專利名稱：可光聚合的組合物的制作方法
可光聚合的組合物
相關(guān)申請
本申請主張2008年4月16日申請的美國臨時(shí)申請第61/124，398號的權(quán)益。該 申請的全部教示是以引用方式納入本文。
發(fā)明背景
目前已知的全息記錄媒體及感應(yīng)器具有諸多缺點(diǎn)。舉例而言，在以鹵化銀為基的 記錄媒體的情況下，商化銀粒子必須擴(kuò)散至聚合物基質(zhì)中，產(chǎn)生低成本效益及環(huán)境不友好 性。此外，以鹵化銀為基的記錄媒體不適用于某些感應(yīng)器應(yīng)用。
通常通過將烯系不飽和單體及光引發(fā)劑擴(kuò)散于粘合劑(交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡(luò)(例如 Poly HEMA水凝膠)或親水性聚合物(例如PVA))中來制備光聚合物全息記錄媒體。隨后 將光響應(yīng)性混合物曝露于雷射光，且此舉使曝露區(qū)中粘合劑內(nèi)的單體聚合。該對雷射光的 曝露也產(chǎn)生條紋且記錄曝露區(qū)中的全息圖。然而，光聚合物全息記錄媒體(粘合劑與單體) 的未曝露區(qū)并不穩(wěn)定。未曝露區(qū)中的單體傾向于隨機(jī)聚合，此可能造成不良的繞射效率及 非所欲的波長變化。此外，未曝露區(qū)中單體及粘合劑的相分離進(jìn)一步使光聚合物全息記錄 媒體的全息特性復(fù)雜化。除以光聚合物為基的記錄媒體的該非所欲特性以外，該等媒體中 也難以記錄多個(gè)全息影像。因此，以光聚合物為基的記錄媒體通常不適用于感應(yīng)器。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之一具體實(shí)例是關(guān)于一種全息感應(yīng)器，其包含(a)包含聚合物基質(zhì)的全息 記錄媒體，及(b)至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的全息影像，其中繞射條 紋包含包括環(huán)狀橋的二聚結(jié)構(gòu)。全息記錄媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于全息記錄媒體。全息記錄媒體包含(a)聚合物基質(zhì)， 及(b)復(fù)數(shù)個(gè)可二聚化學(xué)基團(tuán)，其中(i)可二聚化學(xué)基團(tuán)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而 二聚，且(ii)可二聚化學(xué)基團(tuán)以一定密度分布在整個(gè)聚合物基質(zhì)中以足以允許(1)通過使 可二聚化學(xué)基團(tuán)的一部分二聚而記錄全息圖及( 在聚合物基質(zhì)響應(yīng)外在刺激的存在之 后偵測該全息圖的光學(xué)特性變化。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種偵測外在刺激的存在的方法。該方法包含響應(yīng)外 在刺激改變二聚結(jié)構(gòu)相對于彼此及相對于可二聚化學(xué)基團(tuán)的相對空間位置以提供可觀察 全息影像或可觀察的全息影像變化，可觀察全息影像的存在或變化表明外在刺激的存在。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種記錄全息影像的方法。該方法包含控制(1)通過 光環(huán)加成形成二聚結(jié)構(gòu)的可二聚化學(xué)基團(tuán)的二聚分率，及(2)保持該等二聚結(jié)構(gòu)相對于彼 此及相對于未二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)的空間位置，以記錄全息影像且在隨后外在刺激存在 時(shí)實(shí)現(xiàn)所記錄全息影像的受控可觀察響應(yīng)。受控可觀察響應(yīng)通常為輸出信號。舉例而言， 受控可觀察響應(yīng)可為所記錄全息影像以受控方式的再現(xiàn)波長(r印lay wavelength)變化， 例如在外在刺激存在下朝向較長波長變化。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種記錄全息影像的方法，該方法包含(a)響應(yīng)顯現(xiàn)該全息影像的光子使可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加成二聚以形成二聚結(jié)構(gòu)，(b)保持該等 二聚結(jié)構(gòu)相對于彼此及相對于未二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)的空間位置，而以一定方式保持所 記錄的全息影像以在隨后外在刺激存在時(shí)，實(shí)現(xiàn)所記錄全息影像隨二聚及保持變化的受控 可觀察回應(yīng)。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種記錄全息影像的方法，該方法包含(a)保持可 二聚化學(xué)基團(tuán)及二聚結(jié)構(gòu)的空間位置，其中可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加成形成二聚結(jié)構(gòu)； 及(b)響應(yīng)顯現(xiàn)該全息影像的光子使可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加成二聚以形成二聚結(jié)構(gòu) 而保持所記錄的全息影像，同時(shí)(c)在隨后外在刺激存在時(shí)實(shí)現(xiàn)所記錄全息影像隨二聚及 保持變化的受控可觀察響應(yīng)。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種偵測外在刺激的存在的方法。該方法包含(1)提 供一種全息感應(yīng)器及( 偵測至少一個(gè)由該全息感應(yīng)器提供的輸出信號的存在，從而偵測 外在刺激的存在。全息感應(yīng)器包括(a)具有聚合物基質(zhì)的全息記錄媒體及(b)至少一個(gè) 在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的全息影像，其中繞射條紋包含包括環(huán)狀橋的二聚結(jié) 構(gòu)。全息記錄媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種制造全息感應(yīng)器的方法。該方法包含在全息記錄 媒體中將至少一個(gè)全息影像記錄為繞射條紋，該全息記錄媒體包括(i)聚合物基質(zhì)及(ii) 復(fù)數(shù)個(gè)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)；其中繞射條紋包含復(fù)數(shù) 個(gè)包括環(huán)狀橋的二聚結(jié)構(gòu)，且其中全息記錄媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
本發(fā)明之具體實(shí)例還關(guān)于通過上述方法中的任一種來制備的全息感應(yīng)器。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種全息記錄媒體，其包含聚合物基質(zhì)及通過經(jīng)由光 環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的化學(xué)基團(tuán)。全息記錄媒體的物理或化學(xué)特性響應(yīng)外在刺激而變 化。該全息記錄媒體提供優(yōu)于以光聚合物為基的媒體的優(yōu)點(diǎn)，以光聚合物為基的媒體系依 賴于光聚合來誘發(fā)折射率調(diào)節(jié)。相比之下，本發(fā)明的該具體實(shí)例中的全息記錄媒體中的折 射率調(diào)節(jié)由光環(huán)加成誘發(fā)。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種全息感應(yīng)器，其包含全息記錄媒體及至少一個(gè)在 該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的影像。繞射條紋包含包括環(huán)狀橋的二聚化學(xué)基團(tuán)。全 息記錄媒體通過產(chǎn)生至少一個(gè)讀出信號而響應(yīng)外在刺激。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種偵測外在刺激的方法，其包含向包含全息記錄媒 體及至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的影像的全息感應(yīng)器施加外在刺激，其 中繞射條紋包含包括環(huán)狀橋的二聚化學(xué)基團(tuán)，且全息記錄媒體通過產(chǎn)生至少一個(gè)讀出信號 而響應(yīng)外在刺激；及偵測至少一個(gè)讀出信號。
本發(fā)明之一具體實(shí)例還關(guān)于一種制造全息感應(yīng)器的方法，其包含(a)制造或提供 一種全息記錄媒體，其包含(i)聚合物基質(zhì)及(ii)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的 化學(xué)基團(tuán)；及(b)在該全息記錄媒體中將至少一個(gè)影像記錄為繞射條紋。繞射條紋包含包 括環(huán)狀橋的二聚化學(xué)基團(tuán)。全息記錄媒體通過產(chǎn)生至少一個(gè)讀出信號而響應(yīng)外在刺激。
