Wat is fotochromisme?
Fotochromisme is een omkeerbare kleurverandering, met name een proces dat een kleurverandering beschrijft in aanwezigheid van ultraviolet (UV), zichtbaar en infrarood (IR) licht. Dit fenomeen wordt vaak waargenomen bij overgangslenzen, dit zijn lenzenvloeistoflenzen die donker worden in buitenzonlicht en helder worden in binnenlicht. Een fotochrome stof vertoont kleurverandering onder de aanwezigheid van bepaalde soorten licht, bijvoorbeeld het UV-zonlicht dat overgangslenzen activeert. Het fenomeen treedt op vanwege de absorptie-eigenschappen van moleculair materiaal in reactie op golflengtestraling. Verschillende materialen kunnen reageren met hun eigen karakteristieke transmissiespectra die transformeren in aanwezigheid van lichtvariaties.
Een accuraat begrip van het fenomeen werd voor het eerst ontdekt door de Duitse joodse organische chemicus Dr. Willi Marckwald (1864–1950), die ook de naam Willy Markwald heette, in 1899 en fototropie tot de jaren 1950 labelde. Hij wordt ook gecrediteerd voor de ontdekking van Radium F, een isotoop van het polonium van Pierre en Marie Curie, tijdens zijn ambtstermijn aan de Universiteit van Berlijn. Hoewel het fotochrome fenomeen al in 1867 door anderen was waargenomen, bepaalde Marckwald het feitelijk in zijn onderzoek naar het gedrag van benzo-1-naftyrodine en tetrachloor-1,2-keto-naftalenon onder licht.
Simpel gezegd, een chemische verbinding blootgesteld aan licht transformeert in een andere chemische verbinding. Bij afwezigheid van licht transformeert het terug naar de oorspronkelijke verbinding. Deze worden aangeduid als voorwaartse en achterwaartse reacties.
Kleurverschuivingen kunnen voorkomen in organische en kunstmatige verbindingen en vinden ook plaats in de natuur. Omkeerbaarheid is een belangrijk criterium bij het benoemen van dit proces, hoewel onomkeerbaar fotochromisme kan optreden als materialen een permanente kleurverandering ondergaan bij blootstelling aan ultraviolette straling. Dit valt echter onder de paraplu van de fotochemie.
Talrijke meekleurende moleculen zijn onderverdeeld in verschillende klassen; deze kunnen onder andere spiropyrans, diarylethenen en fotochrome chinonen zijn. Anorganische fotochromen kunnen zilver, zilverchloride en zinkhalogeniden omvatten. Zilverchloride is de verbinding die gewoonlijk wordt gebruikt bij de vervaardiging van meekleurende lenzen.
Andere toepassingen van fotochromisme worden gevonden in supra-molaire chemie, om moleculaire overgangen aan te geven door het observeren van karakteristieke fotochrome verschuivingen. Driedimensionale optische gegevensopslag maakt gebruik van fotochromisme om geheugenschijven te maken die een terabyte aan gegevens kunnen bevatten, of in wezen 1.000 gigabyte. Veel producten gebruiken deze wijziging om aantrekkelijke functies te creëren voor speelgoed, textiel en cosmetica.
Observatie van fotochrome banden in bepaalde delen van het lichtspectrum maakt niet-destructieve monitoring van lichtgerelateerde processen en overgangen mogelijk. Nanotechnologie vertrouwt op fotochromisme bij de productie van dunne films. Het effect kan correleren met kleurreacties op het oppervlak van een film, die kunnen worden gebruikt in een aantal optische of materiële dunne-filmtoepassingen; het gebruik omvat bijvoorbeeld de productie van halfgeleiders, filters en andere technische oppervlaktebehandelingen.
Gewoonlijk zijn fotochrome systemen gebaseerd op unimoleculaire reacties die optreden tussen twee toestanden met opmerkelijk verschillende absorptiespectra. Het proces is vaak een omkeerbare verschuiving van thermische straling of warmte, evenals zichtbaar spectraal licht. Het toepassen van dit fenomeen op consumentenproducten en industriële technologieën houdt in dat deze natuurlijke moleculaire veranderingen worden gekoppeld aan gewenste lichttransmissies en -absorpties voor een veelheid van gewenste effecten. Energiebandtechnologie van producten en technologieën wordt aanzienlijk verbeterd door deze kleurgevoelige wijzigingen tussen licht, materialen en elementen.