本發(fā)明涉及一種可抗紫外線擦除的全息存儲材料及其制備方法，屬于光學信息存儲材料制備領域。

背景技術：

伴隨大數(shù)據(jù)時代對數(shù)據(jù)存儲提出的安全性、節(jié)能性及長壽命等方面的要求，光學信息存儲作為繼磁存儲之后新興起的重要信息存儲技術，已成為現(xiàn)代信息社會中不可缺少的信息載體。光存儲憑借其具有安全性、低成本、高效率、低功耗等方面的優(yōu)點，在信息存儲領域占據(jù)著重要地位，其中全息數(shù)據(jù)存儲因具有極快的傳輸速率和極高的存儲密度，而被認為是光存儲領域最有前途的發(fā)展方向之一。目前的全息存儲主要朝著高密度、高傳輸量、大容量、高安全性的方向發(fā)展。傳統(tǒng)紫外光還原法制備的銀/二氧化鈦薄膜材料作為全息存儲材料仍存在一定問題，其中包括存儲效率偏低，及在紫外環(huán)境中信息存儲的安全性易遭到破壞。為了保障介質(zhì)存儲信息后在紫外環(huán)境下(360nm附近)存儲信息的完整性，存儲介質(zhì)必須在紫外光下具有較好的自保護性，以實現(xiàn)信息的抗紫外擦除。

綜上，亟需提供一種方法來解決存儲信息后傳統(tǒng)銀/二氧化鈦薄膜材料在紫外環(huán)境下易被擦除的問題，以提高其全息存儲的安全性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可抗紫外線擦除的全息存儲材料及其制備方法，本發(fā)明提供的全息存儲材料為電子受主摻雜劑(磷鎢酸)修飾的銀/二氧化鈦薄膜材料，其在紫外光輻照下具有明顯的抗紫外擦除的性能，同時，多酸的存在使體系內(nèi)構(gòu)建了多種電子傳輸通道，使寫入效率明顯提高，并且在多頻光的干擾下具有較高的藍光全息存儲性能。

本發(fā)明所提供的可抗紫外線擦除的全息存儲材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)避光條件下，將二氧化鈦薄膜浸漬于磷鎢酸水溶液中；

(2)紫外光照射下，將經(jīng)步驟(1)處理后的所述二氧化鈦薄膜浸漬于硝酸銀溶液中，得到磷鎢酸修飾的銀/二氧化鈦薄膜，即為所述全息存儲材料。

上述的制備方法中，步驟(1)中，所述磷鎢酸水溶液中，磷鎢酸的摩爾濃度可為0.014～0.016mol/l；

所述磷鎢酸水溶液呈無色透明狀；

需要避光保存所述磷鎢酸水溶液。

上述的制備方法中，步驟(1)中，所述浸漬的條件如下：

溫度可為20～25℃；

時間可為4～5小時；

所述浸漬結(jié)束后，采用空氣吹干所述二氧化鈦薄膜；

經(jīng)步驟(1)得到電子受主摻雜劑(磷鎢酸)修飾的無色透明的二氧化鈦薄膜。

上述的制備方法中，步驟(2)中，所述硝酸銀溶液的溶劑可為水與乙醇的混合液；

所述乙醇與所述水的體積比可為1：49～100，具體可為1：49；

所述硝酸銀溶液中，硝酸銀的摩爾濃度可為0.1～0.5mol/l，具體可為0.1mol/l。

上述的制備方法中，步驟(2)中，所述紫外光照射的條件如下：

強度可為1～10mw/cm²，具體可為1mw/cm²；

時間可為5～40分鐘，具體可為25分鐘；

所述紫外光照射結(jié)束后，立即用鑷子將所述二氧化鈦薄膜取出，利用純凈水對其表面進行沖洗；

在所述紫外光照射的條件下，硝酸銀還原為銀。

上述的制備方法中，步驟(2)中，所述浸漬結(jié)束后，所述方法還包括將所述磷鎢酸修飾的銀/二氧化鈦薄膜進行空氣吹干后進行紫外光照射的步驟，至此，電子受主摻雜劑(磷鎢酸)修飾的二氧化鈦薄膜由無色透明變?yōu)樽鼗疑徊捎秒p層包裹，置于黑暗條件下，避光保存，備用；

雙層包裹的內(nèi)層用擦鏡紙包裹，外層用錫紙包裹。

上述的制備方法中，采用提拉浸漬法制備所述二氧化鈦薄膜；

所述提拉浸漬法的條件如下：

采用的混合溶液由二氧化鈦混合液、造孔劑溶液與乙醇混合得到；

所述二氧化鈦混合液可由tio2溶膠分散于水中經(jīng)攪拌均勻得到，如tio2溶膠20ml原液與40ml純凈水混合；

所述造孔劑溶液可采用p123(peo20-ppo70-peo20)嵌段共聚物的水溶液，如將3.2gp123高分子凝固態(tài)溶于30ml水中，長時間(約2h)磁力攪拌至均勻溶解為液態(tài)，至此得到造孔劑溶液；

