信息记录材料

（二）基本原理 1.激发与去激 转动激发 转动能量 振动激发 振动激发态 电子激发 电子激发态。 一个分子具有许多电子态，其中之一是 基态，其它各电子态都称为电子激发态。 单线态，即全部电子都已配对。 一种是两个电子自旋成对的，称为激发 单线态，另一种是自旋不成对的，称为激发 三线态。
光的吸收是一个量子现象，即一个分子吸收 一个光于的能量而发生电子跃迁。所吸收的 光子，其能量E跟光的频率v成正比，表示为
不同多重度的态之间的无辐射跃迁称为系 间窜跃。系间窜跃记为ISC(intersystem crossing)。
系间窜跃也是等能过程，紧接着也经由振 动弛豫到达低振动能态。 影响内部转变和系间窜跃过程速率的两个 主要因素：一是能隙大小，另一是自旋守恒。 Sm Sn或Tm Tn Sl S0
3.荧光和磷光
（二）信息载体
1.能量载体
2.物性信息载体 光物性： 音物性： 电物性： 磁性： 热物性： 界面物性： 化学物性： 力学物性： 形态物性：
四、信息记录材料的性能 1.敏感性 2.可识别性 3.稳定性、可靠性 4.成本、操作性、污染程度等 五、信息记录材料的分类 （一）按记录信息的特点分类 1.非重复性记录技术 2.可重复性记沃格尔和德里费尔德发现了感光特性曲线
第三次高潮
20世纪30年代左右
1925年谢巴德发现硫增感
1938年葛尼——马特理论出现
1936年柯兹洛夫斯基发明金增感
第四次高潮
20世纪80年代
T颗粒制备技术与双重结构微晶制备技术、 多重结构制备技术
* 光化学过程初级过程 M* N P P 产物
hv
CF3CH CH 2 HBr CF3CH 2 CH 2 Br
hv 敏化剂
3、光氧化反应
O2 hv * （1） M M MO2 * （2） M O2 MO2 4、光还原反应 光还原是指一个氢原子或一个电子对一个 分子的光加成反应。一个分子与氢的加成作用， 必然伴随着另一个分子的脱氢过程，因而又称 夺氢反应。
ＲＭ· ＋(ｎ－１）Ｍ
ＲＭ２· ＋（n-2）Ｍ（增长）
ＲＭ２· ＋（ｎ－２）Ｍ
ＲＭ３· ＋（ｎ－３）Ｍ（增长）
ＲＭｍ· ＋（ｎ－ｍ）Ｍ（增长）
[步骤四] 当两个链通过偶合作用或由于歧化作 用而相互加氢和脱氢反应时，导致活性自由基 的消失，则链的增长终止。如下式： ２ＲＭｍ· ＲＭｍ· －ＭｍＲ（偶合） ＲＭｍ· ＋Ｒ′Ｈ ＲＭｍＨ＋Ｒ′·（链传递，Ｒ ′·为非活性自由基，迅速形成非活性产物而终止 反应）
5、光聚合反应 由于光的作用引起单体小分子聚合而成大 分子的反应称为光聚合反应。 [步骤一] 敏化剂(S)吸收300—700nm波长范围 的光辐射，转而使引发剂（Ｉ）形成激发态， 或引发剂有效地吸收光辐射而直接被激发： S +hv S* S* ＋I I*或I+hv I*
[步骤二] 被激发的引发剂分子分解成两个自 由基： Ｉ* Ｒ′·＋Ｒ″· 或Ｉ＋ＲＨ ＨＩ· +Ｒ· [步骤三] 一旦形成了引发自由基，单体小分子 (M)就通过放热的聚合反应而增长成大分子，如 下式： Ｒ· ＋ｎＭ ＲＭ· ＋（ｎ－１）Ｍ（引发作用）
（二）按材料内部转换模式分类 1.光敏记录材料
2.热敏记录材料
3.喷墨记录材料 4.磁记录材料 5.压敏记录材料 6.其他高密记录/存储系统 六、信息记录材料的应用
自身重排、分解
产物