本發(fā)明之具體實(shí)例之全息記錄媒體具有諸多優(yōu)點(diǎn)。相對于以鹵化銀為基的及其它 類型全息記錄媒體而言，其制造過程得以簡化，因?yàn)榭扇コ龑y粒子擴(kuò)散于聚合物基質(zhì)中 的步驟。通過選擇聚合物基質(zhì)的材料及可二聚化學(xué)基團(tuán)，本發(fā)明記錄媒體的具體實(shí)例及包含其的感應(yīng)器可經(jīng)最佳化以用于各種領(lǐng)域，諸如醫(yī)學(xué)診斷及監(jiān)視(例如免疫診斷、葡萄糖 監(jiān)視)及安全應(yīng)用。此外，光環(huán)加成反應(yīng)不僅可用于產(chǎn)生干涉圖案條紋，且可用于產(chǎn)生交聯(lián) 聚合物基質(zhì)，例如水凝膠。此因?yàn)樵试S在一步方法中產(chǎn)生全息感應(yīng)器而進(jìn)一步簡化了制造 方法。此外，使用本發(fā)明具體實(shí)例的全息記錄媒體記錄的全息圖具有優(yōu)良繞射效率。


前述將可從以下如附圖中所例示的本發(fā)明例示性具體實(shí)例的更詳細(xì)說明而明白， 附圖中相同參考符號在不同的視圖中是指相同組件。附圖不必然按比例繪制，反而，其重點(diǎn) 在于說明本發(fā)明的具體實(shí)例。
圖1為展示全息感應(yīng)器在曝露于具有不同PH值的液體時(shí)再現(xiàn)波長變化的量測結(jié) 果的曲線，該全息感應(yīng)器包含記錄于本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例的全息記錄媒體中的全息條 紋。響應(yīng)1. 5單位的PH變化(pH 6至PH 7. 5)，所記錄全息圖的再現(xiàn)波長變化149nm。
圖2展示在本發(fā)明的一些具體實(shí)例的全息記錄媒體中制備及記錄條紋的方法。
圖3展示各種葡萄糖濃度對葡萄糖響應(yīng)性光聚合物全息圖的再現(xiàn)波長的效應(yīng)的 量測結(jié)果的曲線。
圖4為展示在本發(fā)明之一具體實(shí)例的全息記錄媒體中記錄條紋而同時(shí)將全息記 錄媒體固化的方法的圖。
圖5為制備光聚合物全息圖的不包括殘余可二聚基團(tuán)后固化的方法(左)與本發(fā) 明之一具體實(shí)例的制備光聚合物全息圖的包括殘余可二聚基團(tuán)后固化的方法(右)的對比 示意圖。
圖6為說明可用于制造本發(fā)明之一具體實(shí)例的全息記錄媒體的例示性制造方法 的圖。
圖7為另一說明可用于制造本發(fā)明之一具體實(shí)例的全息記錄媒體的例示性制造 方法的圖。
圖8為在全息記錄媒體中使用雷射記錄全息影像以制備本發(fā)明之一具體實(shí)例的 全息感應(yīng)器的示意圖，其展示本發(fā)明之一具體實(shí)例的聚合物基質(zhì)中由于二聚所產(chǎn)生的化學(xué) 變化，及展示該全息感應(yīng)器通過提供受控可觀察響應(yīng)而在偵測外在刺激中的應(yīng)用。
發(fā)明詳細(xì)說明
以下為本發(fā)明的例示性具體實(shí)例的描述。
除非另有所述，否則如本文所用的術(shù)語「烷基」包括直鏈或支鏈飽和單價(jià)烴， 通常為C1-C20，較佳為Cl-ClO或C1-C6。烷基的實(shí)例包括(但不限于)甲基、乙基、丙 基、異丙基及叔丁基。經(jīng)取代的烷基的合適取代基包括-OH、-SH、鹵素、氰基、硝基、胺 基、-C00H、-COX(其中 X = Cl、Br、I)、C1-C3 烷基、C1-C3 鹵烷基、C1-C3 烷氧基、C1-C3 鹵 烷氧基或C1-C3烷基硫基、或-(CH2)P-(CH2)q-C(O)OH,其中ρ及q獨(dú)立地為1至10的整數(shù)。
如本文所用的術(shù)語「環(huán)烷基」為非芳族飽和碳環(huán)部分。環(huán)烷基的實(shí)例包括(但不 限于)環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基及環(huán)庚基。環(huán)烷基的合適取代基如上對于烷基所定 義。
如本文所用的術(shù)語「烴環(huán)」為通常具有四至八員、較佳五至六員的碳環(huán)系統(tǒng)，其中 一個(gè)或多個(gè)鍵視情況不飽和。
如本文所用的「二烷基」或「亞烴基」為具有結(jié)構(gòu)式-(CRkR1)m-的一部分，其中& 及札可各自獨(dú)立地為氫或上述視情況經(jīng)取代的烷基中的任一者，且m為大于或等于1的整數(shù)。
如本文所用的術(shù)語「烷氧基」意謂「烷基-0-」基團(tuán)，其中烷基如上所定義。
如本文所用的術(shù)語「芳基」是指碳環(huán)芳族基。芳基的實(shí)例包括(但不限于)苯基及萘基。
如本文所用的術(shù)語「芳基氧基」意謂「芳基-0-」基團(tuán)，其中芳基如上所定義。
術(shù)語「非芳族雜環(huán)」是指通常具有四至八員、較佳五至六員的非芳族碳環(huán)系統(tǒng)，其 中一個(gè)或多個(gè)環(huán)碳、較佳一個(gè)至四個(gè)環(huán)碳各自經(jīng)諸如N、0或S的雜原子置換。非芳族雜環(huán) 可視情況不飽和。非芳族雜環(huán)的實(shí)例包括3-四氫呋喃基、2-四氫吡喃基、3-四氫吡喃基、 4-四氫吡喃基、[1,3]-二氧雜環(huán)戊烷基、[1,3]-二硫雜環(huán)戊烷基、[1,3]-二氧雜環(huán)己烷基、 2-四氫噻吩基、3-四氫噻吩基、2-嗎啉基、3-嗎啉基、4-嗎啉基、2-硫代嗎啉基、3-硫代嗎 啉基、4-硫代嗎啉基、1-吡咯烷基、2-吡咯烷基、3-吡咯烷基、1-哌嗪基、2-哌嗪基、1-哌啶 基、2-哌啶基、3-哌啶基、4-哌啶基、4-噻唑烷基、二唑酮基、N取代的二唑酮基及酞甲內(nèi)酰 基(phthalimidinyl)。
如本文所用的胺基可為一級(-NH2)、二級(-Mffix)或三級(-NRxRy)，其中艮及民可 為上述視情況經(jīng)取代的烷基中的任一者。
非芳族雜環(huán)基可經(jīng)C連接或N連接(若該連接為可能的)。舉例而言，衍生自吡咯 的基團(tuán)可為吡咯-1-基(N連接)或吡咯-3-基(C連接)。
如本文所用的「PEG」是指聚(乙二醇)，較佳具有彡12000Da的平均分子量。
如本文所用的「NHS」及「磺酸基-NHS」分別指N-羥基丁二酰亞胺及磺酸基_N_羥 基丁二酰亞胺。
芳基、雜芳基或非芳族雜環(huán)基的合適取代基為彼等不會實(shí)質(zhì)上干擾所揭示化合物 的活性的取代基?？纱嬖谝粋€(gè)或多個(gè)取代基，其可相同或不同。芳基、雜芳基或非芳族雜環(huán) 基中可取代碳原子的合適取代基的實(shí)例包括-0H、鹵素(-F、-Cl、-Br及-I)、-R'、鹵烷基、_ OR' ,-CH2R'、-CH2OR' ,-CH2CH2OR'、-CH2OC (O)R'、-0-C0R'、-COR'、-SR'、-SCH2R'、-CH 2SR' ,-SOR' ,-SO2R'、-CN、-NO2、-C00H、-S03H、-NH2、-NHR'、-N(R' )2、-C00R'、-CH2COOR' ,-CH2 CH2COOR'、-CH0、-C0NH2、-C0NHR'、-C0N(R' )2、-NHC0R' ,-NR' COR'、-NHCONH2、-NHCONR' Η,-Ν HCON(R' )2、-NR' CONH2、-NR' CONR' H、_NR' CON(R' )-C(= NH)-NH2,-C(= NH)-NHR'、-C(= NH)-N(R' )2、-C( = NR' )-NH2, -C( = NR' )-NHR'、-C( = NR' )-N(R' )2、_NH_C(= NH)-NH2、-NH-C( = NH)-NHR'、-NH-C( = NH)-N(R' )2、-NH-C( = NR' )-NH2、-NH-C(= NR ' )-NHR ' , -NH-C( = NR ' )_N(R ‘ )2、-NR ' H-C( = NH)-NH2, -NR ' _C(= NH)-NHR '、-NR ' _C( = NH)_N(R ‘ )2、-NR ' _C( = NR ' )_NH2、_NR ' _C(= NR' )-NHR' ,-NR' -C( = NR' )_N(R' )-SO2NH2,-SO2NHR'、-SO2NR' 2、-SH、_S0kR' (k 為0、1或幻及-NH-C( = NH)-NH2。各R'獨(dú)立地為烷基。側(cè)氧基(C = 0)及硫代基(C = S)也是非芳族雜環(huán)的合適取代基。
非芳族雜環(huán)基或雜芳基的氮上的合適取代基包括-R"、-N(R〃)2、-C(O) R “ , -CO2R “、-C(O)C(O)R “、-C(0)CH2C(0)R “ , -SO2R “ , -SO2N(R “ )2、_C( = S) N(R" )2、-C( = NH)-N(R〃 )2及_殿〃 SO2R"。R"為氫、烷基或烷氧基。
芳基、雜芳基或非芳族雜環(huán)基中可取代碳原子的合適取代基的其它實(shí)例包括(但 不限于)-OH、鹵素(-F、-Cl、-Br 及-I)、-R、-OR、-CH2R, -CH2OR 及-CH2CH2OR0 各 R 獨(dú)立地 為燒基。
