フォトクロミズムとは？

フォトクロミズムは可逆的な色の変化であり、具体的には、紫外線（UV）、可視光、赤外線（IR）の存在下での色の変化を表すプロセスです。 この現象は一般的に過渡レンズで見られます。これは、屋外の日光で暗くなり、屋内の光ではっきりする眼鏡レンズの一種です。 フォトクロミック物質は、特定の種類の光、たとえば移行レンズを活性化する紫外線などの存在下で色の変化を示します。 この現象は、波長放射に応答した分子材料の吸収特性により発生します。 異なる材料は、光の変化の存在下で変換する固有の透過スペクトルで応答する場合があります。

この現象の正確な理解は、1899年にドイツのユダヤ人有機化学者であるウィリーマークヴァルト博士（1864〜1950）によって最初に発見され、1899年にウィリーマークヴァルトの名前で始まり、1950年代までフォトトロピーと名付けられました。 彼はまた、ベルリン大学での在職中に、ピエールとマリー・キュリーのポロニウムの同位体であるラジウムFの発見も認められています。 フォトクロミック現象は1867年には他の人によって観察されていましたが、Marckwaldは事実上、ベンゾ-1-ナフチロジンとテトラクロロ-1,2-ケト-ナフタレノンの光の挙動の研究でそれを確認しました。

簡単に言えば、光にさらされる化合物は別の化合物に変換されます。 光がない場合、元の化合物に戻ります。 これらは、前方および後方反応としてラベル付けされています。

カラーシフトは、有機化合物および人工化合物で発生する可能性があり、自然界でも発生します。 可逆性は、このプロセスに名前を付ける際の重要な基準ですが、紫外線にさらされると材料が永続的な色変化を受けると、不可逆的なフォトクロミズムが発生する可能性があります。 ただし、これは光化学の傘下にあります。

多数のフォトクロミック分子はいくつかのクラスに分類されます。 これらには、スピロピラン、ジアリールエテン、フォトクロミックキノンなどが含まれます。 無機フォトクロミックには、銀、塩化銀、およびハロゲン化亜鉛が含まれる場合があります。 塩化銀は、フォトクロミックレンズの製造で一般的に使用される化合物です。

フォトクロミズムの他の用途は、超モル化学で見られ、特徴的なフォトクロミックシフトを観察することにより分子の遷移を示します。 3次元の光学データストレージでは、フォトクロミズムを使用して、テラバイトまたは基本的に1,000ギガバイトのデータを保持できるメモリディスクを作成します。 多くの製品は、この変更を使用して、おもちゃ、テキスタイル、および化粧品の魅力的な機能を作成します。

光スペクトルの特定の部分のフォトクロミックバンドを観察すると、光に関連するプロセスと遷移を非破壊的に監視できます。 ナノテクノロジーは、薄膜の製造においてフォトクロミズムに依存しています。 この効果は、フィルムの表面積の着色応答と相関する可能性があります。これは、任意の数の光学または材料薄膜アプリケーションで使用できます。 たとえば、用途には、半導体、フィルター、およびその他の技術的な表面処理の製造が含まれます。

通常、フォトクロミックシステムは、吸収スペクトルが著しく異なる2つの状態間で発生する単分子反応に基づいています。 このプロセスは、可視スペクトル光だけでなく、熱放射または熱の可逆的シフトであることがよくあります。 この現象を消費者製品や産業技術に適用するには、これらの自然の分子変化を望ましい光の透過と吸収に結び付けて、多くの望ましい効果を得る必要があります。 製品、技術のエネルギーバンドエンジニアリングは、光、材料、および要素間のこれらの色に敏感な変更によって大幅に強化されます。