Che cos'è il fotocromatismo?
Il fotocromatismo è un cambiamento di colore reversibile, in particolare un processo che descrive un cambiamento di colore in presenza di luce ultravioletta (UV), visibile e infrarossa (IR). Questo fenomeno si riscontra comunemente nelle lenti di transizione, che sono i tipi di lenti per occhiali che si scuriscono alla luce solare esterna e diventano chiare alla luce interna. Una sostanza fotocromatica presenta un cambiamento di colore in presenza di determinati tipi di luce, ad esempio la luce solare UV che attiva le lenti di transizione. Il fenomeno si verifica a causa delle caratteristiche di assorbimento del materiale molecolare in risposta alla radiazione della lunghezza d'onda. Materiali diversi possono rispondere con i propri spettri di trasmissione caratteristici che si trasformano in presenza di variazioni di luce.
Un'accurata comprensione del fenomeno fu scoperta per la prima volta dal chimico organico ebreo tedesco Dr. Willi Marckwald (1864-1950), che prese anche il nome di Willy Markwald, nel 1899 e etichettò la fototropia fino agli anni '50. Gli viene anche attribuita la scoperta del Radium F, un isotopo del polonio di Pierre e Marie Curie, durante il suo mandato all'Università di Berlino. Sebbene il fenomeno fotocromatico fosse stato osservato da altri già nel 1867, Marckwald lo determinò di fatto nel suo studio del comportamento del benzo-1-naftitrodina e del tetracloro-1,2-cheto-naftalenone alla luce.
In poche parole, un composto chimico esposto alla luce si trasforma in un altro composto chimico. In assenza di luce, si trasforma nel composto originale. Questi sono etichettati come reazioni avanti e indietro.
I cambiamenti di colore possono verificarsi in composti organici e artificiali e anche in natura. La reversibilità è un criterio chiave nella denominazione di questo processo, sebbene il fotocromatismo irreversibile possa verificarsi se i materiali subiscono un cambiamento di colore permanente con l'esposizione alle radiazioni ultraviolette. Questo, tuttavia, cade sotto l'ombrello della fotochimica.
Numerose molecole fotocromatiche sono classificate in diverse classi; questi possono includere spiropyrans, diarylethenes e chinoni fotocromatici, tra gli altri. I fotocromatici inorganici possono includere argento, cloruro d'argento e alogenuri di zinco. Il cloruro d'argento è il composto tipicamente utilizzato nella produzione di lenti fotocromatiche.
Altre applicazioni del fotocromatismo si trovano nella chimica sopra-molare, per indicare le transizioni molecolari osservando cambiamenti fotocromatici caratteristici. L'archiviazione di dati ottici tridimensionali impiega il fotocromatismo al fine di creare dischi di memoria in grado di contenere un terabyte di dati, ovvero essenzialmente 1.000 gigabyte. Molti prodotti utilizzano questa modifica per creare interessanti caratteristiche per giocattoli, tessuti e cosmetici.
L'osservazione di bande fotocromatiche in determinate porzioni dello spettro luminoso consente il monitoraggio non distruttivo di processi e transizioni legati alla luce. La nanotecnologia si basa sul fotocromatismo nella produzione di film sottili. L'effetto può essere correlato con le risposte di colorazione sulla superficie di un film, che può essere utilizzato in qualsiasi numero di applicazioni a film sottile ottico o materiale; ad esempio, gli usi comprendono la produzione di semiconduttori, filtri e altri trattamenti tecnici di superficie.
Di solito, i sistemi fotocromatici si basano su reazioni unimolecolari che si verificano tra due stati con spettri di assorbimento notevolmente diversi. Il processo è spesso uno spostamento reversibile della radiazione termica, o del calore, nonché della luce spettrale visibile. Applicare questo fenomeno ai prodotti di consumo e alle tecnologie industriali implica legare questi naturali cambiamenti molecolari a trasmissioni di luce e assorbimenti desiderabili per una moltitudine di effetti desiderabili. L'ingegneria della banda energetica di prodotti e tecnologie è notevolmente migliorata da queste modifiche sensibili al colore tra luce, materiali ed elementi.