詞語「環(huán)加成」為技術(shù)術(shù)語，其是指周環(huán)性化學(xué)反應(yīng)，其中失去至少兩個(gè)π鍵且獲 得至少兩個(gè)σ鍵，所得反應(yīng)為環(huán)化反應(yīng)。(參見(例如)「March' s Advanced Organic Chemistry], Μ. B. Smith 及 J. March，第 5 版，第 1062-1093 頁)。
如本文所用的「環(huán)狀橋」是指如上所定義的通過環(huán)加成反應(yīng)來形成的「烴環(huán)」或 「非芳族雜環(huán)」。舉例而言，如方法1所示，兩個(gè)不飽和環(huán)可經(jīng)由產(chǎn)生環(huán)丁烷橋的環(huán)加成反應(yīng) 而二聚。也可使用光敏劑來觸發(fā)光環(huán)加成反應(yīng)。在合適光敏劑存在下，光環(huán)加成反應(yīng)可經(jīng)調(diào) 諧而在不同波長下進(jìn)行。舉例而言，二甲基順丁烯二酰亞胺的UV吸收處于270-300nm的區(qū) 域中。因此，二甲基順丁烯二酰亞胺基的環(huán)加成需要發(fā)射最大值在深UV中的光源。然而， 在合適噻噸酮存在下，該環(huán)加成反應(yīng)可朝近UV(360-430nm)增敏。
權(quán)利要求
1.一種全息感應(yīng)器，其包含(a)包含聚合物基質(zhì)的全息記錄媒體；及(b)至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的全息影像，其中該繞射條紋包含 一種包括環(huán)狀橋的二聚結(jié)構(gòu)；且其中該全息記錄媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
2.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該全息記錄媒體的物理或化學(xué)特性響應(yīng)外在 刺激而變化。
3.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該輸出信號為光信號。
4.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該二聚結(jié)構(gòu)交聯(lián)該聚合物基質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)除經(jīng)由為該繞射條紋的一部分 的二聚結(jié)構(gòu)交聯(lián)以外，進(jìn)一步交聯(lián)。
6.如權(quán)利要求5所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)經(jīng)由不同于該二聚結(jié)構(gòu)的交聯(lián) 基團(tuán)隨機(jī)交聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)響應(yīng)外在刺激而膨脹。
8.如權(quán)利要求7所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激包含流體且該聚合物基質(zhì)在與該 流體接觸時(shí)通過膨脹而響應(yīng)。
9.如權(quán)利要求8所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激另外包含分析物，且膨脹度與該 流體中所存在的分析物的量相關(guān)。
10.如權(quán)利要求7所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激為包含質(zhì)子性物質(zhì)的流體，且該 聚合物基質(zhì)為親水性，或該外在刺激為包含非質(zhì)子性或非極性物質(zhì)的流體，且該聚合物基 質(zhì)為疏水性。
11.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)包含一種或多種選自由以下 組成的群的單體的聚合物或共聚物親水性單體、兩親性單體、溫度響應(yīng)性單體、PH響應(yīng)性 單體及疏水性單體。
12.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋共價(jià)鍵結(jié)至該聚合物基質(zhì)。
13.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)與為該繞射條紋的一部分的 二聚結(jié)構(gòu)不形成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)。
14.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含(i)具有相對較低密度的二 聚結(jié)構(gòu)的暗條紋，及(ii)與相對較高密度的二聚結(jié)構(gòu)相關(guān)的亮條紋。
15.如權(quán)利要求14所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)以與該亮條紋中相比該暗條 紋中較高程度的膨脹而響應(yīng)外在刺激，引起該全息記錄媒體中所記錄的該全息影像的重現(xiàn) 波長發(fā)生變化。
16.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、水、氣 體、蒸氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、PH、電磁 波、磁場、電場、電離輻射、質(zhì)子性物質(zhì)、非質(zhì)子性物質(zhì)、流體及包含分析物的流體。
17.如權(quán)利要求16所述的全息感應(yīng)器，其中該輸出信號選自該全息記錄媒體中所記錄 的至少一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出 現(xiàn)及該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的消失。
18.如權(quán)利要求17所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激選自濕度、酸度、金屬離子及包含單醣、雙醣或多醣的液體，且該輸出信號選自該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息 影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出現(xiàn)及該全息記錄 媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的消失。
19.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)包含明膠或以下一種或多種 的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N, N- 二甲基 丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、N-異 丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、乙二醇二甲 基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲 基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲基-N42-甲基 丙烯酰氧基乙基)銨)。
20.如權(quán)利要求19所述的全息感應(yīng)器，其中該環(huán)狀橋?yàn)榄h(huán)丁基。
21.如權(quán)利要求20所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含以下一種或多種的二聚 物桂皮?；?、查耳酮、蒽、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺或其衍生物。
22.如權(quán)利要求21所述的全息感應(yīng)器，其中該干涉條紋包含由下式表示的二聚物
23.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)共價(jià)鍵結(jié)至該聚合物基 質(zhì)，且該聚合物基質(zhì)包含含有該可二聚化學(xué)基團(tuán)的第一化合物及選自由以下組成的群的第 二化合物的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N， N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰 胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N, N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、 乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲 基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
24.如權(quán)利要求23所述的全息感應(yīng)器，其中該環(huán)狀橋?yàn)榄h(huán)丁基。
