Le photochromisme est un changement de couleur réversible, en particulier un processus qui décrit un changement de couleur en présence de lumière ultraviolette (UV), visible et infrarouge (IR). Ce phénomène est couramment observé dans les verres de transition, qui sont le type de verres de lunettes qui s’assombrissent à la lumière du soleil extérieur et deviennent clairs à la lumière intérieure. Une substance photochromique présente un changement de couleur en présence de certains types de lumière, par exemple, la lumière UV du soleil qui active les verres de transition. Le phénomène se produit en raison des caractéristiques d’absorption du matériau moléculaire en réponse au rayonnement de longueur d’onde. Différents matériaux peuvent répondre avec leurs propres spectres de transmission caractéristiques qui se transforment en présence de variations lumineuses.
Une compréhension précise du phénomène a été découverte pour la première fois par le chimiste organique juif allemand Willi Marckwald (1864-1950), également connu sous le nom de Willy Markwald, en 1899 et étiqueté phototropie jusque dans les années 1950. Il est également crédité de la découverte du Radium F, un isotope du polonium de Pierre et Marie Curie, au cours de son mandat à l’Université de Berlin. Bien que le phénomène photochromique ait été observé par d’autres dès 1867, Marckwald l’a déterminé de manière factuelle dans son étude du comportement de la benzo-1-naphtyrodine et de la tétrachloro-1,2-céto-naphtalénone à la lumière.
En termes simples, un composé chimique exposé à la lumière se transforme en un autre composé chimique. En l’absence de lumière, il se transforme en son composé d’origine. Ceux-ci sont étiquetés comme des réactions avant et arrière.
Des changements de couleur peuvent se produire dans les composés organiques et artificiels et également dans la nature. La réversibilité est un critère clé pour nommer ce processus, bien qu’un photochromisme irréversible puisse se produire si les matériaux subissent un changement de couleur permanent avec l’exposition au rayonnement ultraviolet. Ceci, cependant, tombe sous l’égide de la photochimie.
De nombreuses molécules photochromiques sont classées en plusieurs classes ; ceux-ci peuvent inclure des spiropyranes, des diaryléthènes et des quinones photochromiques, entre autres. Les photochromes inorganiques peuvent inclure l’argent, le chlorure d’argent et les halogénures de zinc. Le chlorure d’argent est le composé généralement utilisé dans la fabrication de verres photochromiques.
D’autres applications du photochromisme se trouvent dans la chimie supramolaire, pour indiquer les transitions moléculaires en observant les décalages photochromiques caractéristiques. Le stockage de données optiques en trois dimensions utilise le photochromisme afin de créer des disques de mémoire capables de contenir un téraoctet de données, soit essentiellement 1,000 XNUMX gigaoctets. De nombreux produits utilisent cette modification pour créer des caractéristiques attrayantes pour les jouets, les textiles et les cosmétiques.
L’observation de bandes photochromiques dans certaines parties du spectre lumineux permet un contrôle non destructif des processus et transitions liés à la lumière. La nanotechnologie repose sur le photochromisme dans la production de films minces. L’effet peut être corrélé avec des réponses de coloration sur la surface d’un film, qui peuvent être utilisées dans un certain nombre d’applications optiques ou matérielles de film mince ; par exemple, les utilisations comprennent la production de semi-conducteurs, de filtres et d’autres traitements de surface techniques.
Habituellement, les systèmes photochromiques sont basés sur des réactions unimoléculaires se produisant entre deux états avec des spectres d’absorption notablement différents. Le processus est souvent un déplacement réversible du rayonnement thermique, ou de la chaleur, ainsi que de la lumière spectrale visible. L’application de ce phénomène aux produits de consommation ainsi qu’aux technologies industrielles implique de lier ces changements moléculaires naturels aux transmissions et absorptions lumineuses souhaitables pour une multitude d’effets souhaitables. L’ingénierie des bandes d’énergie des produits et des technologies est grandement améliorée par ces modifications sensibles à la couleur entre la lumière, les matériaux et les éléments.