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光を使った記憶装置といえばコンパクトディスクやレーザーディス クの存在がある。これもMOディスクと同様、情報を記憶させるには レーザー光による処理が施される。その処理に２つの方法がある。 ひとつはヒートモード記録と呼ばれるものだ。情報を記憶させるデ ィスクのマークすべき箇所に光をあてて熱を発生させ、ディスクに 微細な孔を彫り込んだり、またはその逆にお餅を膨らませるように 光のあたった部分を膨らませたりする。 もうひとつはフォントモード記録と呼ばれるもので、光化学反応を 起こすポリマーでディスクをつくり、そこに光をあて、ポリマーを 変化させるものである。前者は凸凹をつくることよって、後者は平 面の上に記すかたちで、情報を記憶するものである。 このようにしてディスクに記憶させた情報を、ディスクの上からレ ーザー光をあてて読みとるわけだが、それには次のような方法をと る。処理された部分では光が乱反射し、処理されなかった部分から のみレーザー光がそのまま反射して光源まで戻ってくる。この戻っ てこない･戻ってくるという情報をON・OFFの情報として読み出し、 システムを通してディスクに記憶された情報を再生していくのだ。 現在、コンパクトディスクには20巻以上の百科事典が文字情報とし て記憶させられるまでになっている。しかし情報化社会の扱うデー タ容量は日毎に増大しており、実際に要求される記憶の高密度化か らいえば、それでも少ないとされる。 コンパクトディスク１枚の中に20巻以上の文字情報のみならず写真 や動画の情報も豊富に取り込みたいのだ。さらにいえば図書館にあ るすべての本の内容を１枚のコンパクトディスクに収めるほどの高 密度化が要求されている。そこでこれまでの方法による限界を超え るために、次のようなことが考えられている。 ひとつは、ディスクに情報を記憶させるに際して平面ではなく、こ れを三次元化しようとするものだ。レーザー光をディスクにあてる に際して、レンズ焦点の絞りを変えてやることで異なった深さに多 段化してそれぞれ情報を記憶させようというのである。こうするこ とで記憶の高密度化は従来の100倍程度も進めることができる。 もうひとつは、夢の光記録とも呼ばれているフォトケミカルホール バーニングという方法である。これは光の最大の特徴である波長を 利用するものだ。ではどうやって波長を利用するのか。そのために ポルフィリンと呼ばれる化合物を用いる。この化合物を溶媒に溶か し絶対零度に近い マイナス273℃という極低温で凍結する。 すると溶媒の中で激しく動き回っていたポルフィリンの分子はそれ ぞれに微妙に異なった環境のまま凍結されることになる。この時ポ ルフィリンの分子は微妙に色が異なっている。ということは吸収す る光の波長がわずかながら違うことになる。そこでそれぞれの分子 が吸収できる波長でポルフィリンの分子をひとつずつ狙い撃つ。 すると分子は自分に合った波長の光を吸収する。ところがポルフィ リンは光を吸収するとその反応で色が変わるという性質を持ってい る。結果、こういうことが起こる。 ある波長で色が変わったその分子はいったん吸収した波長の光だけ を吸収しなくなるのだ。この様子を光の吸収スペクトル図に表すと そのスペクトル図に、ひとつの波長の分だけすっぽり穴が空いたよ うに見えることになる。つまり光による反応でスペクトル図に深い 穴を開けるような方法で情報を記憶させるという意味でフォトケミ カルホールバーニングと呼ばれるのである。 この方法によれば分子の数だけ情報を記憶させることができること になる。分子ひとつひとつが記憶を担うのだ。フォトケミカルホー ルバーニングによる情報の高密度化がどれほどのものであるかを理 解していただけるだろう。 さらには、光の波長が持つ限界を超えようとする試みもある。キャ ピラリーと呼ばれる極細のガラス管に光を通すと、その先端からは 元の光の波長より短い波長の光がしみ出す現象がある。この現象に よって生まれる光をエバネッセント波と呼ぶ。この波を使うことで フォトケミカルホールバーニングにおけるマーク箇所の間隔をさら に狭くすることも可能で、より高密度な情報の記憶を担わせること ができるようになるという。 一方、記憶装置と同様に、コンピュータのディスプレーについても 次世代に向けての研究が進められている｡いわゆるCRT型のディスプ レーに比べて液晶タイプのディスプレーは、場所をとらず消費電力 も小さいことからモバイルギアには欠かせない存在となっている。 コンピュータによる情報化社会は、インターネットの発達で濃密な ネットワーク社会へと進みつつある。そこで求められてくるのがよ り扱いやすいモバイルギアということになろう。そのディスプレー についても、ポリマーに液晶同様の振る舞いをさせようとする研究 が進んでいる。 これが完成すればフィルム状のディスプレーも夢ではない。まるで 新聞のように丸めて持ち歩き、必要に応じて開いて画面を見ること ができるようになるというのだ。超高密度化でさらに小型化した記 憶装置から取り出した情報を、フィルム状のディスプレーで表示す る。そんな未来は遠くないところまできているのかもしれない。 今回は、記憶する物質というキーワードを軸に、さまざまな新素材 が未来に向けてどのように拓かれていこうとしているかの一端に触 れた。素材化学の最前線は今、猛烈なスピードで未来に向かってい る。ナノメートルサイズのマイクロマシンが驚くような機能を産業 と暮らしの中で発揮している。 マイクロカプセルに仕込んだ薬を体内の病んでいる部分だけで薬効 させようとするドラッグデリバリーシステムの研究も盛んだ。分子 や原子を積み木細工のように扱う超分子工学も誕生している。こう してさまざまに展開される素材化学の未来については、また折を改 めて触れてみたいと思っている。 |
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ページトップのイメージは液晶の分子配列をデザイン化したものである。液晶は固 体のような規則的構造をしていながら液体のような流動性挙動を見せる。液晶に磁 場をかけると固体や液体と違って、分子が磁場方向に容易に整列する。また液晶は 電場に対しても応答性がよく､液晶にかける電場をON・OFFすることで分子の並び方 が変わり光学特性も変化する。これを利用して液晶中に光を通過させたり遮断した りして映像を表現することができるのである。 |
[データ] ｢材料化学の最前線｣ 東京都立大学工業化学科分子応用科学研究会編／講談社ブルーバックス |
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