Τι είναι ο φωτοχρωμισμός;

Ο φωτοχρωμισμός είναι μια αναστρέψιμη αλλαγή του χρώματος, συγκεκριμένα μια διαδικασία που περιγράφει μια αλλαγή χρώματος παρουσία υπεριώδους (UV), ορατού και υπέρυθρου (IR) φωτός.Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται συνήθως σε μεταβατικούς φακούς, οι οποίοι είναι τα είδη των φακών γυαλιών που γίνονται σκοτεινές στο υπαίθριο ηλιακό φως και γίνονται σαφείς στο εσωτερικό φως.Μια φωτοχρωμική ουσία παρουσιάζει αλλαγή χρώματος υπό την παρουσία ορισμένων ειδών φωτός, για παράδειγμα, το φως του ήλιου υπεριώδους ακτινοβολίας που ενεργοποιεί τους μεταβατικούς φακούς.Το φαινόμενο συμβαίνει λόγω των χαρακτηριστικών απορρόφησης του μοριακού υλικού σε απόκριση της ακτινοβολίας μήκους κύματος.Διαφορετικά υλικά μπορεί να ανταποκριθούν με τα δικά τους χαρακτηριστικά φάσματα μετάδοσης που μετασχηματίζουν με την παρουσία φωτεινών παραλλαγών.

Μια ακριβής κατανόηση του φαινομένου ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανό Εβραίο οργανικό χημικό Dr. Willi Marckwald (1864-1950), ο οποίος επίσης πήγε από τοΌνομα του Willy Markwald, το 1899 και επισημάνθηκε φωτοτροπία μέχρι τη δεκαετία του 1950.Πιστεύεται επίσης με την ανακάλυψη του Radium F, ενός ισότοπου του Pierre και του Polonium της Marie Curie, κατά τη διάρκεια της θητείας του στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου.Παρόλο που το φωτοχρωμικό φαινόμενο παρατηρήθηκε από άλλους ήδη από το 1867, ο Marckwald το καθόρισε πραγματικά στη μελέτη του για τη συμπεριφορά της βενζο-1-ναφθυροδίνης και της τετραχλωρο-1,2-κετο-ναφθαλινόνης κάτω από το φως.Η ένωση που εκτίθεται σε φως μετατρέπεται σε άλλη χημική ένωση.Ελλείψει φωτός, μετατρέπει πίσω στην αρχική ένωση.Αυτά χαρακτηρίζονται ως αντιδράσεις προς τα εμπρός και πίσω.

Οι μετατοπίσεις χρώματος μπορούν να εμφανιστούν σε οργανικές και τεχνητές ενώσεις και επίσης να πραγματοποιηθούν στη φύση.Η αναστρεψιμότητα είναι ένα βασικό κριτήριο για την ονομασία αυτής της διαδικασίας, αν και μπορεί να συμβεί μη αναστρέψιμο φωτοχρωμισμό εάν τα υλικά υποβληθούν σε μόνιμη αλλαγή χρώματος με έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία.Αυτό, ωστόσο, πέφτει κάτω από την ομπρέλα της φωτοχημείας.

Πολλά φωτοχρωμικά μόρια κατηγοριοποιούνται σε διάφορες κατηγορίες.Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν σπιροπυράνικα, διαρυντετικά και φωτοχρωμικές κινόνες, μεταξύ άλλων.Η ανόργανη φωτοχρωμική μπορεί να περιλαμβάνει ασήμι, χλωριούχο ασήμι και αλογονίδια ψευδαργύρου.Το χλωριούχο ασήμι είναι η ένωση που χρησιμοποιείται τυπικά στην κατασκευή φωτοχρωμικών φακών.

Άλλες εφαρμογές του φωτοχρωμισμού βρίσκονται στην υπεραρχική χημεία, για να υποδεικνύουν μοριακές μεταβάσεις παρατηρώντας χαρακτηριστικές φωτοχρωμικές μετατοπίσεις.Η τρισδιάστατη αποθήκευση οπτικών δεδομένων χρησιμοποιεί φωτοχρωμισμό προκειμένου να δημιουργηθεί δίσκοι μνήμης σε θέση να κρατήσει ένα terabyte δεδομένων ή ουσιαστικά 1.000 gigabytes.Πολλά προϊόντα χρησιμοποιούν αυτήν την αλλαγή για να δημιουργήσουν ελκυστικά χαρακτηριστικά για παιχνίδια, κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα και καλλυντικά.

Η παρατήρηση των φωτοχρωμικών ζωνών σε ορισμένα τμήματα του φάσματος φωτός επιτρέπει μη καταστροφική παρακολούθηση των διαδικασιών και των μεταβάσεων που σχετίζονται με το φως.Η νανοτεχνολογία βασίζεται στον φωτοχρωμισμό στην παραγωγή λεπτών φιλμ.Το αποτέλεσμα μπορεί να συσχετιστεί με τις αποκρίσεις χρωματισμού στην επιφάνεια μιας μεμβράνης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιοδήποτε αριθμό εφαρμογών οπτικής ή υλικού λεπτής ταινίας.Για παράδειγμα, οι χρήσεις περιλαμβάνουν την παραγωγή ημιαγωγών, φίλτρων και άλλων τεχνικών επιφανειακών θεραπειών

Συνήθως, τα φωτοχρωμικά συστήματα βασίζονται σε μη ισορροπημένες αντιδράσεις που εμφανίζονται μεταξύ δύο καταστάσεων με ιδιαίτερα διαφορετικά φάσματα απορρόφησης.Η διαδικασία είναι συχνά μια αναστρέψιμη μετατόπιση της θερμικής ακτινοβολίας ή της θερμότητας, καθώς και το ορατό φασματικό φως.Η εφαρμογή αυτού του φαινομένου στα καταναλωτικά προϊόντα καθώς και στις βιομηχανικές τεχνολογίες περιλαμβάνει τη σύνδεση αυτών των φυσικών μοριακών αλλαγών σε επιθυμητές μεταδόσεις και απορροφήσεις φωτός για ένα πλήθος επιθυμητών επιδράσεων.Η μηχανική ενέργειας των προϊόντων και των τεχνολογιών ενέργειας ενισχύεται σε μεγάλο βαθμό από αυτές τις ευαίσθητες στο χρώμα τροποποιήσεις μεταξύ φωτός, υλικών και στοιχείων.