多波长可擦重写光存储材料及其制备方法 技术领域：
本发明属于信息科学技术领域，涉及光信息存储，特别是一种多波长(514.5nm、650nm、780nm)可擦重写光存储材料及其制备方法。
背景技术：
以存储密度高、寿命长为特点的光盘存储技术是信息技术的重要组成部分。高密度光盘已成为当今多媒体时代数据存储的关键设备。光盘存储技术的研究和开发，表现出两个明显的走向。一是光盘的功能不断提升，即从只读型到可录型再到可擦重写型；二是存储密度不断增高，在远场记录中，光盘记录层录入的信息位密度与波长的平方成反比，因此缩短记录激光的波长是提高存储密度的主要途径之一。以前的CD或激光视盘(VCD)用的都是波长为780nm的红外激光器；目前DVD所用的激光光束则来自波长为650nm的红光半导体激光器。如果使用波长为514.5nm的蓝绿光，则可使DVD的单面容量由4.7GB增加到7.5GB。如果使用波长为450nm的蓝光，则可使DVD的单面存储量增加到大约10GB.大量研究表明电子转移复合物铜-四氰基对苯醌二甲烷：CuTCNQ(TCNQ：7，7，8，8-tetracyanoquinodimethane)具有响应速度快(纳秒级)、可逆的双稳态和该双稳态的光学特性适于多个波长(514.5nm，650nm，780nm)区域进行信息地写入与擦除等特点，是一种具有实用价值的短波长可擦重写光盘记录介质材料。但是，电子转移复合物CuTCNQ由于不含亲脂性基团而难溶于一般的有机溶剂中(只微溶于乙腈等少数非常用溶剂，在乙腈中的溶解度为：0.03mg/ml)，因而很难采用工艺简单，生产效率高的旋涂成型法制膜，这极大地阻碍了该化合物在光存储领域中的研究与应用。
发明内容：
本发明要解决的问题在于克服上述现有技术的问题，提供一种多波长可擦重写光存储材料及其制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种多波长可擦重写光存储材料，其特征在于该材料为铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物，其分子式为Cu(TCNQ(CH2CH2COOR)2)。
本发明的高溶解性能的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物合成方案是：采用可溶性四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物作电子受体，合成溶解性良好、适于采用旋涂法成膜的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物的电子转移复合物。
所述的多波长可擦重写光存储材料-铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物的合成方法，是将CuI加入到含四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物和金属碘化物(MI)的乙腈溶液中，在常温至85℃温度范围内，搅拌反应1～4小时即可得铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物。
本发明采用的四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物，即为2，5-二丙酸酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ(CH2CH2COOR)2)，其分子结构式如下：
上述TCNQ脂类衍生物的电子转移复合物的合成方法是：CuI加入到含TCNQ脂类衍生物和金属碘化物(MI)的乙腈溶液中，在常温至85℃温度范围内，搅拌反应1～4小时即可得电子转移复合物铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物。其反应式如下：结构式中的C和N分别代表碳和氮，
ROOCH2CH2-中的R代表烷基：-CnH2n+1，n＝1～10；
M代表金属锂(Li)、钠(Na)、钾(K)；
I代表碘；
Cu代表铜。
所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物的合成方法的具体合成步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
TCNQ(CH2CH2COOR)2：1-5％
CuI：6-25％
MI：5-15％
乙腈：60-86％
<2>按上述比例，先将TCNQ(CH2CH2COOR)2溶于乙腈中，在常温至85℃温度范围内，加入金属碘化物(MI)，在氮气保护下反应1～4小时；
<3>反应完全后，滤出所得的粗产物，提纯，干燥后获得铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物。
所说的酯类衍生物可以是甲酯、或乙酯、或丙酯、或丁酯、或戊酯、或己酯、或环己酯、或癸酯等含1～10个碳原子的酯类。
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法，其特征是：把铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物溶于二甲氨基乙醇或乙腈中，用超声波振荡后，过滤，把过滤后的均匀溶液旋涂到所用的基片上，即得到适合于514.5nm、650nm、或780nm可擦重写光信息存储薄膜。
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法的具体制作步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
