Hvad er fotokromisme?
Fotokromisme er en reversibel farveændring, nærmere bestemt en proces, der beskriver en farveændring i nærvær af ultraviolet (UV), synligt og infrarødt (IR) lys. Dette fænomen ses ofte i overgangslinser, som er de slags brillelinser, der bliver mørke i udendørs sollys og bliver tydelige i indendørs lys. Et fotokromisk stof udviser farveændring under tilstedeværelse af visse typer lys, for eksempel UV-sollys, der aktiverer overgangslinser. Fænomenet opstår på grund af absorptionsegenskaber af molekylært materiale som respons på bølgelængdestråling. Forskellige materialer kan reagere med deres egne karakteristiske transmissionsspektre, der transformerer i nærvær af lysvariationer.
En nøjagtig forståelse af fænomenet blev først opdaget af den tyske jødiske organiske kemiker Dr. Willi Marckwald (1864–1950), der også gik under navnet Willy Markwald, i 1899 og mærkede fototropi indtil 1950'erne. Han krediteres også opdagelsen af Radium F, en isotop af Pierre og Marie Curies polonium, under hans embedsperiode ved Berlins Universitet. Selvom det fotokromiske fænomen var blevet observeret af andre allerede i 1867, bestemte Marckwald det faktum i sin undersøgelse af opførelsen af benzo-1-naphthyrodin og tetrachlor-1,2-keto-naphthalenon under lys.
Kort sagt, en kemisk forbindelse, der udsættes for lys, omdannes til en anden kemisk forbindelse. I fravær af lys forvandles det tilbage til den oprindelige forbindelse. Disse er mærket som frem- og bagreaktioner.
Farveskift kan forekomme i organiske og kunstige forbindelser og finder også sted i naturen. Vendbarhed er et nøglekriterium i navngivning af denne proces, skønt irreversibel fotokromisme kan forekomme, hvis materialer gennemgår en permanent farveændring med udsættelse for ultraviolet stråling. Dette falder imidlertid under paraplyen fra fotokemi.
Talrige fotokromiske molekyler er kategoriseret i flere klasser; disse kan omfatte blandt andet spiropyraner, diarylethener og fotokromiske kinoner. Uorganiske fotokromaer kan omfatte sølv, sølvchlorid og zinkhalogenider. Sølvchlorid er den forbindelse, der typisk anvendes til fremstilling af fotokromiske linser.
Andre anvendelser af fotokromisme findes i supra-molær kemi for at indikere molekylære overgange ved at observere karakteristiske fotokromiske forskydninger. Tredimensionel optisk datalagring anvender fotokromisme for at skabe hukommelsesdiske, der er i stand til at indeholde en terabyte med data, eller i det væsentlige 1.000 gigabyte. Mange produkter bruger denne ændring til at skabe attraktive funktioner til legetøj, tekstiler og kosmetik.
Observation af fotokromiske bånd i visse dele af lysspektret tillader ikke-destruktiv overvågning af lysrelaterede processer og overgange. Nanoteknologi er afhængig af fotokromisme i produktionen af tynde film. Effekten kan korrelere med farvelægninger på overfladen af en film, der kan anvendes i et hvilket som helst antal optiske eller materialet tynde filmanvendelser; for eksempel inkluderer anvendelser produktion af halvledere, filtre og andre tekniske overfladebehandlinger.
Normalt er fotokromiske systemer baseret på unimolekylære reaktioner, der forekommer mellem to tilstande med især forskellige absorptionsspektre. Processen er ofte et reversibelt skift af termisk stråling eller varme såvel som synligt spektralt lys. Anvendelse af dette fænomen på forbrugerprodukter såvel som industrielle teknologier indebærer at binde disse naturlige molekylære ændringer til ønskelige lysoverførsler og -absorptioner for en række ønskelige effekter. Energibåndteknik af produkter og teknologier forbedres kraftigt af disse farvesensitive ændringer mellem lys, materialer og elementer.