(57)【要約】【課題】記録媒体の再生によって記録情報が失われない情報処理装置を提供する。【解決手段】本発明の情報処理装置は、導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体と、記録層に接触可能な導電性を有する探針と、導電性基板に電圧を印加する電源と、導電性基板と前記探針との間に流れる電流を検出する検出手段とを備え、記録層が、光異性化反応を起こす分子を含み、分子が、光異性化された分子か否かを、導電性基板と探針との間に流れる電流を検出手段で検出することにより検知して、記録層に記録された情報を再生することを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体と、前記記録層に接触可能な導電性を有する探針と、前記導電性基板に電圧を印加する電源と、前記導電性基板と前記探針との間に流れる電流を検出する検出手段とを備える情報処理装置であって、
前記記録層は、光異性化反応を起こす分子を含み、前記分子が、光異性化された分子か否かを、前記導電性基板と前記探針との間に流れる電流を前記検出手段で検出することにより検知して、前記記録層に記録された情報を再生することを特徴とする、情報処理装置。
【請求項２】
前記光異性化反応を起こす分子が、前記導電性基板に化学結合していることを特徴とする、請求項１記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記探針は、前記記録層に接触する先端の曲率半径が０．１ｎｍ〜１０ｎｍである、請求項１または２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記情報処理装置は、前記記録媒体にレーザ光を照射する照射手段をさらに含み、前記光異性化反応を起こす分子に、前記レーザ光を照射して、前記記録層に情報を記録する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記レーザ光は、前記導電性基板を通して前記記録層に照射されることを特徴とする、請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記レーザ光は、前記導電性基板に接合する前記記録層の表面に対して全反射する角度で照射され、前記記録層に向けて発生するエバネッセント光により前記情報を記録することを特徴とする、請求項４または５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体に記録された情報を再生する方法であって、
前記記録層に導電性を有する探針を接触させるステップと、
前記導電性基板に電圧を印加して該導電性基板と前記探針との間に電流を流すステップと、
前記探針に流れる電流を検出するステップとを含み、
前記記録層は、光異性化反応を起こす分子を含み、前記検出するステップにおいて、前記分子を通して流れる電流の変化を検出し、前記分子が光異性化された分子か否かを検知することにより、前記記録層に記録された前記情報を再生することを特徴とする、再生方法。
【請求項８】
前記探針を接触させるステップは、前記記録層を形成する分子に一定の力で間欠的に接触させることを特徴とする、請求項７に記載の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を吸収スペクトルといった光学特性として記録媒体に記録し、記録媒体の光学特性の変化に伴い、記録媒体の電気特性の差異を検出して再生を行う情報処理装置および再生方法に関し、より詳細には、記録媒体に光異性化反応を起こす分子を含む記録媒体にレーザ光を照射し、該分子を光異性化することで記録を行い、光異性化した分子を含む記録媒体に探針を接触させ、分子を通して流れる電流を検出することにより再生を行う装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、メモリ材料の用途は、コンピュータおよびコンピュータ関連機器、デジタルビデオディスク、デジタルオーディオディスクなどのエレクトロニクス産業の中核をなすものであり、その材料開発も活発に行われている。メモリ材料に要求される特性は用途によって異なるが、一般には、（１）高密度で、記録容量が大きいこと、（２）記録・再生の応答速度が速いこと、（３）エラーレートが小さいこと、（４）消費電力が少ないこと、（５）生産性が高く、価格が安いことなどが挙げられ、さらに、書き換え可能なメモリにおいては、（６）再生によって記録情報が失われないこと、（７）記録・消去の繰り返し耐久性に優れていることなどが求められている。従来においては、磁性体や半導体を素材とした磁気メモリや半導体メモリが主であったが、近年では、レーザ技術の進展に伴い、有機色素、フォトポリマーなどの有機薄膜を用いた光メモリによる安価で高密度な記録媒体が登場してきている。
【０００３】
一方で、導体表面の原子や分子の電子構造を直接観察でき、０．１ｎｍの分解能をもつ走査型トンネル顕微鏡（以下、ＳＴＭと略す。）が開発され、このＳＴＭを用い、探針と導電性物質との間にパルス電圧を印加し、導電性物質の表面を局所的に加工し、表面形状や表面の状態変化の測定がなされている。
【０００４】
上記ＳＴＭを発展させたものとして、光ファイバーの一方の先端を尖らせて光の波長より短い微小な開口部を形成し、その開口から試料表面へしみ出すエバネッセント波を光プローブで検出する走査型近接場光顕微鏡（以下、ＳＮＯＭと略す。）、プリズムを通して試料に全反射光を入射し、試料表面へしみ出すエバネッセント波を光プローブで検出するフォトン走査トンネル顕微鏡（以下、ＰＳＴＭと略す。）、探針先端分子と試料表面分子との間に作用する引力や斥力を、探針へと連続するカンチレバーの歪みにより検出する原子間力顕微鏡（以下、ＡＦＭと略す。）などが開発されている。
【０００５】
上述した顕微鏡は、走査型プローブ顕微鏡（以下、ＳＰＭと略す。）と総称されており、材料の表面形状観察のみならず、その原理を応用した情報処理装置が数多く提案されている。例えば、磁気メモリの機械的加工や、探針を使用して磁気メモリに記録するのにＳＴＭを使用することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。また、書き換え可能な光メモリには、主として、ＳＮＯＭやＰＳＴＭが使用されている。
【０００６】
上記光メモリには、２通りの記録方式が採用されている。１つは、光磁気ディスクなどで用いられ、記録光のエネルギーを熱として利用するヒートモード方式であり、もう１つは、記録光を熱エネルギーには変換せず、一光子単位でのエネルギー移動によって記録を行うフォトンモード方式である。
【０００７】
上記ヒートモード方式としては、光磁気記録または相変化記録を用いたＳＮＯＭ型光メモリにおいて、使用する光プローブ自身を熱源で昇温し、光プローブ先端近傍の記録媒体を選択的に熱で変化させ、近接場光によらないレーザ光による直接加熱と比較してより精細な光磁気記録または相変化記録を実現する装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。このヒートモード方式を採用する装置は、原理上、記録速度の向上が制限され、超精密部品である光プローブを加熱することは、機器の動作安定性を確保する上で望ましくないものである。
