenatom, ein zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein halogenierter zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein zweiwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein halogenierter zweiwertiger cycloaliphatischer C1-C20-Rest oder ein zweiwertiger aromatischer C2-C30-Rest ist, Ar1 und Ar2 jeweils unabhängig ein aromatischer C2-C40-Rest oder ein heteroaromatischer C2-C40-Rest ist und Z1 und Z2 unabhängig eine Bindung, ein Wasserstoffatom, ein einwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, zweiwertiger aliphatischer C1-C20-Rest, ein einwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein zweiwertiger cycloaliphatischer C3-C20-Rest, ein einwertiger aromatischer C2-C30-Rest oder ein zweiwertiger aromatischer C2-C30-Rest ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Nitron ein Arylnitron mit einer Struktur (IX) umfasst:
    Figure 00470001
    worin Ar3 ein aromatischer Rest ist, jedes von R11, R12 und R13 ein Wasserstoffatom, ein aliphatischer Rest, ein cycloaliphatischer Rest oder ein aromatischer Rest ist, R14 ein aliphatischer Rest oder ein aromatischer Rest ist und „n" eine ganze Zahl mit einem Wert von 0 bis 4 ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, worin R14 mindestens einen Elektronen anziehenden Substituenten umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus
    Figure 00480001
    worin R15 bis R17 unabhängig ein aliphatischer C1-C10-Rest, ein cycloaliphatischer C3-C10-Rest oder ein aromatischer C2-C10-Rest sind.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, worin der mindestens eine fotochemisch aktive Farbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 4-Dimethylamino-2',4'-dinitrostilben, 4-Dimethylamino-4'-cyan-2'-nitrostilben, 4-Hydroxy-2',4'-dinitrostilben, 4-Methoxy-2',4'-dinitrostilben, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-phenylnitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-chlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(3,4-dichlorphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-carbethoxyphenyl)-nitron, α-(4-Diethylaminophenyl)-N-(4-acetylphenyl)-nitron, α-(4-Dimethylaminophenyl)-N-(4-cyanphenyl)-nitron, α-(4-Methoxyphenyl-N-(4-cyanphenyl)-nitron, α-(9-Julolidinyl)-N-phenylnitron, α-(9-Julolidinyl)-N-(4-chlorphenyl)nitron, α-(4-Dimethylamino)styryl-N-phenylnitron, α-Styryl-N-phenylnitron, α-[2-(1,1-Diphenylethenyl)]-N-phenylnitron, α-[2-(1-Phenylpropenyl)]-N-phenylnitron und 1,2-Bis{2-(4-methoxyphenyl)-5-methylthien-4-yl}-3,3,4,4,5,5-hexafluorcyclopent-1-en.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, worin das optisch transparente Substrat ein thermoplastisches Polymer, ein wärmehärtendes Polymer oder eine Kombination eines thermoplastischen Polymers und eines wärmehärtenden Polymers umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, worin das thermoplastische Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylaten, Polymethacrylaten, Polyestern, Polyolefinen, Polycarbonaten, Polystyrolen, Polyestern, Polyamiden, Polyamidimiden, Polyacrylaten, Polyarylsulfonen, Polyethersulfonen, Polyphenylensulfiden, Polysulfonen, Polyimiden, Polyetherimiden, Polyetherketonen, Polyetheretherketonen, Polyetherketonketonen, Polysiloxanen, Polyurethanen, Polyethern, Polyarylenethern, Polyetheramiden, Polyetherestern oder einer Kombination, umfassend mindestens eines der vorstehenden thermoplastischen Polymeren.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, worin das wärmehärtende Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem wärmehärtenden Epoxypolymer, einem wärmehärtenden phenolischen Polymer, einem wärmehärtenden Polysiloxanpolymer, einem wärmehärtenden Polyesterpolymer, einem wärmehärtenden Polyurethanpolymer, einem wärmehärtenden Polyamidpolymer, einem wärmehärtenden Polyacrylatpolymer, einem wärmehärtenden Polymethacrylatpolymer oder einer Kombination, die mindestens eines der vorgenannten wärmehärtenden Polymere umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, worin das thermoplastische Polymer ein Polycarbonat umfasst, das von Bisphenol A abgeleitete strukturelle Einheiten umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 1, worin das mindestens eine Fotoprodukt ein Fotozersetzungsprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 1, worin das mindestens eine Fotoprodukt ein molekulares Umlagerungsprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes umfasst.
