Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kroménok)

Az előadások a következő témára: "Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kroménok)"— Előadás másolata:

1 Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok Spiropiránok Spirooxazinok Benzo- és naftopiránok (kroménok) Fulgidek Szervetlen fotokrómok Fotokróm alapú szenzormolekulák

2

3

4 Fotokromizmus Reverzibilis színváltozás fény hatására hn1 A B hn2 , D

5 A Abszorbancia B 200 300 400 500 l (nm)

6 T típusú fotokróm, ha a B  A reakció termikusan megy végbe
P típusú fotokróm, ha a B  A reakció fotokémiai úton megy végbe. Pozitív fotokromizmus: lmax(B) > lmax(A) Negatív (inverz) fotokromizmus: lmax(B) < lmax(A)

7 Reverzibilis színváltozások kiváltó okai:
Fotokromizmus: fényelnyelés Termokromizmus: hőmérséklet Elektrokromizmus: elektrokémiai redox reakció Szolvatokromizmus: oldószer

8 Fotokromizmus XIX. században fedezték fel
A XX. század 40-es éveitől gyorsult fel a kutatás Hirshberg: „photochromism” ben Spiropiránok től Spirooxazinok től Benzo- és naftopiránok tól Fulgidek (1907) - 70-es évektől

9 Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kroménok) 4. Fulgidek

10 1. Spiropirán-származékok
[2H-1-benzopirán]

11 Indolino-spiropiránok
n1: UV n2: látható merocianin spiropirán 6-nitro-BIPS (Benzo Indolino Pyrano Spyran)

12 Merocianin forma határszerkezetei
kinoidális ikerionos

13 Merocianin geometria izomerei

14 1955-70 között a spiropiránok voltak a leggyakrabban használt fotokróm vegyületek.
Előnyök: könnyen előállíthatók jó színkontraszt nagy fényérzékenység megf. seb. termikus halványodás Hátrány: gyors kifáradás (degradáció).

15 Kereskedelmi alkalmazások
Fotolitográfiában jelzőanyagok. Mikrofényképezés Folyadékáramlás mérése Ruhák, játékok Polimerhez kapcsolt spiropirán Polimerkémikus: polimer fotoszenzitív oldallánccal Fotokémikus: spiropirán polimer szubsztituenssel A spiropiránhoz kapcsolt polimer jelentősen lecsökkenti a termikus fakulás sebességét.

16 Alkalmazás orientált mintákban
Langmuir-Blodget filmekben Membránokban Folyadékkristályokban Felületeken A fotokróm tulajdonságok megváltoznak. Biológiai alkalmazás Bioszenzorok Fototerápia Informatika Nagysűrűségű optikai memóriák

17 2. Spiroxazinok n1: UV n2: látható Előny: fotostabilitás

18 Fotokróm lencsék Követelmények: UV-t nyelje el, könnyű legyen, divatos színű, napfény hatására sötétedjen. 1980-as évektől spiroxazin alapú lencsék kereskedelmi forgalomban

19 Transitions Optical Inc. fotokróm lencse - 1991

20 Transitions Optical Inc. fotokróm lencse - 1991

21 Fotokróm tinta Mitsubishi Chemical Corp
Fotokróm tinta Mitsubishi Chemical Corp.: Vízalapú, polimerhez kötött spiroxazin Textiliák festésére Kapszula mérete: 20 mm Napfény hatására 10 mp alatt elszíneződik Sötétben 15 mp alatt kifakul

22 Nissan Motor és Mitsubishi Chemical Corp.
Fotokróm táblaüveg Nissan Motor és Mitsubishi Chemical Corp. napfény üveg fotokróm réteg 10 mm poli(vinil)- butirál üveg

23 Fotokróm táblaüveg

24 3. Benzo- és naftopiránok

25 Mechanizmus Alkalmazás: Fotokróm lencsék Optikai kapcsolók, stb.

26 4. Fulgidek Fulgid Fulgimid

27 Mechanizmus - fotociklizáció
n1: UV n2: látható

28 Alkalmazások Aktinometria Fotokróm tinták, festékek, szövetek Optikai kapcsolók Optikai adattárolás

29 Háromdimenziós adattárolás: kétfotonos fotokróm átalakulással
Optikai adattárolás Követelmények: termikus stabilitás írás-olvasás megfelelő érzékenységgel fotostabilitás a lézernek megfelelő hullámhossz olvasáskor ne történjen átalakulás Háromdimenziós adattárolás: kétfotonos fotokróm átalakulással

30 Kétfotonos fotokromizmus
Sn hn1 hn2 A B virtuális szint

31 Írás merőleges sugárnyalábokkal

32 Szervetlen fotokrómok
Fotokróm szemüveglencsék: AgCl és CuCl kristályok az üvegben Fotooxidáció: Cl- Cl + e- (oxidáció) Ag+ + e- Ag (redukció)

33 Sötétben a visszaalakulást segíti a CuCl

34 Optikai szenzormolekulák
Makrociklusokhoz kapcsolt fotokrómvegyületek Makrociklusok: koronaéterek, kalixarének stb. Fotokrómok: spiropiránok, spirooxazinok stb. Komplexképzés befolyásolja a fotokróm viselkedést.

35 kalixarén + koronaéter+ fotokróm
hn2, D hn1 merocianin spiropirán

36 6-nitro-BIPS komplexképzése

37 Egyensúlyi állandó meghatározás
a: [Mg2+] = 0 M, f: [Mg2+] = 0,018 M

38 Spiropirán királis koronaéter származéka
komplexképzés fémionokkal, a merocianin forma kialakul UV besugárzás nélkül királis molekulák felismerése

39 Komplexképzés alkálifémekkel

40 Komplexképzés alkáliföldfémekkel

41 Komplexképzés naftil-etil-aminnal

42 Spirooxazin etil-cellulóz (EC) és poli(metil-metakrilát) (PMMA) nanokapszulákban
Acetonitril PMMA

43 Spirooxazin fotodegradációja nanokapszulákban