Vad är fotokromism?
Fotokromism är en reversibel färgförändring, speciellt en process som beskriver en färgändring i närvaro av ultraviolett (UV), synligt och infrarött (IR) ljus. Detta fenomen ses ofta i övergångslinser, som är de glasögonlinser som blir mörka i utomhus solljus och blir tydliga i inomhusljus. Ett fotokromt ämne uppvisar färgförändring under närvaro av vissa typer av ljus, till exempel UV-solljus som aktiverar övergångslinser. Fenomenet uppstår på grund av absorptionsegenskaperna hos molekylärt material som svar på våglängdsstrålningen. Olika material kan reagera med sina egna karakteristiska transmissionsspektra som omvandlas i närvaro av ljusvariationer.
En exakt förståelse av fenomenet upptäcktes först av den tyska judiska organiska kemisten Dr. Willi Marckwald (1864–1950), som också gick under namnet Willy Markwald, 1899 och märkte fototropi fram till 1950-talet. Han krediteras också av upptäckten av Radium F, en isotop av Pierre och Marie Curies polonium, under sin tid på universitetet i Berlin. Även om det fotokromiska fenomenet hade observerats av andra redan 1867, bestämde Marckwald det faktiskt i sin studie av beteendet hos benso-1-naftyrodin och tetraklor-1,2-keto-naftalenon under ljus.
Enkelt uttryckt, en kemisk förening som exponeras för ljus förvandlas till en annan kemisk förening. I frånvaro av ljus förvandlas det tillbaka till den ursprungliga föreningen. Dessa är märkta som framåt- och bakreaktioner.
Färgskift kan förekomma i organiska och konstgjorda föreningar och äger även rum i naturen. Vändbarhet är ett viktigt kriterium för att namnge denna process, även om irreversibel fotokromism kan uppstå om material genomgår en permanent färgförändring med exponering för ultraviolett strålning. Detta faller emellertid under fotokemiens paraply.
Många fotokromiska molekyler kategoriseras i flera klasser; dessa kan inkludera spiropyraner, diaryletener och fotokromiska kinoner, bland andra. Oorganiska fotokroma kan inkludera silver, silverklorid och zinkhalogenider. Silverklorid är den förening som vanligen används vid tillverkning av fotokromiska linser.
Andra tillämpningar av fotokromism finns i supra-molär kemi för att indikera molekylövergångar genom att observera karakteristiska fotokromförändringar. Tredimensionell optisk datalagring använder fotokromism för att skapa minneskivor som kan innehålla en terabyte data, eller i huvudsak 1 000 gigabyte. Många produkter använder denna förändring för att skapa attraktiva funktioner för leksaker, textilier och kosmetika.
Observation av fotokromiska band i vissa delar av ljusspektrumet tillåter icke-förstörande övervakning av ljusrelaterade processer och övergångar. Nanoteknologi förlitar sig på fotokromism vid produktion av tunnfilmer. Effekten kan korrelera med färgningsrespons på ytan av en film, som kan användas i valfritt antal optiska eller material tunnfilmsapplikationer; till exempel användningar inkluderar produktion av halvledare, filter och andra tekniska ytbehandlingar.
Vanligtvis är fotokromiska system baserade på unimolekylära reaktioner som uppstår mellan två tillstånd med särskilt olika absorptionsspektra. Processen är ofta en vändbar förskjutning av termisk strålning eller värme, såväl som synligt spektralt ljus. Att tillämpa detta fenomen på konsumentprodukter såväl som industriell teknik innebär att binda dessa naturliga molekylförändringar till önskvärda ljusöverföringar och absorptioner för en mängd önskvärda effekter. Energibandsteknik för produkter och tekniker förbättras kraftigt av dessa färgkänsliga ändringar mellan ljus, material och element.