25.如權(quán)利要求M所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含桂皮?；?、查耳酮、蒽、香 豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺或其衍生物的二聚結(jié)構(gòu)。
26.如權(quán)利要求25所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含由下式表示的二聚結(jié)構(gòu)
27.如權(quán)利要求沈所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為氫、鹵素，各自視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基或 C3-C6環(huán)烷基；R' 3為直鏈或支鏈C1-C6 二烷基或C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙 二醇)；R4> R5及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
28.如權(quán)利要求27所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且R' 3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或- (PEG)分子量^ ■。-。
29.如權(quán)利要求觀所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含由下式表示的二聚物
30.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其另外包括支撐層。
31.如權(quán)利要求30所述的全息感應(yīng)器，其中該支撐層為三乙酸纖維素(TAC)膜或聚對 苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
32.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)(a)經(jīng)由為該繞射條紋的一部 分的二聚結(jié)構(gòu)交聯(lián)；(b)經(jīng)由并非因記錄該至少一個(gè)全息影像而形成的二聚結(jié)構(gòu)交聯(lián)；及 (c)經(jīng)由除(b)的二聚結(jié)構(gòu)以外的其它結(jié)構(gòu)隨機(jī)交聯(lián)。
33.如權(quán)利要求1至32中任一所述的全息感應(yīng)器，其中該全息感應(yīng)器在該聚合物基質(zhì) 不膨脹時(shí)在可見光譜范圍中展現(xiàn)干燥影像，其中該干燥影像對應(yīng)于該至少一個(gè)所記錄全息 影像。
34.如權(quán)利要求33所述的全息感應(yīng)器，其中該全息感應(yīng)器在該聚合物基質(zhì)響應(yīng)該外在 刺激而膨脹時(shí)展現(xiàn)該干燥影像的再現(xiàn)波長的變化。
35.如權(quán)利要求1所述的全息感應(yīng)器，其另外包含復(fù)數(shù)個(gè)包括環(huán)狀橋的官能二聚結(jié)構(gòu)， 該官能二聚結(jié)構(gòu)是通過使與該聚合物基質(zhì)共價(jià)連接的第一可二聚化學(xué)基團(tuán)與式D-FG的加 合物經(jīng)由光環(huán)加成二聚而形成，其中D為第二可二聚化學(xué)基團(tuán)且re為官能基賦予基團(tuán)。
36.如權(quán)利要求35所述的全息感應(yīng)器，其中該第一可二聚化學(xué)基團(tuán)與該第二可二聚化 學(xué)基團(tuán)相同。
37.如權(quán)利要求36所述的全息感應(yīng)器，其中該二聚結(jié)構(gòu)由可二聚化學(xué)基團(tuán)在記錄該至 少一個(gè)全息影像時(shí)形成，且該可二聚化學(xué)基團(tuán)，該第一可二聚化學(xué)基團(tuán)及該第二可二聚化 學(xué)基團(tuán)相同。
38.如權(quán)利要求35所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)分布在整個(gè)該聚合物基質(zhì)中。
39.如權(quán)利要求38所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)隨機(jī)地分布在整個(gè)該聚合 物基質(zhì)中。
40.如權(quán)利要求35所述的全息感應(yīng)器，其中re為配位基、抗體、酶、蛋白質(zhì)、螯合劑、受 體、刺激響應(yīng)性寡聚物或刺激響應(yīng)性聚合物。
41.如權(quán)利要求40所述的全息感應(yīng)器，其中re為苯基硼酸。
42.如權(quán)利要求40所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)式(VIII)表示
43.如權(quán)利要求42所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)式(VIIb)表示
44.如權(quán)利要求42或43所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為氫、鹵素，各自視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基或 C3-C6環(huán)烷基；R' 3為直鏈或支鏈C1-C6 二烷基或C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙 二醇)；且R4> R5及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
45.如權(quán)利要求42或43所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且分子量< 12000_R' 3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或-(PEG)
46.如權(quán)利要求45所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)式(VIIc)表示
47.如權(quán)利要求46所述的全息感應(yīng)器，其中TO為配位基、抗體、酶、蛋白質(zhì)、螯合劑、受 體、刺激響應(yīng)性寡聚物或刺激響應(yīng)性聚合物。
48.如權(quán)利要求46所述的全息感應(yīng)器，其中TO為苯基硼酸或雙硼酸。6
49.如權(quán)利要求35至48中任一項(xiàng)所述的全息感應(yīng)器，其中TO由結(jié)構(gòu)式(IXa)或(DCb)
50.如權(quán)利要求49所述的全息感應(yīng)器，其中re由以下結(jié)構(gòu)式表示
51.如權(quán)利要求35至39中任一項(xiàng)所述的全息感應(yīng)器，其中該官能二聚結(jié)構(gòu)包含由結(jié)構(gòu) 式⑴表示的次結(jié)構(gòu)
52.如權(quán)利要求1至51中任一項(xiàng)所述的全息感應(yīng)器，其中該全息記錄媒體另外包含復(fù) 數(shù)個(gè)共價(jià)鍵結(jié)至該聚合物基質(zhì)的受體基團(tuán)。
53.如權(quán)利要求52所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)包含通過共聚合包含該受體 基團(tuán)的單體、包含可二聚化學(xué)基團(tuán)的單體及一種或多種選自由以下組成的群的化合物而制 備的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N，N- 二甲 基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、N-異 丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲 基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲基-N42-甲基 丙烯酰氧基乙基)銨)。
54.如權(quán)利要求53所述的全息感應(yīng)器，其中該受體基團(tuán)為3-丙烯酰胺基苯基硼酸。
55.一種全息記錄媒體，其包含(a)聚合物基質(zhì)；及(b)復(fù)數(shù)個(gè)可二聚化學(xué)基團(tuán)；其中(i)該可二聚化學(xué)基團(tuán)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚；且( )該可二聚化學(xué)基團(tuán)以一定密度分布在整個(gè)該聚合物基質(zhì)中，以足以允許(1)通過 使該可二聚化學(xué)基團(tuán)的一部分二聚而記錄全息圖及( 在該聚合物基質(zhì)響應(yīng)外在刺激的 存在后偵測該全息圖的光學(xué)特性的變化。
56.如權(quán)利要求55所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)經(jīng)交聯(lián)。
57.如權(quán)利要求55所述的全息記錄媒體，其中該全息記錄媒體的物理或化學(xué)特性響應(yīng) 外在刺激而變化。