【０００８】
上記フォトンモード方式としては、ＳＮＯＭを使用して記録を行うために、記録媒体に光異性化反応を起こす分子、例えば、アゾベンゼン誘導体を用いることが提案されている（例えば、特許文献５参照）。なお、この特許文献５では、全てアゾベンゼン誘導体を用いて、情報の記録および再生に電圧を用いる場合、酸化電流が流れることにより、安定還元体からアゾベンゼン系へと変換して情報が消去されるといった問題を有することを指摘している。上記ＳＮＯＭを使用した記録および読み出しでは、記録および読み出しともに電磁波で行っており、記録と読み出しに異なる波長の電磁波を用いることで、読み出しによる記録情報の破壊を防止でき、媒体の記録状態を屈折率による散乱光強度の違いにより検出している。しかしながら、上記散乱光を用いる場合、記録媒体による参照光の吸収から生じる記録情報の破壊および異常分散現象による散乱光強度の変化を避けるため、吸収を持たない波長域を選択する必要がある。そのため、一般に再生光は記録光より長波長に設定せざるを得ず、ＳＮＯＭにおいて記録光および再生光を同一の光プローブから照射する場合、開口部からしみ出す近接場光の光源波長依存性が問題となるおそれがある。光異性化反応の機構には、アゾベンゼンに代表されるシス−トランス異性化のほか、電子環化反応や分子内イオン解離など様々な形態が存在し、電流に対する耐性も分子の選択により様々である。したがって、アゾベンゼン誘導体に限定し、電圧印加による情報の記録または再生を行うのは、汎用性がないものである。
【０００９】
電磁波の照射により光異性化反応を起こす材料としては、例えば、フォトクロミズムを示す物質（フォトクロミック物質）を挙げることができる。フォトクロミズムを示す物質（以下、フォトクロミック物質、フォトクロミック化合物またはフォトクロミズム材料ともいう。）は、２つの異性体の間で、少なくともどちらか一方が光反応により可逆的に構造が変化し、吸収スペクトルやその他の特性が変化するというその特徴的な物性が注目され、従来から研究されている。現在では、光応答性有機色素の中でもフォトクロミズムを示す有機化合物の開発が最も活発となっており、現在求められているデバイス機能に合致した有機化合物の分子設計および合成研究が活発に行われている。フォトクロミズムの定義を説明するため、下記式１を参照する。
【００１０】
【化１】
2005018885.tif 000002
【００１１】
フォトクロミズムとは、「光の作用により単一の化学種が分子量を変えることなく、吸収スペクトルの異なる２つの状態を可逆的に生成する現象」を意味するものである。具体的には、フォトクロミズムは、上記式１に示すように、ある種の化合物Ａに、特定の波長ｈν１の光を照射すると速やかに色が変わり、また、色が変化した化合物Ｂに、特定の波長ｈν２の光を照射したり、加熱したりすることにより、元の色に戻る可逆作用を示すものである。このような性質を示す物質は、フォトクロミック物質と呼ばれ、従来から種々の化合物が合成されている。
【００１２】
上記フォトクロミック化合物を、書き換え可能な記録媒体として利用する方法としては、光照射により光異性化させることを利用する記録媒体が提案されている（非特許文献１参照）。このフォトクロミック化合物を記録媒体に利用する場合、光異性化に伴う変化を利用した、この光記録媒体では、読み出し時に吸収のある波長で読み出す必要があり、記録の読み出しに使用する光が記録を消去する光となるといった問題があった。これは、記録の読み出しにより、記録が徐々に崩壊してしまうものである。
【００１３】
上述したフォトクロミック化合物を利用した記録媒体における上記問題を解決するため、フォトクロミック化合物が分散した延伸フィルムに、光を照射し、照射前後の旋光度の差をフォトクロミック化合物の吸収のない波長域の光で検出することによって、記録情報の読み出しを行う方法が提案されている（特許文献６参照）。この方法は、吸収する波長を使用しないため、読み出し時に記録を消去しないものの、フォトクロミック化合物がフィルム中で十分に配向せず期待した性能が出ないこと、フォトクロミック化合物の感度がフィルム中では十分ではないこと、マトリックスによってはその溶解性の乏しさによって、フォトクロミック化合物がフィルムからブリードするなどの問題があった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−１４５７２４号公報
【特許文献２】
特開平７−１４１６０１号公報
【特許文献３】
特開平１０−３０２３３３号公報
【特許文献４】
特開平１１−２９６８９７号公報
【特許文献５】
特開平６−２９５４７７号公報
【特許文献６】
特開平２−１８１７４６号公報
【非特許文献１】
Ｓ．  Ｋａｗａｔａ  ａｎｄ  Ｙ．  Ｋａｗａｔａ，  Ｃｈｅｍ．  Ｒｅｖ．，１００（５），  １７７７−１７８８（２０００）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、再生によって記録情報が失われない情報処理装置を提供することを目的とし、さらに、従来にはない超高密度光メモリを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、導電性基板と該導電性基板上に配置される、光異性化反応を起こす分子を含む記録層とを含む記録媒体と、記録層に接触可能な導電性を有する探針と、導電性基板に電圧を印加する電源と、導電性基板と探針との間に流れる電流を検出する検出手段とを備える情報処理装置を用い、導電性基板と探針との間に流れる電流を検出し、その分子が光異性化された分子か否かを検知することで、非破壊読み出しと超高密度化が達成できることを見出した。
【００１７】
すなわち、本発明の請求項１の発明によれば、導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体と、前記記録層に接触可能な導電性を有する探針と、前記導電性基板に電圧を印加する電源と、前記導電性基板と前記探針との間に流れる電流を検出する検出手段とを備える情報処理装置であって、
前記記録層は、光異性化反応を起こす分子を含み、前記分子が、光異性化された分子か否かを、前記導電性基板と前記探針との間に流れる電流を前記検出手段で検出することにより検知して、前記記録層に記録された情報を再生することを特徴とする、情報処理装置が提供される。
【００１８】
本発明の請求項２の発明によれば、前記光異性化反応を起こす分子が、前記導電性基板に化学結合していることを特徴とする情報処理装置が提供される。
【００１９】
本発明の請求項３の発明によれば、前記探針は、前記記録層に接触する先端の曲率半径が０．１ｎｍ〜１０ｎｍである情報処理装置が提供される。
【００２０】