  19. Optisches Schreib- und Leseverfahren, umfassend: Bestrahlen eines holographischen Datenspeichermediums mit einem Signalstrahl, der Daten aufweist, und gleichzeitig mit einem Referenzstrahl, um den fotochemisch aktiven Farbstoff teilweise in mindestens ein Fotoprodukt umzuwandeln und die Daten in dem Signalstrahl als ein Hologramm in dem holographischen Datenspeichermedium zu speichern, wobei das holographi sche Speichermedium ein optisch transparentes Substrat und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff umfasst, wobei das optisch transparente Substrat eine Dicke von mindestens 100 μm aufweist und den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, umfasst, und eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 bei der mindestens einen Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufweist, und Bestrahlen des holographischen Speichermediums mit einem Lesestrahl und Auslesen der enthaltenen Daten durch gebeugtes Licht von dem Hologramm.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, worin der Lesestrahl eine Wellenlänge aufweist, die um 0 nm bis etwa 400 nm von der Wellenlänge des Signalstrahles verschoben ist.
  21. Verfahren zum Benutzen einer holographischen Datenspeichereinrichtung, wobei das Verfahren die Stufen umfasst: das Bestrahlen eines holographischen Datenspeichermediums in der holographischen Datenspeichereinrichtung mit elektromagnetischer Energie einer ersten Wellenlänge, wobei das holographische Speichermedium ein optisch transparentes Substrat umfasst, das mindestens 100 μm dick ist und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge entsprechend von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, umfasst, wobei das Bestrahlen bei mindestens einer Wellenlänge erfolgt, bei der das optisch transparente Substrat eine Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 aufweist und die mindestens eine Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm liegt, das Bilden eines modifizierten optisch transparenten Substrates, umfassend mindestens ein Fotoprodukt des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes und mindestens ein optisch lesbares Datum, das als ein Hologramm gespeichert ist, und das Bestrahlen des holographischen Datenspeichermediums in der Einrichtung mit elektromagnetischer Energie einer zweiten Wellenlänge, um das Hologramm zu lesen.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, worin die zweite Wellenlänge um 0 nm bis etwa 400 nm von der ersten Wellenlänge verschoben ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, worin die erste Wellenlänge nicht die gleiche wie die zweite Wellenlänge ist.
  24. Verfahren nach Anspruch 21, worin die erste Wellenlänge die gleiche wie die zweite Wellenlänge ist.
  25. Verfahren nach Anspruch 21, worin das mindestens eine Fotoprodukt ein vicinales Diarylethen, ein von dem vicinalen Diarylethen abgeleitetes Fotoprodukt, ein Oxaziridin oder ein von dem Oxaziridin abgeleitetes Zersetzungsprodukt umfasst.
  26. Verfahren zum Herstellen eines holographischen Datenspeichermediums, wobei das Verfahren umfasst: Bilden eines Filmes aus einem optisch transparenten Substrat, umfassend mindestens ein optisch transparentes Kunststoffmaterial und mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff, wobei das optisch transparente Substrat mindestens 100 μm dick ist und den fotochemisch aktiven Farbstoff in einer Menge umfasst, die von etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates entspricht und es eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufweist.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, worin der Film des optisch transparenten Substrates durch eine Formtechnik gebildet wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 26, worin der Film des optisch transparenten Substrates durch eine Schleudergusstechnik gebildet wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 26, worin das mindestens eine optisch transparente Kunststoffmaterial ein thermoplastisches Polymer, ein wärmehärtendes Polymer oder eine Kombination eines thermoplastischen Polymers und eines wärmehärtenden Polymers umfasst.
  30. Holographisches Datenspeichermedium, umfassend: ein optisch transparentes Substrat, umfassend mindestens ein optisch transparentes Kunststoffmaterial, mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoff und mindestens ein Fotoprodukt davon, wobei das optisch transparente Substrat mindestens 100 μm dick ist, der fotochemisch aktive Farbstoff in dem optisch transparenten Substrat in einer Menge entsprechend etwa 0,1 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf ein Gesamtgewicht des optisch transparenten Substrates, vorhanden ist, das optisch transparente Substrat eine UV-sichtbare Extinktion in einem Bereich von etwa 0,1 bis 1 bei mindestens einer Wellenlänge in einem Bereich von etwa 300 nm bis etwa 800 nm aufweist und das mindestens eine Fotoprodukt innerhalb des optisch transparenten Substrates gemustert ist, um mindestens ein optisch lesbares Datum bereitzustellen, das innerhalb des holographischen Speichermediums umfasst ist.
  31. Holographisches Datenspeichermedium nach Anspruch 30, worin das mindestens eine Fotoprodukt aus einer fotochemischen Umwandlung des mindestens einen fotochemisch aktiven Farbstoffes während der Datenspeicherung als ein Hologramm resultiert.
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