第二节 信息记录技术的科学基础
一、光化学基本过程
（一）光化学反应 光化学第一定律(Grotthus-Drapper定律)指出：只 有被吸收的光才能导致光化学反应。 M + hv → M* (光的吸收，光物理过 程) 基态分子 光子 激发态分子
光化学反应的机理如下：
M
或
* 自身重排、分解
1847年
认识并利用曝光 后 生成潜影 “正—负”体系 原理一直沿用至今 蛋白法
1851年 1871年 1873年
珂罗版 明胶——溴化银 发现光谱增感
1861年 麦克斯韦 1869年 杜· 赫洛 1873年 海尔曼· 沃格尔
滤色片 彩色网格法 染料法
1907年 柏松
1921年
柱镜法
柯达彩色反转片
3、光加成反应 （1）双分子反应过程
M + hv → M* M* + N → (MN) * (MN) * → MN
（2）生成自由基的反应
H X H X X RCH CH 2 R C HCH 2 X R C HCH 2 X H X RCH 2 CH 2 X X
二、 光化学反应的类型 （一）有机分子的电子跃迁与激发态 有机分子的电子跃迁分类为σ(成键)、 σ*(反键)π、(成键)π*(反键)，以及n(孤对、非 键)轨道的跃迁。
可发生n→π*, 或π→π* 、n→σ*跃迁，分别到达 (n，π*)态、(π，π*)态、(n，σ*)态等激发态。
1、π→π*跃迁 单线态π→π*跃迁 (π→π*)s
hv Cl Cl Cl Cl
（二）光化学反应的分类 1、光分解反应
Cl Cl Cl Cl
hv
H H Cl H HCl Cl Cl Cl HCl
2、光异构化反应 某些分子在光照下，发生顺、反几何结构 的变化，而分子组成不变，是一种光异构化反 应，它也是一种单分子反应过程，最普遍的类 型是乙烯型双键分子的顺、反异构化反应，
产物
P
M * N P 光化学过程初级过程
产物
P+X→Y （热化学过程次级过程）
光化学反应和热化学反应的主要区别有： 1．光化学反应的引发主要是由于光的吸收；而 热化学反应则主要是热引发。 2．光化学反应是激发态分子的反应，而热化学 反应则是基态分子的反应。 3．由于吸收光子的结果，光化学反应中激发态 分子具有高的内能，因而对反应产物存在较大 的选择性，产生热力学优惠产物远比从基态分 子产生来得容易。 4．激发态分子反应的活化能一般较低，通常小 于30kJ．Mol-1(7kcal· mol-1)，因而光化学反应有 很大的速度，在各反应步骤之间很难达到热平 衡。其反应速度受温度影响远比热化学反应速 度受温度的影响要小。
第三节
信息记录材料的基本性能及分类
一、信息及其表现形式 信息是消息中所给予收信者的新知识或 消息中包含的有意义的内容。
传递信息的载体就是描写与消息相对应的电 信号、光信号或数字信号。
模拟 信号 数字 二、信息转换及信息载体
（一）信息转换
原始信息 载体转换 能量吸收 材料内部转 换 后处理 记录信息
信息记录 材料
第一章 绪论
第一节 信 息 记 录 技 术的发展
一、照相术的发展历程
1816年法国的尼普斯 进行历史上最早的照 相实验
1822年 1824年 经历8小时曝光 复制倒影
照下世界上第一张照片
1824年
提出“显影”这一概念
1837年法国达盖尔 1839年 由政府公开 于世
1834年英国塔尔波特
三线态π→π*跃迁 (π→π*)t
2、n→π*跃迁
3、分子内电荷转移跃迁 若电子给予体(D)和接受体(A)二者连在一个 π—电子体系上，其受激跃迁是几种不同的 单电子激发型式的复合，不能按一般的单电 子激发型式来考虑。 Porter把这类跃迁称为电荷转移跃迁(CT)。 以DRA(D，给予体；R，发色团；A，接受 体)代表的分子，激发时可能的单电子跃迁型 式包含： D+R-A D+RA- DR+A- DR· A
1942年
油溶性成色剂
二、记录材料的发展历程
非银盐 银盐 光存储技术 非银盐 磁记录
三、感光科学发展史上的几件大事
1.特性曲线
D C F E
A
B
lgH
2.硫增感 3.葛尼—马特理论 4.金增感 5.T颗粒与双重结构颗粒
第一次高潮
1830年
1831年达盖尔发明了银版照相
1834年塔尔波特发明了相纸和负、正片体系，发 现了潜影及显影 第二次高潮 19世纪70年代
AgBr Ag Br
hv
Ag Br Ag Br
hv
2


hv 2[ Fe3 (C2 O4 ) 3 ]3 2Fe 2 5C2 O4
2CO2
3F 2 2[ Fe(CN ) 6 ]3 Fe3 [ Fe(CN ) 6 ]2
N A E 6.02 10 9.93 10
23
19
5.98 10 J
5
式中，NA为阿佛加德罗(Avogadro)常数。
I t I 0 10
或
c l
log( I 0 / I t ) c l
Ia=I0-It Ia=I0(1-10-εcl)
2.内部转换和系间窜跃 激发发生之后，，激发态有几种主要的去 激过程。其中一种是无辐射衰变过程，包括 内部转变和系间窜跃。 内部转变是指在 相同多重度的态之间 的无辐射跃迁，如单 线态—单线态的跃迁， 三线态—三线态的跃 迁。内部转变记为 IC(internalconversion)
Franck—Condon原理指出，由于电子跃迁 是一个极为快速的过程，可以认为原子核间距 没有什么变化。因此，如果我们从基态势能曲 线的最低振动能级画一垂线，与激发态势能曲 线相交，这相交点表示到该振动能级的电子跃 迁的可能性为最大，至其他各振动能级的跃迁 虽也有可能，但可能性较小。
磷光的波长比荧光 更长 。 荧光过程是自旋允 许过程，而磷光过 程是自旋禁阻过程， 因而荧光过程的速 率常数要大得多。
同样，在链增长阶段中，如有氧分子或其他抑制 剂的存在，使自由基消失而终止聚合反应； ＲＭｍ· ＋Ｏ２ Ｒ－Ｍｍ－Ｏ－Ｏ· （非活性的） 非活性产物