Co to jest fotochromizm?

Fotochromizm to odwracalna zmiana koloru, w szczególności proces opisujący zmianę koloru w obecności światła ultrafioletowego (UV), widzialnego i podczerwonego (IR). Zjawisko to jest powszechnie obserwowane w soczewkach przejściowych, które są soczewkami okularowymi, które ciemnieją w świetle słonecznym na zewnątrz i stają się jasne w świetle wewnętrznym. Substancja fotochromowa wykazuje zmianę koloru w obecności pewnych rodzajów światła, na przykład światła słonecznego UV, które aktywuje soczewki przejściowe. Zjawisko to występuje z powodu właściwości absorpcyjnych materiału cząsteczkowego w odpowiedzi na promieniowanie o długości fali. Różne materiały mogą reagować własnymi charakterystycznymi widmami transmisyjnymi, które przekształcają się w obecności zmian światła.

Dokładne zrozumienie tego zjawiska po raz pierwszy odkrył niemiecki żydowski chemik organiczny dr Willi Marckwald (1864–1950), który również nosił imię Willy Markwald, w 1899 r. I nazwał fototropią do lat 50. XX wieku. Przypisuje mu się także odkrycie Radium F, izotopu polonu Pierre'a i Marie Curie, podczas jego kadencji na Uniwersytecie Berlińskim. Chociaż zjawisko fotochromowe zostało zaobserwowane przez innych już w 1867 r., Marckwald ustalił go faktycznie w swoich badaniach zachowania benzo-1-naftyryny i tetrachloro-1,2-keto-naftalenonu w świetle.

Krótko mówiąc, związek chemiczny wystawiony na działanie światła przekształca się w inny związek chemiczny. Przy braku światła przekształca się z powrotem w oryginalny związek. Są one oznaczone jako reakcje do przodu i do tyłu.

Przesunięcia kolorów mogą występować w związkach organicznych i sztucznych, a także zachodzić w naturze. Odwracalność jest kluczowym kryterium nazywania tego procesu, chociaż nieodwracalna fotochromizm może wystąpić, jeśli materiały ulegną trwałej zmianie koloru pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. To jednak mieści się w zakresie fotochemii.

Liczne cząsteczki fotochromowe są podzielone na kilka klas; mogą to być między innymi spiropirany, diaryloeteny i chinony fotochromowe. Nieorganiczne fotochromiki mogą obejmować srebro, chlorek srebra i halogenki cynku. Chlorek srebra jest związkiem zwykle stosowanym w produkcji soczewek fotochromowych.

Inne zastosowania fotochromizmu znajdują się w chemii ponadcząsteczkowej, aby wskazać przejścia molekularne, obserwując charakterystyczne przesunięcia fotochromowe. Trójwymiarowy optyczny magazyn danych wykorzystuje fotochromizm w celu stworzenia dysków pamięci zdolnych do przechowywania terabajta danych, czyli w zasadzie 1000 gigabajtów. Wiele produktów wykorzystuje tę zmianę do tworzenia atrakcyjnych funkcji zabawek, tekstyliów i kosmetyków.

Obserwacja pasm fotochromowych w niektórych częściach spektrum światła umożliwia nieniszczące monitorowanie procesów i przejść związanych ze światłem. Nanotechnologia polega na fotochromizmie w produkcji cienkich filmów. Efekt może korelować z reakcjami zabarwienia na polu powierzchni folii, które mogą być stosowane w dowolnej liczbie zastosowań cienkich warstw optycznych lub materiałowych; na przykład zastosowania obejmują produkcję półprzewodników, filtrów i inne techniczne obróbki powierzchni.

Zwykle układy fotochromowe opierają się na reakcjach jednocząsteczkowych zachodzących między dwoma stanami o wyraźnie różnych widmach absorpcyjnych. Proces ten jest często odwracalnym przesunięciem promieniowania cieplnego lub ciepła, a także widzialnego światła spektralnego. Zastosowanie tego zjawiska do produktów konsumenckich oraz technologii przemysłowych wiąże się z powiązaniem tych naturalnych zmian molekularnych z pożądanymi transmisjami światła i absorpcją w celu uzyskania wielu pożądanych efektów. Inżynieria pasma energetycznego produktów i technologii jest znacznie ulepszona dzięki tym wrażliwym na kolory modyfikacjom światła, materiałów i elementów.