本発明の請求項４の発明によれば、前記情報処理装置は、前記記録媒体にレーザ光を照射する照射手段をさらに含み、前記光異性化反応を起こす分子に、前記レーザ光を照射して、前記記録層に情報を記録する情報処理装置が提供される。
【００２１】
本発明の請求項５の発明によれば、前記レーザ光は、前記導電性基板を通して前記記録層に照射されることを特徴とする情報処理装置が提供される。
【００２２】
本発明の請求項６の発明によれば、前記レーザ光は、前記導電性基板に接合する前記記録層の表面に対して全反射する角度で照射され、前記記録層に向けて発生するエバネッセント光により前記情報を記録することを特徴とする情報処理装置が提供される。
【００２３】
本発明の請求項７の発明によれば、導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体に記録された情報を再生する方法であって、
前記記録層に導電性を有する探針を接触させるステップと、
前記導電性基板に電圧を印加して該導電性基板と前記探針との間に電流を流すステップと、
前記探針に流れる電流を検出するステップとを含み、
前記記録層は、光異性化反応を起こす分子を含み、前記検出するステップにおいて、前記分子を通して流れる電流の変化を検出し、前記分子が光異性化された分子か否かを検知することにより、前記記録層に記録された前記情報を再生することを特徴とする、再生方法が提供される。
【００２４】
本発明の請求項８の発明によれば、前記探針を接触させるステップは、前記記録層を形成する分子に一定の力で間欠的に接触させることを特徴とする再生方法が提供される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の情報処理装置は、上述したように、導電性基板と該導電性基板上に配置される記録層とを含む記録媒体と、記録層に接触可能な導電性を有する探針と、導電性基板に電圧を印加する電源と、導電性基板と前記探針との間に流れる電流を検出する検出手段とを備えるものである。本発明に使用される記録媒体は、導電性基板と、導電性基板上に配置される記録層と、必要に応じて記録層を保護する保護層とを含んで構成することができる。また、本発明に使用される記録媒体は、記録層に、レーザ光により構造変化する光異性化反応を起こす分子を含んでいる。
【００２６】
本発明に使用される記録媒体に用いられる導電性基板は、導電性を有するものであればいかなるものであってもよく、例えば、金、銀、銅といった原子レベルで平坦な表面を有する金属を挙げることができる。本発明では、絶縁性基板に上記金属を蒸着させるなどして導電性を有するようにしてもよい。また、記録層は、上記光異性化反応を起こす分子を導電性基板に結合させることにより形成することができる。本発明では、物理吸着により結合されていても良いが、導電性基板と分子との電気的接合を良好にするために導電性基板上に、例えば、共有結合、イオン結合または配位結合などの化学結合により結合されていることが好ましい。分子を導電性基板に結合させるためには、例えば、分子を溶解した有機溶媒に導電性基板を浸漬することにより行うことができる。本発明では、その他、蒸着など従来知られたいかなる方法でも用いることができる。記録層は、光異性化反応を起こす分子のみで形成されていなくてもよく、その他、無機分子または有機分子を含んで構成することができる。この場合、特に窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、硫黄（Ｓ）、リン（Ｐ）といったヘテロ原子を含む有機分子が好ましい。これは、ヘテロ原子が金属基板と良好に化学結合するためである。例えば、硫黄を含む有機分子を挙げることができ、チオール基を有する有機分子が好ましい。チオール基を含む化合物として具体的には、ヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール、ノナンチオール、デカンチオール、ドデカンチオールといったアルカンチオールを挙げることができる。
【００２７】
光異性化反応を起こす分子としては、フォトクロミック化合物（フォトクロミック物質、またはフォトクロミズム材料ともいう）が好ましい。本発明に使用することができるフォトクロミック化合物としては、光反応性を持つ化合物であればいかなる化合物であってもよい。また、フォトクロミック化合物は、１種類の化合物に限らず、使用目的によって２種類以上のフォトクロミック化合物を組み合わせて使用することもできる。本発明に使用することができるフォトクロミック化合物については、以下に例示して説明する。
【００２８】
本発明の情報処理装置は、記録媒体にレーザ光を照射する照射手段をさらに含んでいて、探針を接触させた光異性化反応を起こす分子に、レーザ光を照射することにより記録層に情報を記録することができる。本発明では、探針で走査しながら原子や分子といった微小物体の近傍に局在するエバネッセント光により光情報を記録媒体に記録することもできるし、レーザ光の金属による電場増強により探針下に光情報を記録することもできる。具体的には、導電性基板を通し、導電性基板に接合する記録層の表面に対して全反射する角度でレーザ光を照射し、記録層に向けてエバネッセント光を発生させることで情報を記録することができる。これにより、光異性化反応を起こす分子が光を吸収して光異性化を起こし、光異性化した分子と異性化しない分子とを２値の情報として、ナノメータ・オーダのビットサイズで記録することができる。本発明の情報処理装置は、レーザ光としては、電磁波、電子ビーム、粒子線を使用することができる。上記導電性基板を通してレーザ光を照射する場合、導電性基板は、半透明または透明であることが好ましく、例えば、半透明な金、すずでドーピングした酸化インジウム（ＩＴＯ）を基板に用いることができる。
【００２９】
一般に、ＳＴＭによる有機化合物像観察では、有機化合物の最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）との間のバンドギャップと、その有機化合物に印加するバイアス電圧とが一致する条件においてトンネル電流が最大となり、ＳＴＭでは、その結果、明瞭な分子像を得ることができる。有機化合物の分子像を観察する場合、上記バイアス電圧は数Ｖ程度にする必要があり、この数Ｖの電圧からＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のバンドギャップを算出すると、可視光領域の波長に相当するものとなる。本発明の情報処理装置は、上記原理を利用し、光異性化反応によって生じた異なるＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のバンドギャップを持つ分子を通して流れるトンネル電流の変化、または、トンネル電流が流れることによる導通の有無により識別し、この分子の識別により情報の再生を行うものである。具体的には、記録媒体の記録層に含まれる光異性化反応を起こす分子が、光を吸収して構造変化し、この構造変化により分子を通して流れる電流量が変化する。この電流量は、構造変化前後で明確に変化し、印加する電圧によっては、変化前には電流を検出できたが、変化後には電流を検出できなくなる。この電流量の変化または有無により、光異性化反応が起こったか否かを検知することができる。また、この光異性化反応が起こったか否かを検知することで、２値の情報として、ナノメータ・オーダのビットサイズで記録された情報を再生することができる。本発明の情報処理装置は、再生時に、光を照射しないため、光を吸収して光異性化を起こし、記録が消去されることなく再生することができる。本発明の情報処理装置に使用される探針、検出手段、照射手段については、以下に詳細に説明する。