58.如權(quán)利要求55所述的全息記錄媒體，其中該外在刺激包含流體且該聚合物基質(zhì)在 與該流體接觸時(shí)通過膨脹而回應(yīng)。
59.如權(quán)利要求58所述的全息記錄媒體，其中該外在刺激另外包含分析物，且膨脹度 與該流體中所存在的分析物的量相關(guān)。
60.如權(quán)利要求55所述的全息記錄媒體，其中該光學(xué)特性變化為該全息圖的再現(xiàn)波長 的變化。
61.如權(quán)利要求55所述的全息記錄媒體，其中該可二聚基團(tuán)共價(jià)鍵結(jié)至該聚合物基質(zhì) 作為側(cè)基。
62.如權(quán)利要求61所述的全息記錄媒體，其中該外在刺激為包含質(zhì)子性物質(zhì)的流體， 且該聚合物基質(zhì)為親水性，或該外在刺激為包含非質(zhì)子性或非極性物質(zhì)的流體，且該聚合 物基質(zhì)為疏水性。
63.如權(quán)利要求62所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含一種或多種選自由以 下組成的群的單體的聚合物或共聚物親水性單體、兩親性單體、溫度響應(yīng)性單體、PH響應(yīng) 性單體及疏水性單體。
64.如權(quán)利要求61所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)經(jīng)隨機(jī)交聯(lián)。
65.如權(quán)利要求61所述的全息記錄媒體，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、 水、氣體、蒸氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、 PH、電磁波、磁場、電場、電離輻射、質(zhì)子性物質(zhì)、非質(zhì)子性物質(zhì)、流體及包含分析物的流體。
66.如權(quán)利要求55至65中任一項(xiàng)所述的全息記錄媒體，其中該環(huán)狀橋?yàn)榄h(huán)丁基。
67.如權(quán)利要求66所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含明膠，或該聚合物基 質(zhì)包含以下一種或多種的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙 酯(HPMA)、N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙 烯酯、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N, N-亞甲基雙丙烯 酰胺(BIS)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基 丙烯酸的鈉鹽、2_( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
68.如權(quán)利要求67所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)選自由桂皮?；?、查 耳酮、蒽、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺及其衍生物組成的群。
69.如權(quán)利要求66所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)由以下結(jié)構(gòu)式所表示 的化合物提供其中
70.如權(quán)利要求66所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)由結(jié)構(gòu)式(II)所表示 的結(jié)構(gòu)提供
71.如權(quán)利要求70所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含(羥基乙基)甲基丙 烯酸酯(HEMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)及甲基丙烯酸(MAA)的聚合物。
72.如權(quán)利要求71所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為各自視情況經(jīng)-0H、-NRbRe或鹵素取代的Cl-ClO烷基或C3-C6環(huán)燒基；R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基，C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二 醇)；R4及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
73.如權(quán)利要求72所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且 R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二醇)。
74.如權(quán)利要求73所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)由下式所表示的化合 物提供
75.如權(quán)利要求66所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)共價(jià)鍵結(jié)至該聚合物 基質(zhì)且該聚合物基質(zhì)包含含有該可二聚化學(xué)基團(tuán)的第一化合物及選自由以下組成的群的 第二化合物的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、 N，N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯 酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、 乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的 鈉鹽、2-( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲 基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
76.如權(quán)利要求75所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)選自由桂皮?；?、查 耳酮、蒽、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺及其衍生物組成的群。
77.如權(quán)利要求76所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)由以下結(jié)構(gòu)式表示
78.如權(quán)利要求75所述的全息記錄媒體，其中該第一化合物由結(jié)構(gòu)式(II)表示
79.如權(quán)利要求78所述的全息記錄媒體，其中該第二化合物為(羥基乙基)甲基丙烯 酸酯(HEMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)及甲基丙烯酸(MAA)。
80.如權(quán)利要求79所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為各自視情況經(jīng)-0H、-NRbRe或鹵素取代的Cl-ClO烷基或C3-C6環(huán)燒基；R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基，C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二 醇)；R4及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
81.如權(quán)利要求80所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且 R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二醇)。
82.如權(quán)利要求81所述的全息記錄媒體，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)由下式所表示的化合物提供
83.如權(quán)利要求66所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含由以下結(jié)構(gòu)式(IIa) 表示的結(jié)構(gòu)其中R ‘ 3為直鏈或支鏈C1-C20 二烷基或C3-C10環(huán)狀二烷基，其中該Cl-ClO 二 烷基或C3-C10環(huán)狀二烷基的一個(gè)或多個(gè)碳原子視情況經(jīng)氮或氧置換，或R' 3 為-C
84.如權(quán)利要求83所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為各自視情況經(jīng)-0H、-NRbRe或鹵素取代的Cl-ClO烷基或C3-C6環(huán)燒基；R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基，C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二 醇)；R4及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
