Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kroménok) 4. Fulgidek Szervetlen fotokrómok Fotokróm alapú szenzormolekulák

Fotokromizmus Reverzibilis színváltozás fény hatására hn1 A B hn2 , D

A Abszorbancia B 200 300 400 500 l (nm)

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)

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

Fotokromizmus XIX. században fedezték fel A XX. század 40-es éveitől gyorsult fel a kutatás Hirshberg: „photochromism” - 1950-ben Spiropiránok -1950-től Spirooxazinok - 1970-től Benzo- és naftopiránok - 1966-tól Fulgidek (1907) - 70-es évektől

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

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

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

Merocianin forma határszerkezetei kinoidális ikerionos

Merocianin geometria izomerei

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).

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.

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

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

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

Transitions Optical Inc. fotokróm lencse - 1991

Transitions Optical Inc. fotokróm lencse - 1991

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

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

Fotokróm táblaüveg

3. Benzo- és naftopiránok

Mechanizmus Alkalmazás: Fotokróm lencsék Optikai kapcsolók, stb.

4. Fulgidek Fulgid Fulgimid

Mechanizmus - fotociklizáció n1: UV n2: látható

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

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

Kétfotonos fotokromizmus Sn hn1 hn2 A B virtuális szint

Írás merőleges sugárnyalábokkal

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

Sötétben a visszaalakulást segíti a CuCl

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

kalixarén + koronaéter+ fotokróm hn2, D hn1 merocianin spiropirán

6-nitro-BIPS komplexképzése

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

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

Komplexképzés alkálifémekkel

Komplexképzés alkáliföldfémekkel

Komplexképzés naftil-etil-aminnal

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

Spirooxazin fotodegradációja nanokapszulákban