【００３０】
ここで、記録層に使用することができるフォトクロミック化合物を例示する。具体的には、以下に示すスピロピラン類、スピロオキサジン類、ジアリールエテン類、フルギド類、フルギミド類、アゾベンゼン類といった化合物を挙げることができる。
【００３１】
（スピロピラン類）
スピロピラン類は、一般に、下記式２で表される化合物であり、例えば、下記式３〜式５で表されるものを挙げることができる。
【００３２】
【化２】
2005018885.tif 000003
【００３３】
ここで、式２中のＲ１  、Ｒ２  およびＲ３  はそれぞれ、水素原子、アルキル基、アラルキル基またはチオール基もしくはチオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環であり、Ｗ１  はヘテロ原子であり、Ｘ１  〜Ｘ１０は置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基などの原子または置換基、これら原子または置換基から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環が結合したものとすることができ、さらには、Ｘ１  〜Ｘ１０のいずれか２つが途中にヘテロ原子を含む環を形成したものとすることもできる。
【００３４】
【化３】
2005018885.tif 000004
【００３５】
【化４】
2005018885.tif 000005
【００３６】
【化５】
2005018885.tif 000006
【００３７】
上記スピロピラン類は、下記式６で表すように、特定の波長ｈν１  の紫外線照射により開環し、また、特定の波長ｈν２  の可視光線の照射により元に戻る可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーＴによっても起こり、熱可逆的である。
【００３８】
【化６】
2005018885.tif 000007
【００３９】
（スピロオキサジン類）
スピロオキサジン類は、下記式７で表される化合物であり、例えば、下記式８〜式１０で表されるものを挙げることができる。
【００４０】
【化７】
2005018885.tif 000008
【００４１】
ここで、上記式７中のＲ４  、Ｒ５  およびＲ６  はそれぞれ、水素原子、アルキル基、アルコキシル基またはチオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環であり、Ｗ２  はヘテロ原子であり、Ｘ１１〜Ｘ１９は置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基などの原子または置換基、これら原子または置換基から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環が結合したものとすることができ、さらには、Ｘ１１〜Ｘ１９のいずれか２つが途中にヘテロ原子を含む環を形成するものであってもよい。
【００４２】
【化８】
2005018885.tif 000009
【００４３】
【化９】
2005018885.tif 000010
【００４４】
【化１０】
2005018885.tif 000011
【００４５】
上記スピロオキサジン類は、下記式１１で表すように、特定の波長ｈν３  の紫外線照射により開環し、また、特定の波長ｈν４  の可視光線の照射により元に戻る可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーＴによっても起こり、熱可逆的である。上記スピロオキサジン類を使用した場合、スピロピラン類を使用する場合に比べて繰り返し耐性が高くなるため好ましい。
【００４６】
【化１１】
2005018885.tif 000012
【００４７】
（ジアリールエテン類）
ジアリールエテン類は、下記式１２または式１３で表される化合物であり、例えば、下記式１４〜式１６で表されるものを挙げることができる。
【００４８】
【化１２】
2005018885.tif 000013
【００４９】
【化１３】
2005018885.tif 000014
【００５０】
ここで、上記式１２および式１３中のＹ１  〜Ｙ６  は、炭素原子、窒素原子、酸素原子のいずれであってもよい。なお、Ｒ７  、Ｒ７’、Ｒ８  、Ｒ８’、Ｒ９  、Ｒ９’、Ｒ１３、Ｒ１３’  、Ｒ１４、Ｒ１４’  、Ｒ１５、Ｒ１５’  は、Ｙ１  〜Ｙ６  に結合している原子または置換基を表し、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子、水素原子、置換または非置換のアルキル基、アラルキル基、アリール基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などから選択することができ、これらの一種または二種以上のいずれであってもよい。Ｙ１  〜Ｙ６  が炭素原子である場合、上記式１２および式１３に示すＹ１  〜Ｙ６  に結合している原子または置換基は、Ｒ７  、Ｒ７’、Ｒ８  、Ｒ８’、Ｒ９  、Ｒ９’、Ｒ１３、Ｒ１３’  、Ｒ１４、Ｒ１４’  、Ｒ１５、Ｒ１５’  であり、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子、水素原子、置換または非置換のアルキル基、アラルキル基、アリール基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などのうち一種または二種以上のいずれであってもよく、Ｒ７  とＲ７’は同じ一つの原子あるいは置換基であってもよく、Ｙ１  と二重結合を形成していてもよい。同様に、Ｒ８  とＲ８’は、Ｙ２  と、Ｒ９  とＲ９’はＹ３と 、Ｒ１３とＲ１３’  はＹ４と 、Ｒ１４とＲ１４’  はＹ５と 、Ｒ１５とＲ１５’  はＹ６  とそれぞれ二重結合を形成してもよい。Ｙ１  〜Ｙ６  が窒素原子の場合、上記式１２および式１３に示すＹ１  〜Ｙ６  に結合している原子または置換基は、Ｒ７  、Ｒ８  、Ｒ９  、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５のみであり、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ハロゲン原子、水素原子、置換または非置換のアルキル基、アラルキル基、アリール基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などのいずれでもよい。Ｙ１  〜Ｙ６  が酸素原子の場合、上記式１２および式１３に示すＹ１  〜Ｙ６  に結合するＲ７  、Ｒ７’、Ｒ８  、Ｒ８’、Ｒ９  、Ｒ９’、Ｒ１３、Ｒ１３’  、Ｒ１４、Ｒ１４’  、Ｒ１５、Ｒ１５’  は存在しない。