85.如權(quán)利要求84所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且 R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二醇)。
86.如權(quán)利要求85所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含由以下結(jié)構(gòu)式(IIIa) 表示的結(jié)構(gòu)
87.一種偵測外在刺激的存在的方法，該方法包含響應(yīng)該外在刺激改變二聚結(jié)構(gòu)相對于彼此及相對于可二聚化學(xué)基團(tuán)的空間位置以提 供可觀察全息影像或可觀察的全息影像變化，該可觀察全息影像的存在或變化表明該外在 刺激的存在。
88.如權(quán)利要求87所述的方法，其另外包含在光譜中偵測該可觀察的全息影像。
89.如權(quán)利要求87所述的方法，其中該二聚結(jié)構(gòu)及可二聚化學(xué)基團(tuán)為對應(yīng)于所記錄全 息影像的繞射條紋的一部分。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其中該所記錄的全息影像與該可觀察的全息影像不同。
91.如權(quán)利要求90所述的方法，其中該所記錄的全息影像與該可觀察的全息影像的再 現(xiàn)波長不同。
92.一種記錄全息影像的方法，該方法包含控制(i)通過光環(huán)加成形成二聚結(jié)構(gòu)的可二聚化學(xué)基團(tuán)的二聚分率，及(ii)保持該二 聚結(jié)構(gòu)相對于彼此及相對于未二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)的空間位置，以記錄該全息影像且在 隨后外在刺激存在時(shí)實(shí)現(xiàn)所記錄全息影像的受控可觀察響應(yīng)。
93.一種記錄全息影像的方法，該方法包含響應(yīng)顯現(xiàn)該全息影像的光子使可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加成二聚以形成二聚結(jié)構(gòu)；及 保持該二聚結(jié)構(gòu)相對于彼此及相對于未二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)之空間位置， 而以一定方式保持所記錄的全息影像以在隨后外在刺激存在時(shí)實(shí)現(xiàn)該所記錄全息影 像隨該二聚及保持變化的受控可觀察響應(yīng)。
94.一種記錄全息影像的方法，該方法包含(a)保持可二聚化學(xué)基團(tuán)及二聚結(jié)構(gòu)的空間位置，其中該可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加 成形成二聚結(jié)構(gòu)；及(b)響應(yīng)顯現(xiàn)該全息影像的光子使該可二聚化學(xué)基團(tuán)經(jīng)由光環(huán)加成二聚以形成二聚結(jié) 構(gòu)，以保持所記錄的全息影像，同時(shí)(c)在隨后外在刺激存在時(shí)實(shí)現(xiàn)該所記錄全息影像隨該二聚及保持變化的受控可觀察 響應(yīng)。
95.一種偵測外在刺激的存在的方法，其包含 (1)提供全息感應(yīng)器，其包括(a)包含聚合物基質(zhì)的全息記錄媒體；及(b)至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的全息影像，其中該繞射條紋包含一種包括環(huán)狀橋的二聚結(jié)構(gòu)；且其中該全息記錄媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激；及(2)偵測該至少一個(gè)輸出信號的存在以偵測該外在刺激的存在。
96.如權(quán)利要求95所述的方法，其中該外在刺激為包含分析物的流體且其中提供該全 息感應(yīng)器包含使該全息記錄媒體膨脹。
97.如權(quán)利要求96所述的方法，其中該全息記錄媒體的膨脹取決于該流體中該分析物 的濃度。
98.如權(quán)利要求96至97中任一項(xiàng)所述的方法，其中該流體為液體。
99.如權(quán)利要求95所述的方法，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、水、氣體、蒸 氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、PH、電磁波、磁 場、電場、電離輻射、質(zhì)子性物質(zhì)、非質(zhì)子性物質(zhì)、流體及包含分析物的流體。
100.如權(quán)利要求99所述的方法，其中該輸出信號隨該全息記錄媒體中所記錄的至少 一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出現(xiàn)或該 全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的消失而變化。
101.如權(quán)利要求95所述的方法，其中該全息感應(yīng)器為如權(quán)利要求1至M中任一項(xiàng)所 述的全息感應(yīng)器。
102.一種制造全息感應(yīng)器的方法，其包含將至少一個(gè)全息影像在全息記錄媒體中記錄為繞射條紋，該全息記錄媒體包括(i)聚合物基質(zhì)；及( )復(fù)數(shù)個(gè)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的可二聚化學(xué)基團(tuán)；其中該繞射條紋包含復(fù)數(shù)個(gè)包括環(huán)狀橋的二聚結(jié)構(gòu)且該全息記錄媒體通過提供至少一個(gè) 輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
103.如權(quán)利要求102所述的方法，其另外包含制備全息記錄媒體。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中制備該全息記錄媒體包含(a)提供包含該可二聚化學(xué)基團(tuán)的單體、交聯(lián)單體及光敏劑的混合物；(b)將該混合物涂布于基板上；及(c)通過使該混合物熱固化形成包含可二聚化學(xué)基團(tuán)的交聯(lián)聚合物基質(zhì)而在該基板上 形成記錄層。
105.如權(quán)利要求103所述的方法，其中制備該全息記錄媒體包含(a)提供包含該可二聚化學(xué)基團(tuán)的聚合物；(b)將該混合物涂布于基板上；及(c)通過使該可二聚基團(tuán)部分且均勻地光交聯(lián)形成包含未反應(yīng)的可二聚化學(xué)基團(tuán)及光 弓I發(fā)劑的交聯(lián)聚合物基質(zhì)而在該基板上形成記錄層。
106.如權(quán)利要求102所述的方法，其中該全息記錄媒體在記錄該至少一個(gè)全息影像之 后包含未反應(yīng)的可二聚化學(xué)基團(tuán)，且該方法另外包含(c)使該聚合物基質(zhì)膨脹且施加光化 輻射以經(jīng)由光環(huán)加成使該未反應(yīng)的可二聚化學(xué)基團(tuán)中的一部分或全部二聚。
107.如權(quán)利要求106所述的方法，其中該全息感應(yīng)器在該全息感應(yīng)器的聚合物基質(zhì)不 膨脹時(shí)在光譜范圍中展現(xiàn)干燥影像，其中該干燥影像對應(yīng)于該至少一個(gè)所記錄全息影像。
108.如權(quán)利要求106所述的方法，其中在步驟(c)中在施加該光化輻射之前使該聚合物基質(zhì)膨脹至部分膨脹狀態(tài)。
109.如權(quán)利要求106所述的方法，其中該光化輻射為UV輻射。
110.如權(quán)利要求102所述的方法，其中該二聚結(jié)構(gòu)由該可二聚化學(xué)基團(tuán)在記錄該全息 影像時(shí)形成。
111.如權(quán)利要求102所述的方法，其中提供該全息記錄媒體包含在適合于使包含該可 二聚化學(xué)基團(tuán)的第一化合物及選自由以下組成的群的第二化合物聚合的條件下進(jìn)行聚合 以制備聚合物基質(zhì)甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N， N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰 胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、 乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸之 鈉鹽、2-( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲 基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
112.如權(quán)利要求102所述的方法，其中步驟(a)中所提供的該全息記錄媒體另外包括 光敏劑。
