Qu'est-ce que le photochromisme?
Le photochromisme est un changement de couleur réversible, en particulier un processus qui décrit un changement de couleur en présence de rayons ultraviolets (UV), visibles et infrarouges (IR). Ce phénomène est communément observé dans les verres de transition, qui sont les types de verres de lunettes qui noircissent à la lumière du soleil en extérieur et deviennent clairs à la lumière de l’intérieur. Une substance photochromique présente un changement de couleur en présence de certains types de lumière, par exemple, la lumière UV qui active les lentilles de transition. Le phénomène se produit en raison des caractéristiques d'absorption du matériau moléculaire en réponse au rayonnement de longueur d'onde. Différents matériaux peuvent répondre avec leurs propres spectres de transmission caractéristiques qui se transforment en présence de variations lumineuses.
Le chimiste bio-juif allemand Willi Marckwald (1864-1950), qui portait également le nom de Willy Markwald, découvrit en premier lieu une idée précise de ce phénomène en 1899 et le désigna comme phototropie jusqu’aux années 1950. On lui attribue également la découverte du radium F, un isotope du polonium de Pierre et Marie Curie, au cours de son mandat à l'Université de Berlin. Bien que le phénomène photochromique ait été observé par d'autres dès 1867, Marckwald l'a déterminé de manière factuelle dans son étude du comportement de la benzo-1-naphthyrodine et de la tétrachloro-1,2-céto-naphtalénone à la lumière.
En termes simples, un composé chimique exposé à la lumière se transforme en un autre composé chimique. En l'absence de lumière, il revient au composé d'origine. Celles-ci sont qualifiées de réactions en avant et en arrière.
Des changements de couleur peuvent se produire dans les composés organiques et artificiels et se produisent également dans la nature. La réversibilité est un critère clé dans la dénomination de ce processus, bien qu'un photochromisme irréversible puisse se produire si les matériaux subissent un changement de couleur permanent lors de l'exposition au rayonnement ultraviolet. Ceci, cependant, tombe sous le parapluie de la photochimie.
De nombreuses molécules photochromiques sont classées en plusieurs classes. ceux-ci peuvent inclure les spiropyrans, les diaryléthènes et les quinones photochromiques, entre autres. Les photochromiques inorganiques peuvent inclure l'argent, le chlorure d'argent et les halogénures de zinc. Le chlorure d'argent est le composé généralement utilisé dans la fabrication de lentilles photochromiques.
D'autres applications du photochromisme se trouvent dans la chimie supra-molaire, afin d'indiquer des transitions moléculaires en observant des déplacements photochromiques caractéristiques. Le stockage de données optique en trois dimensions utilise le photochromisme afin de créer des disques de mémoire capables de contenir un téraoctet de données, ou essentiellement 1 000 gigaoctets. De nombreux produits utilisent cette modification pour créer des fonctionnalités attrayantes pour les jouets, les textiles et les cosmétiques.
L'observation de bandes photochromiques dans certaines parties du spectre de la lumière permet une surveillance non destructive des processus et des transitions liés à la lumière. La nanotechnologie repose sur le photochromisme dans la production de films minces. L'effet peut être corrélé avec les réponses de coloration sur la surface d'un film, ce qui peut être utilisé dans n'importe quel nombre d'applications optiques ou de matériaux en couche mince; par exemple, les utilisations incluent la production de semi-conducteurs, de filtres et d’autres traitements de surface techniques.
Généralement, les systèmes photochromiques sont basés sur des réactions unimoléculaires se produisant entre deux états avec des spectres d'absorption notablement différents. Le processus consiste souvent en un déplacement réversible du rayonnement thermique, ou de la chaleur, ainsi que de la lumière spectrale visible. L'application de ce phénomène aux produits de consommation ainsi qu'aux technologies industrielles implique de lier ces changements moléculaires naturels aux transmissions et absorptions lumineuses souhaitables pour une multitude d'effets souhaitables. L'ingénierie des produits et technologies par bande d'énergie est grandement améliorée par ces modifications sensibles à la couleur entre la lumière, les matériaux et les éléments.