【００５１】
また、上記式１２および式１３中のＲ１０、Ｒ１１、Ｒ１６及びＲ１７はそれぞれ、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などの原子や置換基のいずれであってもよく、Ｘ２０〜Ｘ２３およびＸ２４〜Ｘ２７は、置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基などの原子や置換基のいずれであってもよく、これら原子または置換基から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環が結合したものであってもよく、さらには、Ｘ２０〜Ｘ２３およびＸ２４〜Ｘ２７のいずれか２つが途中にヘテロ原子を含む環を形成するものであってもよい。Ｚ１  、Ｚ２  、Ｚ３  およびＺ４  はヘテロ原子であり、３価以上の場合には水素原子、アルキル基またはアラルキル基が結合するものとすることができる。
【００５２】
【化１４】
2005018885.tif 000015
【００５３】
【化１５】
2005018885.tif 000016
【００５４】
【化１６】
2005018885.tif 000017
【００５５】
上記ジアリールエテン類は、下記式１７または式１８に表すように、特定の波長ｈν５  またはｈν７  の紫外線照射により閉環し、また、特定の波長ｈν６  またはｈν８  の可視光の照射により元に戻る可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーで起こらないため、熱不可逆的である。
【００５６】
【化１７】
2005018885.tif 000018
【００５７】
【化１８】
2005018885.tif 000019
【００５８】
（フルギド類）
フルギド類は、下記式１９で表される化合物であり、例えば、下記式２０および式２１で表されるものを挙げることができる。
【００５９】
【化１９】
2005018885.tif 000020
【００６０】
ここで、上記式１９中のＲ１８〜Ｒ２１はそれぞれ、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などの原子や置換基のいずれであってもよく、Ｘ２８およびＸ２９は置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基などの原子または置換基のいずれであってもよく、さらには、これら原子または置換基から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環が結合したものであってもよい。さらに、Ｘ２８およびＸ２９は途中にヘテロ原子を含む環を形成するものであってもよい。また、Ｚ５  はヘテロ原子であり、３価以上の場合には、水素原子、アルキル基またはアラルキル基が結合するものであってもよい。
【００６１】
【化２０】
2005018885.tif 000021
【００６２】
【化２１】
2005018885.tif 000022
【００６３】
上記フルギド類は、下記式２２で表すように、特定の波長ｈν９  の紫外線照射により閉環し、また特定の波長ｈν１０の可視光線の照射により元に戻るという可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーにより起こらないため、熱不可逆的である。
【００６４】
【化２２】
2005018885.tif 000023
【００６５】
（フルギミド類）
フルギミド類は、下記式２３で表される化合物であり、例えば、下記式２４および式２５で表されるものを挙げることができる。
【００６６】
【化２３】
2005018885.tif 000024
【００６７】
ここで、上記式２３中のＲ２２〜Ｒ２５はそれぞれ、水素原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などの原子や置換基のいずれであってもよく、Ｘ３０は置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基などの原子や置換基のいずれであってもよく、Ｘ３１およびＸ３２はそれぞれ置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基、チオール基が結合した置換基、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基などの原子または置換基のいずれであってもよく、これら原子または置換基から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環が結合したものであってもよく、さらには、Ｘ３１およびＸ３２は途中にヘテロ原子を含む環を形成するものであってもよい。Ｚ６  はヘテロ原子であり、３価以上の場合には水素原子、アルキル基またはアラルキル基が結合するものとすることができる。
【００６８】
【化２４】
2005018885.tif 000025
【００６９】
【化２５】
2005018885.tif 000026
【００７０】
上記フルギミド類は、下記式２６に表すように、特定の波長ｈν１１の紫外線の照射により閉環し、また特定の波長ｈν１２の可視光線の照射により元に戻るという可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーにより起こらないため、熱不可逆的である。
【００７１】
【化２６】
2005018885.tif 000027
【００７２】
（アゾベンゼン類）
アゾベンゼン類は、下記式２７で表される化合物であり、例えば、下記式２８で表されるものを挙げることができる。
【００７３】
【化２７】
2005018885.tif 000028
【００７４】
ここで、上記式２７中のＲ２６〜Ｒ３５はそれぞれ、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、エステル基、シアノ基、ホルミル基、カルボキシル基、アミノ基、チオール基、チオール基が結合した置換基などの原子や置換基、あるいは、置換または非置換の炭素環、置換または非置換の複素環、チオール基で置換された炭素環もしくは複素環などいずれであってもよく、これら炭素環または複素環から選択される複数の置換基、炭素環あるいは複素環を結合したもの、途中にヘテロ原子を含む環を形成するものであってもよい。
【００７５】
【化２８】
2005018885.tif 000029
【００７６】
