掺纳米粒子的抗缩皱宽带敏感数字全息存储光致聚合物材料的研究

光致聚合物材料与其它干法处理全息记录材料相比具有高衍射效率、高曝光灵敏度、工艺简单、成本低廉等优点，已成为目前超高密度数字全息记录材料的研究热点。但常用的光致聚合物材料具有曝光缩皱、抗湿性差及折射率调制度有限等缺点，影响其全息存储的读写性能；另外，常用亚甲蓝等染料作光敏剂敏感光谱范围窄且波长长，不利于多波长复用记录，影响信息记录的密度和容量；这些问题共同影响了材料的实际应用。本项目拟在光致聚合物材料中掺入不同表面化学方法修饰的SiO2、TiO2等纳米粒子，利用有机/无机复合材料抗缩皱的优点，同时用核黄素、亚甲蓝作联合光敏剂，N-苯基甘氨酸和聚乙烯醇作联合引发剂，不仅能增加纳米粒子的扩散性，增强材料的抗缩皱、抗湿能力，提高全息记录的稳定性和信息的再现质量，还能增加材料的折射率调制度，拓宽材料的敏感光谱范围并使敏感波长移到短波长区，有利于增加记录的密度和容量。

光致聚合物材料与其它干法处理全息记录材料相比具有高衍射效率、高灵敏度、工艺简单、成本低廉等优点，已成为目前超高密度数字全息记录材料的研究热点。但常用的光致聚合物材料具有曝光缩皱性及折射率调制度有限等缺点，影响其全息存储的读写性能；另外，常用光敏剂敏感光谱范围窄，不利于波长复用记录，影响全息记录的密度和容量。针对这些问题，本项目在研究过程中，利用有机/无机复合材料的抗缩皱性能，核黄素等多种染料作光敏剂拓宽材料的感光光谱范围，N-苯基甘氨酸和聚乙烯醇作联合引发剂增加材料的抗湿能力，调节和增加材料的折射率调制度，有利于提高全息记录的稳定性和信息的再现质量等优点。先后合成制作了掺Mg（OH）2、ZrO2、Au、Al2O3、Fe3O4、PbSe和Au@SiO2等纳米粒子的以丙烯酰胺为单体的多种宽带敏感的抗缩皱光致聚合物干法记录数字全息存储材料，并对其数字全息记录性能及相关性质进行了比较深入的研究，优化了材料的化学成分和含量，得到了一批具有创新意义的研究结果。具体主要工作和结果如下：.1..分别用不同的方法合成了SiO2、TiO2、Mg（OH）2、ZrO2、Au、Al2O3、Fe3O4、PbSe和Au@SiO2等粒径分布均匀的纳米粒子，并通过改变合成条件实现了粒径在5nm到40纳米范围内的有效控制。.2..分别用含氨基的有机化合物、柠檬酸根离子、十二烷基笨磺酸钠（SDBS）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）等表面修饰剂对SiO2、Au、Al2O3等多种纳米粒子进行表面修饰，有效地提高了这些粒子在光致聚合物材料中的分散性。.3..实验表明除了Ag纳米粒子外，上述各种经表面修饰的纳米粒子不仅在光致聚合物材料中分布均匀，而且都能有效地改善材料全息记录过程中的抗缩皱性能，使材料的曝光缩皱率降低到0.8%左右，满足数字全息记录的基本要求。.4..总结发现掺入纳米粒子的粒径对材料的全息性能有较大的影响，但所有纳米粒子的最佳掺入粒径应该在10—15nm之间。.5..优化材料的化学成分和含量的结果表明，不同纳米粒子掺入的最佳浓度有所差别，但数量级基本都在10-3mol/l的量级。.6..各种条件优化后的丙烯酰胺基光致聚合物材料的感光光谱范围可以达到200nm，抗湿性能明显，最大衍射效率接近95%，最大折射率调制度大于110-3量级。