113.如權(quán)利要求102所述的方法，其中該全息記錄媒體在記錄該至少一個(gè)全息影像之 后包含未反應(yīng)的可二聚化學(xué)基團(tuán)，且該方法另外包含(d)使該未反應(yīng)的可二聚化學(xué)基團(tuán)與 式D-FG的加合物二聚，其中D為第二可二聚化學(xué)基團(tuán)且TO為官能基賦予基團(tuán)。
114.如權(quán)利要求102所述的方法，其中提供該全息記錄媒體包含(d)使可二聚化學(xué)基 團(tuán)與式D-FG的加合物二聚，其中D為第二可二聚化學(xué)基團(tuán)且TO為官能基賦予基團(tuán)。
115.如權(quán)利要求102所述的方法，其另外包含(d)使整個(gè)該聚合物基質(zhì)中的可二聚化 學(xué)基團(tuán)與式D-FG的加合物二聚，其中D為第二可二聚化學(xué)基團(tuán)且TO為官能基賦予基團(tuán)。
116.如權(quán)利要求114或115所述的方法，其中足夠數(shù)目的可二聚化學(xué)基團(tuán)未與該加合 物二聚以允許記錄該至少一個(gè)全息影像。
117.如權(quán)利要求102所述的方法，其中提供該全息記錄媒體包含在適合于使包含受 體基團(tuán)的單體、包含該可二聚化學(xué)基團(tuán)的單體及一種或多種選自由以下組成的群的化合 物共聚合的條件下進(jìn)行共聚合甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯 (HPMA)、N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯 酯、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N, N-亞甲基雙丙烯酰 胺(BIS)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙 烯酸的鈉鹽、2_( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N， N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
118.如權(quán)利要求117所述的方法，其中該受體基團(tuán)為3-丙烯酰胺基苯基硼酸。
119.如權(quán)利要求102所述的方法，其中記錄該至少一個(gè)全息影像的步驟(b)包含將該 全息記錄媒體曝露于使用雷射光產(chǎn)生的光學(xué)條紋，而同時(shí)將該全息記錄媒體曝露于UV輻 射。
120.如權(quán)利要求102至119中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(b)所記錄的該全息影像 是在235nm至650nm的波長下記錄。
121.—種全息感應(yīng)器，其是通過如權(quán)利要求102至120中任一項(xiàng)所述的方法所制備。
122.—種全息記錄媒體，其包含聚合物基質(zhì)，通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的化學(xué)基團(tuán)；且其中該全息記錄媒體的物理或化學(xué)特性響應(yīng)外在刺激而變化。
123.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、 水、氣體、蒸氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、 PH、電磁波、磁場、電場、電離輻射、質(zhì)子性物質(zhì)、非質(zhì)子性物質(zhì)、流體及包含分析物的流體。
124.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中響應(yīng)該外在刺激而變化的該物理或化 學(xué)特性為以下至少一種該記錄媒體的體積、該記錄媒體的尺寸、該記錄媒體的比質(zhì)量、該 記錄媒體的折射率及該二聚化學(xué)基團(tuán)的折射率。
125.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該環(huán)狀橋?yàn)榄h(huán)丁基。
126.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該化學(xué)基團(tuán)為以下一種或多種桂皮 酰基、查耳酮、蒽、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺及其衍生物。
127.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)為明膠或以下一種或多 種的聚合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N，N- 二甲 基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、N-異 丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、乙二醇二甲 基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲 基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲基-N42-甲基 丙烯酰氧基乙基)銨)。
128.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該化學(xué)基團(tuán)由以下結(jié)構(gòu)式所表示的化 合物提供其中R1及&各自獨(dú)立地為各自視情況經(jīng)-0H、-NRbRe或鹵素取代的Cl-ClO烷基、Cl-ClO烷 氧基、C3-C10環(huán)烷基、C6-C18芳基、C6-C18芳基氧基，或R1及&與其所連接的碳原子一起 形成飽和或不飽和五或六員烴或雜環(huán)，其中該Cl-ClO烷基、Cl-ClO烷氧基、C3-C10環(huán)烷基、 C6-C18芳基、C6-C18芳基氧基及烴或雜環(huán)各自視情況經(jīng)_0H、-NRbRc或鹵素取代；
129.如權(quán)利要求122所述的全息記錄媒體，其中該化學(xué)基團(tuán)由以下結(jié)構(gòu)式所表示的化 合物提供
130.如權(quán)利要求1 所述的全息記錄媒體，其中該聚合物基質(zhì)包含(羥基乙基)甲基 丙烯酸酯(HEMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)，或甲基丙烯酸(MAA)的聚合物。
131.如權(quán)利要求130所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為各自視情況經(jīng)-0H、-NRbRe或鹵素取代的Cl-ClO烷基或C3-C6環(huán)燒基；R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基，C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二 醇)；R4及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
132.如權(quán)利要求131所述的全息記錄媒體，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且 R3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙二醇)。
133.如權(quán)利要求132所述的全息記錄媒體，其中該化學(xué)基團(tuán)由下式所表示的化合物提
134.一種全息感應(yīng)器，其包含一個(gè)全息記錄媒體及至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的影像， 其中該繞射條紋包含一種包括環(huán)狀橋的二聚化合物；且 其中該全息記錄媒體通過產(chǎn)生至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
135.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、 水、氣體、蒸氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、PH、電磁波、磁場、電場、電離輻射、蛋白質(zhì)、核酸、多醣及微生物。
136.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其中該輸出信號選自該全息記錄媒體中所記 錄的至少一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的 出現(xiàn)及該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的消失。
137.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其中該外在刺激選自濕度、酸度及金屬離子， 且該輸出信號選自該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全 息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出現(xiàn)及該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全 息影像的消失。
