Co je to fotochromismus?
Fotochromismus je reverzibilní změna barvy, konkrétně proces, který popisuje změnu barvy v přítomnosti ultrafialového (UV), viditelného a infračerveného (IR) světla. Tento jev je běžně pozorován u přechodných čoček, což jsou druhy brýlových čoček, které při venkovním slunečním světle ztmavnou a ve vnitřním světle se vyjasní. Fotochromní látka vykazuje změnu barvy za přítomnosti určitých druhů světla, například UV slunečního světla, které aktivuje přechodné čočky. K tomuto jevu dochází v důsledku absorpčních charakteristik molekulárního materiálu v reakci na záření vlnových délek. Různé materiály mohou reagovat svými vlastními charakteristikami propustnosti, které se mění v přítomnosti světelných variací.
Přesné pochopení tohoto jevu poprvé objevil německý židovský organický chemik Dr. Willi Marckwald (1864–1950), který v roce 1899 také pojmenoval Willy Markwald, a fototropii označoval až do 50. let. Během jeho působení na berlínské univerzitě je mu také připisován objev Radia F, izotopu polonium Pierra a Marie Curie. Ačkoli fotochromní jev byl pozorován jinými už v roce 1867, Marckwald to ve skutečnosti zkoumal ve studiu chování benzo-1-naftyridinu a tetrachlor-1,2-keto-naftalenonu ve světle.
Jednoduše řečeno, chemická sloučenina vystavená světlu se přemění v jinou chemickou sloučeninu. V nepřítomnosti světla se přemění zpět na původní směs. Jsou označeny jako reakce vpřed a zpět.
Barevné posuny se mohou vyskytovat v organických a umělých sloučeninách a také se odehrávají v přírodě. Reverzibilita je klíčovým kritériem při pojmenování tohoto procesu, i když může dojít k ireverzibilnímu fotochromismu, pokud materiály podléhají trvalé změně barvy při vystavení ultrafialovému záření. To však spadá pod deštník fotochemie.
Četné fotochromní molekuly jsou rozděleny do několika tříd; mezi ně mohou patřit spiropyrany, diaryletheny a fotochromní chinony. Anorganická fotochromika může zahrnovat halogenidy stříbra, chloridu stříbrného a halogenidu zinečnatého. Chlorid stříbrný je sloučenina obvykle používaná při výrobě fotochromních čoček.
Další aplikace fotochromismu se nacházejí v supromolární chemii, což ukazuje na molekulární přechody pozorováním charakteristických fotochromních posunů. Třírozměrné optické datové úložiště využívá fotochromismus, aby vytvořilo paměťové disky schopné pojmout terabyte dat, nebo v podstatě 1 000 gigabajtů. Mnoho produktů používá tuto změnu k vytvoření atraktivních funkcí pro hračky, textil a kosmetiku.
Pozorování fotochromních pásů v určitých částech světelného spektra umožňuje nedestruktivní monitorování procesů a přechodů souvisejících se světlem. Při výrobě tenkých filmů se nanotechnologie spoléhá na fotochromismus. Účinek může korelovat s reakcemi zbarvení na povrchovou plochu filmu, která může být použita v libovolném počtu optických nebo materiálových aplikací tenkých vrstev; například použití zahrnují výrobu polovodičů, filtrů a další technické povrchové úpravy.
Fotochromní systémy jsou obvykle založeny na unimolekulárních reakcích, ke kterým dochází mezi dvěma stavy se zvláště odlišnými absorpčními spektry. Tento proces je často reverzibilní posun tepelného záření nebo tepla, jakož i viditelného spektrálního světla. Použití tohoto jevu na spotřební výrobky i na průmyslové technologie zahrnuje vázání těchto přirozených molekulárních změn k žádoucím prostupům světla a absorpcím pro celou řadu žádoucích účinků. Energetické pásmo výroby výrobků a technologií je výrazně vylepšeno těmito barevně citlivými úpravami mezi světlem, materiály a prvky.