所述二氧化鈦混合液與所述造孔劑溶液的總體積與乙醇的體積比可為3：2；

提膜速度為2～5cm/s，具體可為2cm/s；

停留時間為5～10s，具體可為8s；

薄膜提出后依次進行紅外燈照射和烘烤，如進行紅外燈照射2～3分鐘，然后置于120℃的烘箱中烘5分鐘，可重復3次所述提拉膜，紅外燈照射及烘箱烘烤的步驟。

上述的制備方法中，所述提拉浸漬法后，還包括對所述二氧化鈦薄膜進行退火的步驟；

所述退火的溫度可為450～500℃；

經(jīng)過所述退火步驟，所述造孔劑完全分解揮發(fā)，粒徑較大的tio2會圍繞其周圍形成一個空洞，最終形成利于ag粒子生長的環(huán)境；

經(jīng)所述退火處理后將所述二氧化鈦薄膜取出置于室內(nèi)冷卻至室溫，最終得到穩(wěn)定無色透明、疏松多孔的二氧化鈦薄膜。

上述方法制備得到的全息存儲材料也屬于本發(fā)明的保護范圍，其具有抗紫外線擦除的性能，可用來實現(xiàn)具備高效率及高安全性能的光學信息存儲。

經(jīng)磷鎢酸修飾后的銀/二氧化鈦薄膜材料，在紫外光輻照下具有明顯的抗紫外擦除的性能，同時，多酸的存在使體系內(nèi)構(gòu)建了多種電子傳輸通道，使寫入效率明顯提高，并且在多頻光的干擾下，具有較高的藍光全息燒孔、存儲性能。因此，磷鎢酸可擁有改善現(xiàn)有的銀/二氧化鈦薄膜。

本發(fā)明基于電子受主摻雜劑(磷鎢酸)的使用，制備出可抗紫外線的全息存儲材料—磷鎢酸修飾的銀/二氧化鈦薄膜。與現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜的全息動力學曲線相比，本發(fā)明制備的電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜可用于藍光全息存儲，且在抗紫外線特性及降低多頻光干擾下全息存儲的串擾度等方面具有明顯優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備可抗紫外線的全息存儲材料的流程圖。

圖2為本發(fā)明全息存儲材料和現(xiàn)有銀/二氧化鈦薄膜的光存儲過程中紫外輻照后的全息光柵生長的動力學曲線圖以及圖像存儲。

圖3為本發(fā)明全息存儲材料和現(xiàn)有銀/二氧化鈦薄膜在多頻光干擾下藍光全息燒孔性能的對比圖(分別為圖3(a)和圖3(b))。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例1、制備可抗紫外線的全息存儲材料

按照圖1所示的流程制備全息存儲材料。

(1)制備二氧化鈦薄膜

取tio2溶膠20ml原液與40ml純凈水混合放入燒杯中，磁力攪拌至混合均勻，配制出二氧化鈦混合液。取p123(peo20-ppo70-peo20)嵌段共聚物凝固態(tài)3.2g置于另一燒杯中，加入30ml純凈水，長時間(約2h)磁力攪拌至均勻溶解為液態(tài)，至此得到造孔劑溶液。將二氧化鈦混合液和造孔劑溶液混合，磁力攪拌1小時后至混合均勻，取出60ml，而后加入40ml乙醇，保證兩者的體積比為3：2即可。將上述得到的tio2/p123混合溶液置于燒杯中利用提膜機在玻璃襯底上提膜。提膜速度為2cm/s，停留時間為8s。薄膜提出后馬上用紅外燈照2～3分鐘，之后放入120℃烘箱烘5分鐘，使二氧化鈦薄膜能夠固化在玻璃襯底上，重復3次提膜烘烤后，放入電爐加熱(溫度為500℃)進行退火處理。500℃下p123完全分解揮發(fā)，粒徑較大的tio2會圍繞其周圍形成一個空洞，最終形成利于后續(xù)ag粒子生長的環(huán)境，經(jīng)過退火處理后將二氧化鈦薄膜取出置于室內(nèi)冷卻至室溫，最終得到穩(wěn)定無色透明、疏松多孔的二氧化鈦薄膜。

(2)配制電子受主摻雜劑

在室溫下，稱取分子量為2880.17g的磷鎢酸2.37g置于燒杯中，而后加入50ml純凈水，磁力攪拌至均勻溶解，配制出0.016mol/l的磷鎢酸溶液，稍后將溶液避光保存。

(3)制備電子受主摻雜劑修飾的二氧化鈦薄膜

在室溫下，將步驟(1)得到的二氧化鈦薄膜浸沒在步驟(2)配制的電子受主摻雜劑于培養(yǎng)皿中5小時，用錫紙覆蓋于培養(yǎng)皿上，使二氧化鈦薄膜在避光條件下浸泡，后用鑷子將附著有電子受主摻雜劑的二氧化鈦薄膜取出，將其進行空氣吹干，得到電子受主摻雜劑修飾的無色透明的二氧化鈦薄膜.