138.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其中該全息記錄媒體另外包括選自明膠或以 下一種或多種的聚合物的聚合物基質(zhì)甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥 基丙酯(HPMA)、N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙 酸乙烯酯、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N, N-亞甲基雙 丙烯酰胺(BIS)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、 甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸 2-(N, N- 二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
139.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其中該環(huán)狀橋?yàn)榄h(huán)丁基。
140.如權(quán)利要求139所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含以下一種或多種的二聚 物桂皮?；⒉槎⑤?、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺或其衍生物。
141.如權(quán)利要求140所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含由下式表示的二聚物
142.如權(quán)利要求141所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含由下式表示的二聚物
143.如權(quán)利要求142所述的全息感應(yīng)器，其中該聚合物基質(zhì)選自以下一種或多種的聚 合物甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯(HPMA)、N, N- 二甲基丙烯 酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯酯、丙烯酰胺、N-異丙基 丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)、乙二醇二甲基丙 烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸的鈉鹽、2-( 二甲基胺 基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N，N-二甲基N-Q-甲基丙烯 酰氧基乙基)銨)。
144.如權(quán)利要求143所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為氫、鹵素，各自視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基或 C3-C6環(huán)烷基；R' 3為直鏈或支鏈C1-C6 二烷基或C3-C6環(huán)狀二烷基或平均分子量< 12000的聚(乙 二醇)；R4> R5及&各自獨(dú)立地為氫或C1-C6烷基。
145.如權(quán)利要求144所述的全息感應(yīng)器，其中R1及&各自獨(dú)立地為視情況經(jīng)-OH、-NRbRc或鹵素取代的C1-C6烷基；且R' 3為直鏈或支鏈Cl-ClO 二烷基或- (PEG)分子量≤12000-
146.如權(quán)利要求145所述的全息感應(yīng)器，其中該繞射條紋包含由下式表示的二聚物
147.如權(quán)利要求134所述的全息感應(yīng)器，其另外包括支撐層。
148.如權(quán)利要求147所述的全息感應(yīng)器，其中該支撐層為三乙酸纖維素(TAC)膜或聚 對苯二甲酸乙二酯(PET)膜。
149.一種偵測外在刺激的方法，其包含向包含全息記錄媒體及至少一個(gè)在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋的影像的全息 感應(yīng)器施加外在刺激，其中該繞射條紋包含一種包括環(huán)狀橋的二聚化合物，且該全息記錄 媒體通過提供至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激；及 偵測該至少一個(gè)輸出信號。
150.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該外在刺激為以下一種或多種濕度、水、氣體、 蒸氣、有機(jī)或無機(jī)溶劑、化學(xué)品、金屬離子、化學(xué)品的溶液或分散液、壓力、溫度、PH、電磁波、 磁場、電場、電離輻射、蛋白質(zhì)、核酸、多醣及微生物。
151.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該輸出信號選自該全息記錄媒體中所記錄的至 少一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出現(xiàn)及 該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的消失。
152.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該外在刺激選自濕度、酸度及金屬離子，且該輸 出信號選自該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像的重現(xiàn)波長的變化、該全息記錄 媒體中所記錄的另一個(gè)全息影像的出現(xiàn)及該全息記錄媒體中所記錄的至少一個(gè)全息影像 的消失。
153.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該全息記錄媒體另外包括選自明膠或以下一種 或多種的聚合物的聚合物基質(zhì)甲基丙烯酸2-羥基乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸2-羥基丙酯 (HPMA)、N，N- 二甲基丙烯酰胺(DMAA)、聚(乙二醇)單-甲基丙烯酸酯(PEGMA)、乙酸乙烯 酯、丙烯酰胺、N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、N, N-亞甲基雙丙烯酰 胺(BIS)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、2_丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙 烯酸的鈉鹽、2_( 二甲基胺基乙基)甲基丙烯酸酯(DMAEMA)、苯乙烯4-磺酸及乙酸2-(N， N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧基乙基)銨)。
154.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該干涉條紋包含以下一種或多種的二聚物桂 皮?；?、查耳酮、蒽、香豆素、芪唑鐺、順丁烯二酰亞胺或其衍生物。
155.如權(quán)利要求149所述的方法，其中該二聚化合物包括環(huán)丁基部分。
156.—種制造全息感應(yīng)器的方法，其包含(a)制造全息記錄媒體，其包含(i)聚合物基質(zhì)及(ii)通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋 而二聚的化學(xué)基團(tuán)；及(b)將至少一個(gè)全息影像在該全息記錄媒體中記錄為繞射條紋，其中該繞射條紋包含一種包括環(huán)狀橋的二聚化合物；且其中該全息記錄媒體通過產(chǎn)生至少一個(gè)輸出信號而響應(yīng)外在刺激。
157.如權(quán)利要求156所述的方法，其中步驟(a)中所制造的該全息記錄媒體另外包括 光敏劑。
158.如權(quán)利要求156所述的方法，其中步驟(a)另外包括將該全息記錄媒體曝露于光 化輻射、熱或自由基。
159.如權(quán)利要求156所述的方法，其中步驟(b)所記錄的該全息影像是在235nm至 650nm的波長下記錄。
全文摘要
目前已知的全息記錄媒體及感應(yīng)器具有諸多缺點(diǎn)，例如以鹵化銀為基的記錄媒體生產(chǎn)成本高昂且不適用于某些感應(yīng)器應(yīng)用，且以光聚合物為基的記錄媒體使其難以記錄多個(gè)全息影像，因此通常使其不適用于感應(yīng)器。本發(fā)明的一種具體實(shí)例的全息記錄媒體可包含聚合物基質(zhì)及通過經(jīng)由光環(huán)加成形成環(huán)狀橋而二聚的化學(xué)基團(tuán)。該等全息記錄媒體具有成本效益，允許記錄多個(gè)全息影像，且使得可產(chǎn)生對外在刺激具有受控可觀察響應(yīng)的感應(yīng)器。
文檔編號G11B7/245GK102037346SQ200980117773
公開日2011年4月27日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者安卓恩·馬丁·達(dá)米恩·霍根, 普拉迪·帕瑞克 申請人:明智全像公司