Fotokromism är en reversibel färgförändring, speciellt en process som beskriver en färgförändring i närvaro av ultraviolett (UV), synligt och infrarött (IR) ljus. Detta fenomen ses ofta i övergångslinser, som är de typer av glasögonlinser som mörknar i utomhussolljus och blir klara i inomhusljus. En fotokrom substans 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 våglängdsstrålning. Olika material kan svara med sina egna karakteristiska transmissionsspektra som transformeras i närvaro av ljusvariationer.
En korrekt förståelse av fenomenet upptäcktes först av den tyske judiske organiska kemisten Dr. Willi Marckwald (1864–1950), som också gick under namnet Willy Markwald, 1899 och betecknade fototropi fram till 1950-talet. Han är också krediterad för upptäckten av Radium F, en isotop av Pierre och Marie Curies polonium, under hans tjänstgöring vid universitetet i Berlin. Även om det fotokroma fenomenet hade observerats av andra så tidigt som 1867, bestämde Marckwald det faktiskt i sin studie av beteendet hos benso-1-naftyrodin och tetraklor-1,2-keto-naftalenon under ljus.
Enkelt uttryckt omvandlas en kemisk förening som utsätts för ljus till en annan kemisk förening. I frånvaro av ljus förvandlas den tillbaka till den ursprungliga föreningen. Dessa är märkta som framåt- och bakåtreaktioner.
Färgskiftningar kan förekomma i organiska och konstgjorda föreningar och även ske i naturen. Reversibilitet är ett nyckelkriterium för att namnge denna process, även om irreversibel fotokromism kan uppstå om material genomgår en permanent färgförändring vid exponering för ultraviolett strålning. Detta faller dock under fotokemins paraply.
Många fotokroma molekyler är kategoriserade i flera klasser; dessa kan innefatta spiropyraner, diaryletener och fotokroma kinoner, bland andra. Oorganiska fotokromer kan innefatta silver, silverklorid och zinkhalogenider. Silverklorid är den förening som vanligtvis används vid tillverkning av fotokroma linser.
Andra tillämpningar av fotokromism finns i supramolär kemi, för att indikera molekylära övergångar genom att observera karakteristiska fotokromiska skift. Tredimensionell optisk datalagring använder fotokromism för att skapa minnesskivor som kan hålla en terabyte data, eller i huvudsak 1,000 XNUMX gigabyte. Många produkter använder denna ändring för att skapa attraktiva funktioner för leksaker, textilier och kosmetika.
Observation av fotokroma band i vissa delar av ljusspektrumet tillåter oförstörande övervakning av ljusrelaterade processer och övergångar. Nanoteknik förlitar sig på fotokromism vid produktion av tunna filmer. Effekten kan korrelera med färgningssvar på ytan av en film, som kan användas i valfritt antal optiska eller material tunnfilmstillämpningar; användningsområden inkluderar till exempel produktion av halvledare, filter och andra tekniska ytbehandlingar.
Vanligtvis är fotokroma system baserade på unimolekylära reaktioner som inträffar mellan två tillstånd med särskilt olika absorptionsspektra. Processen är ofta en reversibel förskjutning av termisk strålning, eller värme, såväl som synligt spektralt ljus. Att tillämpa detta fenomen på såväl konsumentprodukter som industriell teknik innebär att dessa naturliga molekylära förändringar kopplas till önskvärda ljustransmissioner och absorptioner för en mängd önskvärda effekter. Energibandskonstruktion av produkter och teknologier förbättras avsevärt av dessa färgkänsliga modifieringar mellan ljus, material och element.