Hva er fotokromisme?
Fotokromisme er en reversibel fargeendring, nærmere bestemt en prosess som beskriver en fargeendring i nærvær av ultrafiolett (UV), synlig og infrarødt (IR) lys. Dette fenomenet blir ofte sett i overgangslinser, som er de brilleglassene som blir mørke i utendørs sollys og blir klare i innendørs lys. Et fotokromt stoff viser fargeendring under tilstedeværelse av visse typer lys, for eksempel UV-sollys som aktiverer overgangslinser. Fenomenet oppstår på grunn av absorpsjonskarakteristikkene til molekylært materiale som respons på bølgelengdestråling. Ulike materialer kan reagere med sine egne karakteristiske transmisjonsspektre som transformerer i nærvær av lysvariasjoner.
En nøyaktig forståelse av fenomenet ble først oppdaget av den tyske jødiske organiske kjemikeren Dr. Willi Marckwald (1864–1950), som også gikk under navnet Willy Markwald, i 1899 og merket fototropi frem til 1950-tallet. Han blir også kreditert oppdagelsen av Radium F, en isotop av Pierre og Marie Curies polonium, under hans embetsperiode ved Universitetet i Berlin. Selv om det fotokromiske fenomenet hadde blitt observert av andre allerede i 1867, bestemte Marckwald det faktum i sin studie av oppførselen til benzo-1-naftyrodin og tetraklor-1,2-keto-naftalenon under lys.
Enkelt sagt transformerer en kjemisk forbindelse utsatt for lys til en annen kjemisk forbindelse. I mangel av lys forvandles det tilbake til den opprinnelige forbindelsen. Disse er merket som frem- og bakreaksjoner.
Fargeskift kan forekomme i organiske og kunstige forbindelser og finner også sted i naturen. Reversibilitet er et sentralt kriterium for å navngi denne prosessen, selv om irreversibel fotokromisme kan forekomme hvis materialer gjennomgår en permanent fargeendring med eksponering for ultrafiolett stråling. Dette faller imidlertid under paraplyen til fotokjemien.
Tallrike fotokromiske molekyler er kategorisert i flere klasser; disse kan inkludere spiropyraner, diaryletener og fotokromiske kinoner, blant andre. Uorganiske fotokromikker kan omfatte sølv, sølvklorid og sinkhalogenider. Sølvklorid er forbindelsen som vanligvis brukes til fremstilling av fotokromiske linser.
Andre anvendelser av fotokromisme finnes i supermolær kjemi, for å indikere molekylære overganger ved å observere karakteristiske fotokromiske skift. Tredimensjonalt optisk datalagring bruker fotokromisme for å lage minnedisker som kan inneholde en terabyte med data, eller i det vesentlig 1000 gigabyte. Mange produkter bruker denne endringen for å skape attraktive funksjoner for leker, tekstiler og kosmetikk.
Observasjon av fotokromiske bånd i visse deler av lysspekteret tillater ikke-destruktiv overvåking av lysrelaterte prosesser og overganger. Nanoteknologi er avhengig av fotokromisme i produksjonen av tynne filmer. Effekten kan korrelere med fargebesponser på overflatearealet til en film, som kan brukes i et hvilket som helst antall optiske eller materielle tynnfilmsapplikasjoner; for eksempel inkluderer anvendelser produksjon av halvledere, filtre og andre tekniske overflatebehandlinger.
Vanligvis er fotokromiske systemer basert på unimolekylære reaksjoner som oppstår mellom to tilstander med spesielt forskjellige absorpsjonsspektre. Prosessen er ofte et reversibelt skifte av termisk stråling eller varme, så vel som synlig spektralt lys. Å bruke dette fenomenet på forbrukerprodukter så vel som industrielle teknologier innebærer å binde disse naturlige molekylære endringene til ønskelige lysoverføringer og absorpsjoner for en rekke ønskelige effekter. Energibåndteknikk for produkter og teknologier forbedres kraftig av disse fargesensitive modifikasjonene mellom lys, materialer og elementer.