Cu-TCNQ(CH2CH2COOR)2：1-5％
溶剂：95-99％
<2>按上述比例，先将铜-TCNQ(CH2CH2COOR)2溶于乙腈或二甲氨基乙醇溶剂中，在常温下用超声波振荡3～15分钟，过滤；
<3>把上述所得的均匀滤液旋涂到所用的基片上，即可得到可擦重写Cu-TCNQ(CH2CH2COOR)2光信息存储薄膜。
本发明的技术效果：
本发明提供了一种铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物、合成方法以及其光存储薄膜的制备工艺，能够用简单高效的方法合成铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物电子转移复合物并可采用易实用化且成本低廉的旋涂工艺制备出适用于514.5nm(绿光)、红光(650nm)、780nm(红外光)的可擦重写光信息存储的光记录薄膜。本发明的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物合成方法具有反应条件易于控制、产率高，对反应体系无特别要求等优点，既适合于实验室制备，也适合工业化生产。采用本发明合成的7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物电子转移复合物在乙腈中的溶解度大于1.4mg/ml。在一般有机溶剂中的溶解度比TCNQ在一般溶剂中的溶解度提高10～100倍。本发明的光存储薄膜的制备工艺具有易于控制、产率高、成本低等特点。由于铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物具有写入功率几乎与波长无关的特点。因此在满足光斑大小的要求下，原则上可以使用任何激光器。而采用本发明所制备得的薄膜材料在目前CD用的红外光(波长为780nm)、DVD用的红光(波长为650nm)、蓝绿光(波长为514nm)写入和写入前的反射率对比度都满足光存储要求。还要特别指出的是，本发明所用的多波长可擦重写材料可直接重复擦写(overwrite)达100次以上。
具体实施方式：
下面列举实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
本发明铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物的合成方法的具体合成步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
TCNQ脂类衍生物选2，5-二丙酸甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷：(TCNQ(CH2CH2COOCH3)2)：1％
MI选用LiI：5％
CuI：15％
乙腈：79％
<2>在85℃下，将2，5-二丙酸甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷溶解于乙腈中，通入氮气保护；
<3>加入LiI，搅拌使LiI充分溶解后，加入碘化亚铜(CuI)，反应2小时；
<4>反应完全后，滤出所得的粗产物，提纯，干燥后获得铜-2，5-二丙酸甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物电子转移复合物：Cu(TCNQ(CH2CH2COOCH3)2)
产率为：85％，熔点为278℃。
红外光谱的特征吸收峰为：2960cm-1，1735cm-1，1637cm-1，1512cm-1，1364cm-1，1198cm-1，1171cm-1。
元素分析结果：C：54.61％N：12.74％H：3.64％Cu14.45％
实施例2
本发明铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物的合成方法的具体合成步骤如下：
<1>称取如下重量百分比的合成原料：
TCNQ脂类衍生物选2，5-二丙酸乙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷：(TCNQ(CH2CH2COOCH2CH3)2)：3％
CuI：6％
MI选用KI：5％
乙腈：86％
<2>在50℃下，将2，5-二丙酸乙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷溶解于乙腈中，通入氮气保护；
<3>加入KI，搅拌使KI充分溶解后，加入碘化亚铜(CuI)，反应1.5小时；
<4>反应完全后，滤出所得的粗产物，提纯，干燥后获得铜-2，5-二丙甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物电子转移复合物：Cu(TCNQ(CH2CH2COOCH2CH3)2)。
产率为：89％，熔点为250℃。
红外光谱的特征吸收峰为：2955cm-1，2193cm-1，1730cm-1，1631cm-1，1500cm-1，1361cm-1，1200cm-1，1180cm-1。
元素分析结果：C：56.47％N：11.98％H：4.28％Cu13.58％
实施例3：
合成步骤如下：
<1>称取如下重量百分比的合成原料：
TCNQ脂类衍生物选2，5-二丙酸丙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷：(TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2)：5％