上記アゾベンゼン類は、下記式２９に表すように、特定の波長ｈν１３の紫外線の照射により閉環し、また特定の波長ｈν１４の可視光線の照射により元に戻るという可逆変化をする。この可逆変化は、熱エネルギーＴによっても起こり、熱可逆的である。
【００７７】
【化２９】
2005018885.tif 000030
【００７８】
なお、上記有機フォトクロミック化合物の置換基に関していずれの場合も、アルキル基、アラルキル基、アルコキシ基およびエステル基は炭素数が１８以下であるのが好ましい。また、Ｚｎ  はヘテロ原子であり、３価以上の場合には水素原子、アルキル基またはアラルキル基が結合するものであってもよい。
【００７９】
本発明で使用することができるフォトクロミック化合物は、例えば、Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  １９９４，  １１６，  ９８９４−９９００に記載の方法によって合成することができる。フォトクロミック化合物として使用することができるジアリールエテンの構造例を下記式３０および式３１に示す。
【００８０】
【化３０】
2005018885.tif 000031
【００８１】
【化３１】
2005018885.tif 000032
【００８２】
上記式３０および式３１において、ベンゾ［ｂ］チオフェン環に結合しているアルキルチオール鎖は直鎖であることが好ましく、また、アルキルチオール鎖の鎖長は任意の長さとすることができる。
【００８３】
本発明に使用される記録媒体は、再生時において、導電性基板と探針との間に記録層を通してトンネル電流が流れる程度に、記録層上に薄い保護層を設けることができる。
【００８４】
本発明に使用することができる探針、検知手段、照射手段は、例えば、フェムト秒二光子電導性ＡＦＭ装置に使用されるものを利用することができる。ここで、フェムト秒二光子電導性ＡＦＭ装置とは、フェムト秒レーザ光といった異なる波長の単色光を照射できる照射手段を備えた電導性ＡＦＭである。照射手段は、記録媒体に任意の波長およびエネルギー量の単色光を同時にあるいは高速に切り替えて照射できるものである。この電導性ＡＦＭは、導電性の探針を備え、探針を導電性基板上に配置または結合した試料に接触させ、導電性基板に電圧を印加して、導電性基板と探針との間にトンネル電流を流し、そのトンネル電流の計測を可能にするとともに、その計測したトンネル電流から試料表面の形状を測定することができる装置である。また、上記探針は、１分子または数分子（例えば、２分子〜４分子）に接触させることができ、１分子または数分子を通して流れるトンネル電流を計測することができる。具体的には、探針の先端の曲率半径が、０．１ｎｍ〜１０ｎｍとされる。したがって、この導電性ＡＦＭは、分子の導電性を検出するとともに、記録媒体における特定位置の分子の形状を測定することができる。
【００８５】
ここで、導電性ＡＦＭについて図１を参照して説明する。図１は、本発明の情報処理装置に利用することができる導電性ＡＦＭの概略図である。図１に示す導電性ＡＦＭは、電流を計測することができ、試料表面の形状測定および計測した電流の電流分布を電流像として表示させることが可能な装置である。図１に示す導電性ＡＦＭは、容器１が容器１ａと蓋１ｂの２つに分離できるように構成されており、容器１ａには、基板２を挿入して設置するための試料入口３と、試料入口３を閉めるための蓋４と、図示しない電流測定手段と接続するための導線５ｂを通すノズル６と、容器１ａ内を窒素雰囲気とするため、矢線Ａの方向から窒素ガスを供給するノズル７とが備えられている。また、蓋１ｂには、試料８を走査する探針９の位置を制御するために用いられる変位検波用のレーザ照射装置としてレーザ・ダイオード１０と、変位検波用レーザ光の変位を電圧に変換するための変換装置として変換器１１とが設けられている。ここで、上述した蓋１ｂの部分に収容されている装置が試料８の分子分布を測定するための位置測定装置とされる。レーザ・ダイオード１０で発生させた破線に示す変位検波用レーザ光は、ビーム・セパレータ１２で分波され、分波した一方の変位検波用レーザ光は、ＣＣＤ１３へ入射させるため、蓋１ｂの上部に形成された窓１４を通して容器１の外部へと導出されている。
【００８６】
図１に示す容器１は、容器１ａ内に封入した窒素ガスが漏れないように保つことができる構造とされている。また、容器１ａ内に封入する窒素ガスは、窒素ボンベなどを、配管を使用して容器１ａと連通させて供給される。この際、容器１ａ内を排気するために図示しない排気ポンプが用いられ、排気ポンプにより排気した後に窒素ガスが導入される。
【００８７】
図１に示す容器１ａ内には、試料８を配置した基板２がピエゾ・アクチュエータ１５を含んで構成された台１６上のプリズム１７上に配置されている。ピエゾ・アクチュエータ１５には、矢線Ｂの方向より電圧が入力されて圧電効果により台１６を移動可能に保持させて、容器１ａの上部に固定した探針９との接触する力や接触する位置を変えることができるようになっている。
【００８８】
また、図１に示す基板２は、電源１８と導線５ａにより接続されている。さらに、試料８と接触可能な探針９を先端に有するカンチレバー１９が容器１ａの上部に固定部材２０によって配設され、カンチレバー１９は、導線５ｂにより容器１ａのノズル６を通して図示しない電流測定手段に接続されている。図１に示す台１６および固定部材２０には、電源１８から基板２、探針９およびカンチレバー１９を通して矢線Ｃに示す方向の図示しない電流測定手段へ流すために、絶縁性の材質から構成されている。
【００８９】
図１に示す容器１の蓋１ｂ内には、レーザ・ダイオード１０で発生させた変位検波用レーザ光を集中させるためのレンズ２１と、変位検波用レーザ光をカンチレバー１９の先端部およびＣＣＤ１３へと分波させるビーム・セパレータ１２と、カンチレバー１９の先端部において反射した変位検波用レーザ光を変位検知装置として用いる変位検波器２２へ向けて反射させる反射板２３と、反射板２３で反射した変位検波用レーザ光の搬送波の変位を検出する変位検波器２２とが設けられている。変位検波器２２で検出した変位検波用レーザ光は、変位検波器２２で検出した変位を変換器１１により電圧に変換する。変換された電圧は、矢線Ｄに示す方向の図示しない増幅装置へと出力される。また、ＣＣＤ１３は、カンチレバー１９の先端のＸ軸あるいはＹ軸方向の位置を目視できるように設けられている。
【００９０】
図１に示す装置のフィードバック制御は、カンチレバー１９に反射した変位検波用レーザ光の変位を変位検波器２２で検知し、変位に応じて変換器１１により電圧に変換される。基板２が位置移動したことによって変位検波用レーザ光の光路長が変化し、光路長の変化に応じた変位を変換器１１により電圧へと変換し、ピエゾ・アクチュエータ１５の駆動制御を行うことで、試料８と探針９とが接触する力が一定となるようにフィードバック制御が行われる。
【００９１】
