Mikä on fotokromismi?

Fotokromismi on palautuva värinmuutos, erityisesti prosessi, joka kuvaa värin muutosta ultravioletti- (UV), näkyvän ja infrapuna- (IR) valon läsnä ollessa. Tämä ilmiö näkyy yleisesti siirtymävaiheen linsseissä, jotka ovat sellaisia ​​silmälaseja, jotka tummuvat ulkona auringonvalossa ja kirkastuvat sisävalossa. Valokrominen aine muuttaa väriä muuttuessa tietyntyyppisestä valosta, esimerkiksi UV -auringonvalosta, joka aktivoi siirtymälinssit. Ilmiö johtuu molekyylimateriaalin absorptio -ominaisuuksista aallonpituisen säteilyn vuoksi. Eri materiaalit voivat reagoida omilla ominaisilla lähetysspektreillään, jotka muuttuvat valon vaihtelun läsnä ollessa.

Tarkan käsityksen ilmiöstä löysi ensin saksalainen juutalainen orgaaninen kemisti tohtori Willi Marckwald (1864–1950), joka käytti myös Willy Markwaldin nimeä, vuonna 1899 ja leimasi valotropiaa 1950 -luvulle asti. Hänelle on myös myönnetty Radium F: n, Pierren ja Marie Curien poloniumin isotoopin, löytäminen hänen toimikautensa aikana Berliinin yliopistossa. Vaikka muut olivat havainneet fotokromisen ilmiön jo vuonna 1867, Marckwald määritteli sen tosiasiallisesti tutkiessaan bentso-1-naftyrodiinin ja tetrakloori-1,2-keto-naftalenonin käyttäytymistä valossa.

Yksinkertaisesti sanottuna, valolle altistunut kemiallinen yhdiste muuttuu toiseksi kemialliseksi yhdisteeksi. Valon puuttuessa se muuttuu takaisin alkuperäiseksi yhdisteeksi. Nämä on merkitty eteen- ja taaksepäin.
Värinmuutoksia voi esiintyä orgaanisissa ja keinotekoisissa yhdisteissä ja myös luonnossa. Käänteisyys on keskeinen kriteeri tämän prosessin nimeämisessä, vaikka peruuttamaton fotokromismi voi tapahtua, jos materiaalit muuttuvat pysyvästi värin muuttuessa ultraviolettisäteilylle. Tämä kuuluu kuitenkin fotokemian sateenvarjoon.

Lukuisia fotokromisia molekyylejä luokitellaan useisiin luokkiin; Näitä voivat olla muun muassa spiropyraanit, diaryleteenit ja fotokromiset kinonit. Epäorgaaniset fotokromit voivat sisältää hopeaa, hopeakloridia ja sinkkihalogenideja. Hopeakloridi on yhdiste, jota käytetään tyypillisesti fotokromaattisten linssien valmistuksessa.

Muita fotokromismin sovelluksia löytyy molekyylien yläpuolella olevasta kemiasta, mikä osoittaa molekyylien siirtymiä havainnoimalla ominaisia ​​fotokromisia siirtymiä. Kolmiulotteinen optinen tietojen tallennusjärjestelmä käyttää fotokromismia luodakseen muistilevyjä, jotka kykenevät tallentamaan teratavuisia tietoja eli olennaisesti 1,000 gigatavua. Monet tuotteet käyttävät tätä muutosta luodakseen houkuttelevia ominaisuuksia leluille, tekstiileille ja kosmetiikalle.

Valokromaattisten kaistojen havaitseminen valospektrin tietyissä osissa mahdollistaa valoon liittyvien prosessien ja siirtymien tuhoutumattoman seurannan. Nanoteknologia perustuu fotokromismiin ohutkalvojen valmistuksessa. Vaikutus voi korreloida värivasteisiin kalvon pinta-alalla, jota voidaan käyttää missä tahansa määrässä optisia tai materiaali-ohutkalvo-sovelluksia; käyttötarkoituksiin kuuluu esimerkiksi puolijohteiden, suodattimien ja muiden teknisten pintakäsittelyjen tuotanto.
Yleensä fotokromiset järjestelmät perustuvat yksimolekyylisiin reaktioihin, jotka tapahtuvat kahden tilan välillä, joilla on huomattavasti erilaiset absorptiospektrit. Prosessi on usein palautuva lämpösäteilyn tai lämmön siirtyminen sekä näkyvän spektrivalon. Tämän ilmiön soveltaminen kuluttajatuotteisiin ja teollisuusteknologioihin sisältää näiden luonnollisten molekyylimuutosten sitomisen toivottuihin valonläpäisyihin ja absorptioihin monien toivottujen vaikutusten aikaansaamiseksi. Näiden valon, materiaalien ja elementtien värinherkillä muutoksilla parannetaan merkittävästi tuotteiden ja teknologioiden energiakaistojen suunnittelua.