Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kromének) 4. Fulgidek Szervetlen fotokrómok Fotokróm alapú szenzormolekulák
Fotokromizmus Reverzibilis színváltozás fény hatására AB h 1 h 2,
nm Abszorbancia A B
Pozitív fotokromizmus: max (B) > max (A) Negatív (inverz) fotokromizmus: max (B) < max (A) T típusú fotokróm, ha a B A reakció termikusan megy végbe P típusú fotokróm, ha a B A reakció fotokémiai úton megy végbe.
Termokromizmus: hőmérséklet Elektrokromizmus: elektrokémiai redox reakció Reverzibilis színváltozások kiváltó okai: Szolvatokromizmus: oldószer Fotokromizmus: fényelnyelés
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 Fotokromizmus
Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kromének) 4. Fulgidek
1. Spiropirán-származékok [2H-1-benzopirán]
Indolino-spiropiránok spiropirán merocianin 6 -nitro-BIPS (Benzo Indolino Pyrano Spyran) 1 : UV 2 : látható
6-nitro-BIPS
Merocianin forma határszerkezetei ikerionos kinoidális
Merocianin geometria izomerei
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 Biológiai alkalmazás Bioszenzorok Fototerápia A fotokróm tulajdonságok megváltoznak. Informatika Nagysűrűségű optikai memóriák
2. Spiroxazinok 1 : UV 2 : látható Előny: fotostabilitás
Fotokróm lencsék Követelmények: UV-t nyelje el, könnyű legyen, divatos színű, napfény hatására sötétedjen as évektől spiroxazin alapú lencsék kereskedelmi forgalomban
Transitions Optical Inc. fotokróm lencse
Fotokróm tinta Mitsubishi Chemical Corp.: Vízalapú, polimerhez kötött spiroxazin Textiliák festésére Kapszula mérete: 20 m Napfény hatására 10 mp alatt elszíneződik Sötétben 15 mp alatt kifakul
Fotokróm táblaüveg Nissan Motor és Mitsubishi Chemical Corp. üveg fotokróm réteg 10 m poli(vinil)- butirál napfény
Fotokróm táblaüveg
3. Benzo- és naftopiránok
Mechanizmus Fotokróm lencsék Optikai kapcsolók, stb. Alkalmazás:
Fulgid Fulgimid 4. Fulgidek
Mechanizmus - fotociklizáció 1 : UV 2 : látható
Alkalmazások Aktinometria Fotokróm tinták, festékek, szövetek Optikai kapcsolók Optikai adattárolás
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 S0S0 SnSn h 1 h 2 A B virtuális szint
Írás merőleges sugárnyalábokkal
Fotokróm szemüveglencsék: AgCl és CuCl kristályok az üvegben Fotooxidáció: Cl - Cl + e - (oxidáció) Ag + + e - Ag (redukció) Szervetlen fotokrómok
Sötétben a visszaalakulást segíti a CuCl
Optikai szenzormolekulák Makrociklusokhoz kapcsolt fotokrómvegyületek Makrociklusok: koronaéterek, kalixarének stb. Fotokrómok: spiropiránok, spirooxazinok stb. Komplexképzés befolyásolja a fotokróm viselkedést.
spiropirán merocianin h 2, h 1 kalixarén + koronaéter+ fotokróm
6-nitro-BIPS komplexképzése
Spiropirán királis koronaéter származéka (S) 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