図１に示す装置は、容器１ｂの所定位置に配置される試料８に向けて励起用レーザ光２４を照射するためにノズル２５が設けられていて、図示しない励起用レーザ光照射装置からノズル２５を通して試料８に照射される。例えば、基板２として透明な基板２に試料８が蒸着されていて、ノズル２５から照射された励起用レーザ光２４は、プリズム１７を介し、透明な基板２を通して試料８に照射されている。また、照射された励起用レーザ光２４は、プリズム１７上に配置した試料表面において全反射する角度で入射される。この場合、試料表面に向けて指数関数的に減衰し、試料８からしみ出す状態のエバネッセント光が発生する。このエバネッセント光により励起され、励起された電子がフォトキャリアとなり、電源５から供給される電流とともに流れ、図示しない電流測定手段によってより多くの電流が検出される。また、励起用レーザ光２４を照射しない場合の電流を計測することにより、励起によって発生した光電流を検出することができる。検出される光電流は、試料８の表面形状や種類によって異なるため、例えば、各分子における光および電気特性をそれぞれ得ることが可能である。励起用レーザ光２４としては、アルゴン・レーザ、ヘリウム−ネオン・レーザまたはチタン・サファイア・レーザなどが用いられる。また、電流は、カンチレバー１９を通して図示しない電流測定手段により計測することができ、その際にチョッパなどの一定間隔で断続することが可能な装置と、その一定間隔で断続する光電流信号を同期させ、増幅することができるロック・イン・アンプを用いて増幅した電流が検出される。
【００９２】
上述した装置を用いて光電流を計測する場合、まず、試料８を配置した基板２を、ピエゾ・アクチュエータ１５を有する台１６上のプリズム１７の上に配置する。この基板２をバイアス電圧が流れる電源１８と導線５ａを介して接続する。探針９を試料８に接触させ、基板２にバイアス電圧が印加される。また、探針９が接触する試料８の局所部分に励起用レーザ光２４を照射する。この場合、コンピュータ・システムにより試料８に探針９を接触する力または接触させた基板２を移動させる方向を制御する。電源１８から供給され、基板２および試料８を通して流れる電流と、励起により発生する光電流とがカンチレバー１９を通して流れることにより電流増幅器へ入力される。電流増幅器では、試料８を通して流れる電流がナノ域といったように微量であるため、基板２の移動に伴う電流をオペアンプといった増幅手段を用いて増幅している。また、励起用レーザ光２４を停止し、試料８を通して流れる電流のみを計測することにより、励起によって発生する光電流が計測される。励起により発生する光電流は、コンピュータ・システムにおいて算出され、電流に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置をマッピングすることにより、光電流像を画像化し、さらに表示装置により光電流像を拡大して表示される。表示された光電流像は、分子１個または数個の分子における電子の挙動や応答を解析するために用いられる。
【００９３】
また、上述した増幅装置には、必要とされる増幅装置が設けられており、例えば、前置増幅器、絶対値増幅器、対数増幅器、参照信号発生器、積分増幅器および高速電圧増幅器などが設けられる。これら増幅装置により増幅された電圧信号は、探針９の試料８にかかる力が一定となるように、台１６をＺ軸方向へ移動させる電圧信号をピエゾ・アクチュエータ１５に与える。さらに、増幅装置の信号は、コンピュータ・システムに入力されて、試料８に加えられている探針９の力と、表面状態とを解析することができる。また、コンピュータ・システムに、Ｘ軸またはＹ軸方向へ移動させるように入力することによって、コンピュータ・システムからの信号が増幅装置に入力され、増幅装置から電圧が出力されてピエゾ・アクチュエータ１５により台１６をＸ軸またはＹ軸方向へと移動させることができる。
【００９４】
図１に示す励起用レーザ光２４を照射するための装置としては、いかなる照射装置でも用いることができるが、例えば、フェムト秒レーザであるチタン・サファイア・レーザ発生装置が用いられる。チタン・サファイア・レーザ発生装置は、アルゴン・イオン・レーザなどのレーザ光でレーザ光を励起するものであり、励起したレーザ光を照射することができる装置である。
【００９５】
また、コンピュータ・システムには、得られた暗電流および光電流の大小で凹凸を解析して暗電流像および光電流像を表示させ、またフィードバック制御系から得た電圧信号により試料８の分布を解析して分子分布、ピンホールなどといった分子表面像を表示させることができる解析プログラムが記録されている。ここで、暗電流は、電源１８から供給された電流のみが試料を通して流れる場合の電流である。この解析プログラムには、計測した暗電流および光電流から電流分布を画像化した暗電流像および光電流像に変換させるための電流解析機能、電圧信号から分子分布を測定するための表面形状測定機能のほか、カラー等高線機能、三次元表示機能、拡大機能、フィルタリング機能および任意回転機能を有するプログラムが用いられている。
【００９６】
また、コンピュータ・システムは、図示しない電流測定手段からの電流値あるいは電圧信号を記録し、上記プログラムを記録および再生して使用することができる。コンピュータ・システムは、１台で試料８の分布を解析し、解析した分子分布をモニターにおいて拡大して表示させることができるようになっている。また、試料の局所部分を通して流れる電流は、微小電流であるため、ピコアンペア域まで計測できる電流測定手段が用いられる。電源１８としては、バイアス電圧を供給でき、電圧を制御できるものが用いられる。
【００９７】
本発明の情報処理装置は、上述した探針３、電源１８、励起用レーザ光を照射するための装置、電流測定手段を、探針、電源、照射手段、検出手段として用いることができる。また、本発明の情報処理装置は、探針を接触させる力を一定に保持しながら試料表面を移動させるため、上記導電性ＡＦＭに使用されるレーザ・ダイオード、変換器、ビーム・セパレータ、ＣＣＤ、ピエゾ・アクチュエータ、台、プリズム、カンチレバー、レンズ、変位検波器、反射板、各増幅器、コンピュータ・システムを含んだ構成とすることができる。また、本発明では、上記コンピュータ・システムを使用して情報を記録し、また、記録媒体に記録した情報を読み出すことができる。
【００９８】
本発明の情報処理装置において情報を記録および再生する方法について図２を用いて説明する。図２（ａ）は、導電性基板３０上に結合したフォトクロミック化合物分子３１にレーザ光３２を照射しているところを示した図である。図２（ｂ）は、分子３１を通して流れるトンネル電流を計測しているところを示した図である。図２（ａ）、（ｂ）に示す実施の形態では、導電性基板３０は、分子３１中の１個または数個の分子を通して流れる電流を計測するため、例えば、原子レベルで平坦な表面を有している。
【００９９】
図２（ａ）、（ｂ）に示す分子３１は、蒸着するなどして導電性基板３０に結合されている。探針３３は、分子３１の１個または数個と接触することができるように先端が鋭く尖った形状とされている。図２（ａ）では、レーザ光３２は、導電性基板３０を通して分子３１に照射されている。この場合、導電性基板３０として、上述したＩＴＯといった透明金属、金などの半透明金属が使用されている。
