Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kromének) 4.

Az előadások a következő témára: "Fotokróm anyagok Fotokromizmus fogalma Történeti áttekintés Szerves fotokrómok 1. Spiropiránok 2. Spirooxazinok 3. Benzo- és naftopiránok (kromének) 4."— Előadás másolata:

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

2

3 Fotokromizmus Reverzibilis színváltozás fény hatására AB h 1 h 2, 

4 200300400500  nm  Abszorbancia A B

5 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.

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

7 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 Fotokromizmus

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

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

10 Indolino-spiropiránok spiropirán merocianin 6 -nitro-BIPS (Benzo Indolino Pyrano Spyran) 1 : UV 2 : látható

11 6-nitro-BIPS

12 Merocianin forma határszerkezetei ikerionos kinoidális

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 Biológiai alkalmazás Bioszenzorok Fototerápia A fotokróm tulajdonságok megváltoznak. Informatika Nagysűrűségű optikai memóriák

17 2. Spiroxazinok 1 : UV 2 : 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

21 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

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

23 Fotokróm táblaüveg

24 3. Benzo- és naftopiránok

25 Mechanizmus Fotokróm lencsék Optikai kapcsolók, stb. Alkalmazás:

26 Fulgid Fulgimid 4. Fulgidek

27 Mechanizmus - fotociklizáció 1 : UV 2 : látható

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

29

30

31

32

33

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

35 Kétfotonos fotokromizmus S0S0 SnSn h 1 h 2 A B virtuális szint

36 Írás merőleges sugárnyalábokkal

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

38 Sötétben a visszaalakulást segíti a CuCl

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

40 spiropirán merocianin h 2,  h 1 kalixarén + koronaéter+ fotokróm

41 6-nitro-BIPS komplexképzése

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

43 Komplexképzés alkálifémekkel

44 Komplexképzés alkáliföldfémekkel

45 Komplexképzés naftil-etil-aminnal

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

47 Spirooxazin fotodegradációja nanokapszulákban