Что такое фотохромизм?

Фотохромизм - это обратимое изменение цвета, в частности, процесс, который описывает изменение цвета в присутствии ультрафиолетового (УФ), видимого и инфракрасного (ИК) света. Это явление обычно наблюдается в переходных линзах, которые представляют собой линзы для очков, которые темнеют при солнечном свете на улице и становятся прозрачными при освещении в помещении. Фотохромное вещество демонстрирует изменение цвета в присутствии определенных видов света, например, ультрафиолетового солнечного света, который активирует переходные линзы. Явление происходит из-за характеристик поглощения молекулярного материала в ответ на излучение длины волны. Различные материалы могут отвечать своими собственными характеристическими спектрами пропускания, которые трансформируются при наличии изменений света.

Точное понимание этого феномена было впервые открыто немецким еврейским химиком-органиком доктором Вилли Марквальдом (1864–1950), который в 1899 году также носил имя Вилли Марквальд и называл фототропией до 1950-х годов. Ему также приписывают открытие Radium F, изотопа полония Пьера и Марии Кюри, во время его пребывания в университете Берлина. Хотя фотохромное явление наблюдалось другими еще в 1867 году, Марквальд определил его фактически в своем исследовании поведения бензо-1-нафтиродина и тетрахлор-1,2-кето-нафталинона под действием света.

Проще говоря, химическое соединение под воздействием света превращается в другое химическое соединение. При отсутствии света он превращается обратно в исходное соединение. Они помечены как прямые и обратные реакции.

Изменения цвета могут происходить в органических и искусственных соединениях, а также происходят в природе. Обратимость является ключевым критерием в названии этого процесса, хотя необратимый фотохромизм может произойти, если материалы подвергаются постоянному изменению цвета при воздействии ультрафиолетового излучения. Это, однако, подпадает под зонтик фотохимии.

Многочисленные фотохромные молекулы подразделяются на несколько классов; они могут включать в себя, среди прочих, спиропираны, диарилэтены и фотохромные хиноны. Неорганические фотохромные вещества могут включать серебро, хлорид серебра и галогениды цинка. Хлорид серебра - это соединение, обычно используемое при изготовлении фотохромных линз.

Другие применения фотохромизма найдены в надмолярной химии, чтобы указать молекулярные переходы, наблюдая характерные фотохромные сдвиги. В трехмерном оптическом хранилище данных используется фотохромизм для создания дисков памяти, способных хранить терабайт данных или, по существу, 1000 гигабайт. Многие продукты используют это изменение для создания привлекательных функций для игрушек, текстиля и косметики.

Наблюдение фотохромных полос в определенных частях светового спектра позволяет проводить неразрушающий мониторинг процессов и переходов, связанных со светом. Нанотехнология опирается на фотохромизм в производстве тонких пленок. Эффект может коррелировать с откликами окраски на площади поверхности пленки, которая может использоваться в любом количестве оптических или материальных тонкопленочных применений; например, использование включает производство полупроводников, фильтров и других технических обработок поверхности.

Обычно фотохромные системы основаны на мономолекулярных реакциях, происходящих между двумя состояниями с заметно различающимися спектрами поглощения. Процесс часто представляет собой обратимое смещение теплового излучения или тепла, а также видимого спектрального света. Применение этого явления к потребительским товарам, а также к промышленным технологиям включает в себя привязку этих естественных молекулярных изменений к желаемым светопропусканиям и поглощениям для множества желаемых эффектов. Разработка энергетических полос продуктов и технологий значительно улучшена благодаря этим чувствительным к цвету модификациям между светом, материалами и элементами.