【０１００】
図２（ａ）、（ｂ）に示す導電性基板３０は、電源３４に接続され、探針３３は、検出手段３５に接続されている。図２（ｂ）では、探針３３を分子３１に接触させることで、電源３４から分子３１を通して電流が流れ、検出手段３５により分子３１を通して流れる電流が計測されるようになっている。
【０１０１】
図２（ａ）を参照して情報の記録方法について説明する。導電性基板３０に照射されたレーザ光３２は、導電性基板３０と分子３１との結合面において全反射し、その結合面において分子３１に向けてエバネッセント光を発生させる。このエバネッセント光により分子３１が、光異性化反応を起こし、光異性化される。導電性基板３０が移動され、例えば、上記分子に隣接する分子にレーザ光３２を照射することで、その隣接する分子が光異性化され、さらに隣接する分子にはレーザ光３２を照射しないことにより光異性化されない。このように、分子にレーザ光３２を照射したり、照射しないことにより、光異性化した分子と光異性化しない分子とを生成させて情報を記録することができる。情報の記録は、導電性基板３０を移動させ、光異性化させたい分子にレーザ光３２を照射することで、連続して記録することができる。本発明では、異なる波長のレーザ光３２を照射することができるようにされていてもよく、光異性化しない分子に対しては、その分子が光を吸収しない波長で照射することもできる。
【０１０２】
図２（ｂ）を参照して情報の再生方法について説明する。分子３１に探針３３を接触させ、電源３４から導電性基板３０に電流を供給する。例えば、光異性化していない分子については、その分子を通して探針３３に電流が流れる。この流れた電流は、検出手段３５で検出される。導電性基板３０を移動させ、その分子に隣接する分子に探針３３を接触させ、探針３３に流れる電流を検出手段３５で検出する。その隣接する分子が光異性化した分子の場合、検出される電流が光異性化していない分子とは異なる値となるか、または、電流が検出されない。情報の再生は、探針３３を一定の力で間欠的に接触させたまま、導電性基板３０を移動させ、かつ導電性基板３０と探針３３との間に流れる電流を検出することで、連続して行うことができる。本発明においては、分子３１を通して電流が流れる程度に薄く分子３１を導電性基板３０に結合させることが好ましい。本発明では、高い精度のトンネル電流を計測するため、導電性基板３０に分子３１を結合させ、分子３１に探針３３を接触させることが好ましいが、光異性化した分子か否かを識別する上で、探針３３を接触させなくても検知できる場合には、探針３３が分子に非接触とされていてもよい。
【０１０３】
以下に、記録媒体を作製し、再生のために分子を通して流れる電流を計測した実施例を示す。まず、Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  １９９４，  １１６，  ９８９４−９９００に記載の方法によって下記式３２で表されるフォトクロミック化合物を合成した。
【０１０４】
【化３２】
2005018885.tif 000033
【０１０５】
上記フォトクロミック化合物の合成とは別に、マイカにアニール真空蒸着した金（１１１）面上にドデカンチオールを化学結合させた基板を作製した。この基板を、上記化合物が０．０１質量％となるジクロルメタン溶液に２分間浸漬し、金基板上のドデカンチオールの一部がフォトクロミック化合物に置換した基板を作製した。この基板の凹凸像を、ＳＴＭを使用して表面測定したところ、ドデカンチオールの約５０％がフォトクロミック化合物に置換していることを見出すことができた。
【０１０６】
ここで、上記式３２で表されるフォトクロミック化合物は、１分子中に２箇所存在するベンゾ［ｂ］チオフェン環の２位炭素同士が結合していないものであり（以下、Ｏ体と略す。）、このＯ体は３２０ｎｍ付近に吸収極大を持ち、可視光波長域には吸収を持たないものである。
【０１０７】
上記式３２で表されるＯ体にλ１＝３２０ｎｍ付近の光を照射し、そのＯ体が光を吸収して光異性化を起こし、１分子中に２箇所存在するベンゾ［ｂ］チオフェンの２位炭素同士が結合した、下記式３３で表される構造に変化させた（以下、Ｃ体と略す）。このＣ体は可視光波長域の５４０ｎｍ付近に吸収極大を有するものである。
【０１０８】
【化３３】
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【０１０９】
上記式３３で表されるＣ体は、λ２＝５４０ｎｍ付近の光を照射すると光異性化を起こし、再びＯ体となる。このように、Ｏ体とＣ体とを２値の情報としてナノメータ・オーダのビットサイズで記録することができる。なお、Ｏ体からＣ体およびＣ体からＯ体への異性化は熱によっては生じず、室温下でも長時間安定であることを見出すことができた。
【０１１０】
Ｏ体およびＣ体に探針を接触させ、基板に２．０Ｖの電圧を印加させて、基板と探針との間に流れるトンネル電流を検出した。Ｃ体については、約５ｐＡであり、Ｏ体については、約２０ｐＡであり、電気特性の差異を検知することができた。Ｏ体の吸収極大のうち最長波長のものは３８０ｎｍ付近であり、Ｃ体の吸収極大のうち最長波長のものは５５０ｎｍ付近である。長波長の吸収バンドほどＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ間のバンドギャップは小さく、より少ないバイアス電圧でトンネル電流を生じさせることができることを見出すことができた。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、導電性原子間力顕微鏡の原理を応用した本発明の情報処理装置は、再生時においてトンネル電流の差異を検出することにより、再生時に記録情報を損うことなく読み出しができ、高精度な情報再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性ＡＦＭの概略を示した図。
【図２】本発明の情報処理装置において情報の記録および再生を行うため、レーザ光を照射し、分子を通して流れるトンネル電流を計測しているところを示した図。
【符号の説明】
１、１ａ…容器
１ｂ…蓋
２…基板
３…試料入口
４…蓋
５ａ、５ｂ…導線
６…ノズル
７…ノズル
８…試料
９…探針
１０…レーザ・ダイオード
１１…変換器
１２…ビーム・セパレータ
１３…ＣＣＤ
１４…窓
１５…ピエゾ・アクチュエータ
１６…台
１７…プリズム
１８…電源
１９…カンチレバー
２０…固定部材
２１…レンズ
２２…変位検波器
２３…反射板
２４…レーザ光
２５…ノズル
３０…基板
３１…分子
３２…レーザ光
３３…探針
３４…電源
３５…検出手段
【図１】
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【図２】
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