Efecte fotocromático

Archiu:PhotochromicLens.jpg

Una lent fotocromática, després d'expondre's al sol en part del lent cobert per paper

El efecte fotocromático es definix com una transformació reversible d'una espècie química entre dos estats A i B, els quals tenen diferents espectres d'absorció. Esta transformació és induïda en una o abdós direccions per la radiació electromagnètica. La reacció inversa pot ser induïda per radiació electromágnetíca i/o calor. En anglés es denomina photochromism.

Este fa més obscur certs materials transparents quan percep la llum directa del sol o d'una font lumínica. Els lents fotocromáticas són molt utilisades per a evitar l'arribada de llum als ulls en excés. Els vidres fotocromáticos són molt més cars que els vidres de lents normals. Usualment són recomanats per a l'us en persones majors que la seua retina no està acostumada a canvis dràstics de llum o per a persones que deuen usar lents durant tot el dia. Des d'un punt de vista químic es tracta d'una reacció reversible, els composts que absorbixen la llum i els que la deixen propagar a través d'ells. De forma trival es podria dir que es produïx un canvi reversible de color en passar la llum. El fenomen va ser descobert a finals de la década de 1880, gràcies als treballs de Markwald, que va ser qui va estudiar el canvi reversible de color de les substància 2,3,4,4-tetracloronaftaleno-1(4H)-un és estat sòlit. Ell mateixa va tildar a este fenomen de "fototropía" , i la denominació va continuar amprant-se fins que en la década de 1950 quan el científic Yehuda Hirshberg del centre Weizmann Institute of Science en Israel va propondre el terme més adequat de "fotocromismo".

Història

En 1867, el farmacèutic alemà Carl Julius Fritzsche (1808-1871) va informar sobre el concepte del fotocromismo, indicant que una solució de tetraceno taronja perdia el seu color a la llum del dia pero ho recuperava en l'obscuritat. Posteriorment, el químic alemà Edmund ter Meer (1852-1931) i Phipson varen observar un comportament similar. Ter Meer va documentar el canvi de color de la sal de potassi del dinitroetano, que apareixia roja a la llum del dia i groga en l'obscuritat. Phipson també va registrar que un poste de porta pintat apareixia negre durant el dia i blanc de nit per un pigment de zinc, provablement litopón. En 1899, Willy Markwald, qui va estudiar el canvi de color reversible de la 2,3,4,4-tetracloronaftalen-1(4H)-ona en estat sòlit, va denominar a este fenomen «fototropía». No obstant, este terme es va considerar posteriorment enganyós per la seua associació en el procés biològic «fototropismo». En 1950, Yehuda Hirshberg (de l'Institut Weizmann de Ciències en Israel) va propondre el terme «fotocromismo», derivat de les paraules gregues phos (llum) i chroma (color), que encara s'utilisa àmpliament en l'actualitat. El fenomen s'estén més allà dels composts coloreados, comprenent sistemes que absorbixen llum en un ampli espectre, des del ultravioleta fins al infrarrojo, i inclou reaccions tant ràpides com a llentes. El fotocromismo pot tindre lloc tant en composts orgànics com a inorgànics, i també té el seu lloc en sistemes biològics (per eixemple, en la retina durant el procés de visió). L'us de materials fotocrómicos ha evolucionat més allà de les ulleres de protecció, aplegant a aplicacions com l'almagasenament òptic de senyes 3D, la fotocatálisis i la dosimetría de radiació.

Característiques

El fotocromismo no posseïx una definició rigorosa i científica, pero s'ha descrit des de les seues primeres evidències com una espècie de reacció fotoquímica reversible a on la banda d'absorció en la part visible del espectre electromagnètic canvia dramàticament d'intensitat o de llongitut d'ona. En molts casos la banda d'absorbancia és present només d'una forma. El grau de canvi requerit per a que una reacció fotoquímica siga definida com "fotocrómica" és que és notat pel ull humà com un canvi de contrast, pero en essència no hi ha llínea divisòria entre les reaccions fotocrómicas i les fotoquímiques. Per lo tant mentres l'isomerización trans-cis isomerization del azobenzeno és considerada una reacció fotocrómica, la reacció anàloga de stilbeno no ho és. Des de que el fotocromismo es considera un cas especial d'una reacció fotoquímica, es pot vore que casi qualsevol reacció fotoquímica pot ser una reacció fotocrómica en un adequat disseny molecular. Un dels processos químics més habituals són les reaccions pericíclicas, isomerización cis-trans, la transferència d'hidrogen intramolecular, les transferències intramoleculares de grup, els processos de dissociació i els processos de transferència electrònica (oxidació-reducció).

Un atre requisit arbitrari del fotocromismo és que requerix que dos estats d'una molècula siguen tèrmicament estables baix les condicions ambientals d'un determini de temps raonable. Al mateix temps, el nitrospiropirina (que retro-isomeriza en l'obscuritat durant 10 minuts a temperatura ambiente) és considerat fotocromático. Totes les molècules fotocromáticas que retro-isomerizan a la seua forma més estable a una certa velocitat, i este procés pot ser a velocitats majors quant major siga la temperatura. Per lo tant, existix una estreta relació entre fotocromatismo i els composts termocrómicos. L'escala temporal de isomerización és important per a les aplicacions, i poden ser dissenyades molecularmente. Els composts fotocromáticos considerats com "estables tèrmicament" inclouen alguns diariletenos, que no retro-isomerizan, inclús despuix d'haver segut calfats a temperatures de 80 °C durant 3 mesos.

Com els cromóforos fotocrómicos són una espècie de tenyidas, i operen d'acort en reaccions ben conegudes, l'ingenieria molecular que es necessita per a dissenyar-les és relativament fàcil per mig de certs models coneguts, els càlculs realisats per mig de mecànica quàntica, i experimentació. En particular es pren atenció a l'ajust de les bandes d'absorbancia d'una part particular de l'espectre aixina com l'estabilitat tèrmica del material.