(4)配制硝酸銀溶液

稱取0.85g的硝酸銀固體顆粒，將硝酸銀固體顆粒溶入49ml純凈水中置于磁力攪拌器上進行攪拌，攪拌均勻后，將1ml乙醇注射其中，得到透明的硝酸銀溶液，其中硝酸銀的摩爾濃度為0.1mol/l。

(5)紫外光還原法得到電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜

將步驟(3)中得到的電子受主摻雜劑修飾的二氧化鈦薄膜浸沒在經(jīng)步驟(4)所配制的硝酸銀溶液中，紫外光照(1mw/cm²)20分鐘促使銀離子還原，稍后立即用鑷子將其取出，利用純凈水對其表面進行沖洗，將其進行空氣吹干后置于濾紙上繼續(xù)用紫外光照5分鐘，至此電子受主摻雜劑修飾的二氧化鈦薄膜由白色透明變?yōu)樽鼗疑该骶鶆虻碾娮邮苤鲹诫s劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜，將得到的棕灰色透明均勻電子受體摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜采用雙層包裹(內(nèi)層用擦鏡紙包裹，外層用錫紙包裹)，置于黑暗條件下，避光保存，備用。

一、以本實施例制備的電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜和現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜(按照文獻記載的方法制備：runyuanhan,xintongzhang,linglingwang,ruidai,andyichunliu.size-dependentphotochromism-basedholographicstorageofag/tio2.appl.phys.lett.98(2011),221905.shenchengfu,xintongzhang,runyuanhan,shiyusun,linglingwang,andyichunliu.photoinducedanisotropyandpolarizationholographicgratingsformedinag/tio2nanocompositefilms.appl.optics.51(2012),3358.)分別作為存儲介質(zhì)，進行全息存儲及抗紫外測試。測試方法如下：

(1)利用藍紫光及紫外光同時輻照存儲介質(zhì)，其中藍紫光作為寫入光，紫外光作為擦除光。

(2)通過光電二極管實時觀測全息存儲的速率及效率。

測試得到的光存儲過程中紫外輻照后的全息光柵生長的動力學曲線圖如圖2所示，由圖2可以看出，電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜在寫入光與紫外光同時輻照時，全息存儲速率高于現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜，衍射效率能夠穩(wěn)定的增長，并且圖像存儲的亮度隨時間得到優(yōu)化。而現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜的衍射效率幾乎沒有增強，表明本發(fā)明方法制備的電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜材料適用于可抗紫外線的全息存儲。

二、以本實施例制備的電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜和現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜(按照文獻記載的方法制備：runyuanhan,xintongzhang,linglingwang,ruidai,andyichunliu.size-dependentphotochromism-basedholographicstorageofag/tio2.appl.phys.lett.98(2011),221905.shenchengfu,xintongzhang,runyuanhan,shiyusun,linglingwang,andyichunliu.photoinducedanisotropyandpolarizationholographicgratingsformedinag/tio2nanocompositefilms.appl.optics.51(2012),3358.)分別作為存儲介質(zhì)，進行在多頻光干擾下藍光全息存儲性能的比較，測試方法如下：

(1)利用405nm、532nm和671nm三種激光同時輻照存儲介質(zhì)，輻照時間為2min、5min、10min、20min和40min。

(2)利用紫外-可見-近紅外光譜儀測試兩種存儲介質(zhì)經(jīng)不同輻照時間后的吸光度。

如圖3(a)所示，測試得到磷鎢酸修飾的銀/二氧化鈦薄膜在多頻光干擾下，隨輻照時間的延長，仍僅在藍光區(qū)(400nm～500nm)范圍內(nèi)快速的形成較深的燒孔，這與其負載的銀納米粒子的表面等離子體共振吸收峰位對應于可見光的藍光區(qū)是直接相關的，這表明在多頻光的干擾下，其仍具備高效藍光存儲的能力。而對于現(xiàn)有方法制備的銀/二氧化鈦薄膜則在較大波長范圍內(nèi)(500nm～700nm)形成燒孔，如圖3(b)所示，在多頻光的干擾下，藍光全息存儲性能受到限制。上述測試結(jié)果表明本發(fā)明方法制備的電子受主摻雜劑修飾的銀/二氧化鈦薄膜材料適用于高效藍光全息存儲，并且在多頻光影響下具有較強的抗干擾性。