CuI：25％
NaI：10％
乙腈：60％
<2>常温下，将2，5-二丙酸乙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷溶解于乙腈中，通入氮气保护；
<3>加入NaI，搅拌使NaI充分溶解后，加入碘化亚铜(CuI)，反应4小时；
<4>反应完全后，滤出所得的粗产物。提纯，干燥后获得铜-2，5-二丙甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物电子转移复合物：Cu(TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2)。
产率为：87％，熔点为250℃。
红外光谱的特征吸收峰为：2968cm-1，2191cm-1，1730cm-1，1638cm-1，1498cm-1，1360cm-1，1200cm-1，1191cm-1。
元素分析结果：C：58.20％N：11.30％H：4.80％Cu12.85％。
实施例4：
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法的具体制作步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物：选用铜-(2，5-二丙酸甲酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷)：Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH3)2：1％
溶剂选用乙腈：99％
<2>按上述比例，先将Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH3)2溶于乙腈中，在常温下用超声波振荡3分钟，过滤用超声波振荡后的溶液。
<3>把上述所得的均匀滤液旋涂到所用的基片上即可得到适合于514nm、650nm、780nm可擦重写光信息存储薄膜。
用波长为514.5nm、650nm、的激光作写擦测试(写入功率：9mw，写入脉冲宽度：100ns；擦除功率：4mw；擦除脉冲宽度：500ns。读出功率：1mw)，测试结果：写擦循环大于100次时仍未见疲劳现象出现。
实施例5：
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法的具体制作步骤如下：：
<1>按如下重量百分比称取原料：
铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物：选用铜-(2，5-二丙酸乙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷)：Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH3)2：2％
溶剂选用二甲氨基乙醇：98％
<2>按上述比例，先将Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH3)2溶于二甲氨基乙醇中，在常温下用超声波振荡10分钟，过滤用超声波振荡后的溶液。
<3>把上述所得的均匀滤液旋涂到所用的基片上即可得到适合于多波长可擦重写光信息存储薄膜。
用波长为514.5nm、650nm、780nm的激光作写擦测试(写入功率：9mw，写入脉冲宽度：100ns；擦除功率：4mw；擦除脉冲宽度：500ns。读出功率：1mw)，测试结果：写擦循环大于100次时仍未见疲劳现象出现。
实施例6：
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法的具体制作步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物：选用铜-(2，5-二丙酸丙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷)：Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2：3％
溶剂选用乙腈：97％
<2>按上述比例，先将Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2溶于乙腈中，在常温下用超声波振荡15分钟，过滤用超声波振荡后的溶液。
<3>把上述所得的均匀滤液旋涂到所用的基片上即可得到多波长可擦重写光信息存储薄膜。
用波长为514nm、650nm、780nm的激光作写擦测试(写入功率：9mw；写入脉冲宽度：100ns；擦除功率：4mw；擦除脉冲宽度：500ns；读出功率：1mw)，测试结果：写擦循环大于100次时仍未见疲劳现象出现。
实施例7：
采用所述的铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物制备可擦重写光信息存储薄膜的制备方法的具体制作步骤如下：
<1>按如下重量百分比称取原料：
铜-四氰基对苯醌二甲烷脂类衍生物：选用铜-(2，5-二丙酸丙酯-7，7，8，8-四氰基对苯醌二甲烷)：Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2：5％
溶剂选用二甲氨基乙醇：95％
<2>按上述比例，先将Cu-TCNQ(CH2CH2COOCH2CH2CH3)2溶于二甲氨基乙醇中，在常温下用超声波振荡15分钟，过滤用超声波振荡后的溶液。
<3>把上述所得的均匀滤液旋涂到所用的基片上即可得到多波长可擦重写光信息存储薄膜。