Unas gafas fotocromáticas, tras la exposición de luz solar en una cierta superficie de la lente.

El efecto fotocromático es aquel que se hace más oscuro ciertos materiales transparentes cuando percibe la luz directa del sol o de una fuente lumínica. Las lentes fotocromáticas son muy utlizados para evitar la llegada de luz a los ojos en exceso. Los vidrios fotocromáticos son mucho más caros que los vidrios de lentes normales. Usualmente son recomendados para el uso de personas mayores cuya retina no está acostumbrada a cambios drásticos de luz o para personas que deben usar lentes durante todo el día. Desde un punto de vista químico se trata de una reacción reversible, los compuestos que absorben la luz y los que la dejan propagar a través de ellos.^{[1] [2]} De forma trival se podría decir que se produce un cambio reversible de color al pasar la luz. El fenómeno fue descubierto a finales de la década de los 1880s, gracias a los trabajos de Markwald, que fue quién estudió el cambio reversible de color de las sustancia 2,3,4,4-tetracloronaftaleno-1(4H)-uno es estado sólido. Él mismo tildó a este fenómeno de "fototropía" , y la denominación continuó empleándose que en la década de 1950s cuando el científico Yehuda Hirshberg del centro Weizmann Institute of Science en Israel propuso el término más adecuado de "fotocroismo".

Características

El fotocroismo no posee una definición rigurosa y científica, pero se ha descrito desde sus primeras evidencias como una especie de reacción fotoquímica reversible donde la banda de absorción en la parte visible del espectro electromagnético cambia dramáticamente de intensidad o de longitud de onda. En muchos casos la banda de absorbancia es presente sólo de una forma. El grado de cambio requerido para que una reacción fotoquímica sea definida como "fotocrómica" es que es notado por el ojo humano como un cambio de contraste, pero en esencia no hay línea divisoria entre las reacciones fotocrómicas y las fotoquímicas. Por lo tanto mientras la isomerización trans-cis isomerization del azobenzeno es considerado una reacción fotocrómica, la reacción análoga de stilbeno no lo es. Desde que el fotocroismo se considera un caso especial de una reacción fotoquímica, se puede ver que casi cualquier reacción fotoquímica puede ser una reacción fotocrómica con un adecuado diseño molecular. Uno de los procesos químicos más habituales son las reacciones pericíclicas, isomerización cis-trans, la transferencia de hidrógeno intramolecular, las transferencias intramoleculares de gruupo, los procesos de disociación y los procesos de transferencia electrónica (oxidación-reducción).

Otro requisito arbitrario del fotocroísmo es que requiere que dos estados de una molécula sean térmicamente estables bajo las condiciones ambientales de un plazo de tiempo razonable. Al mismo tiempo, el nitrospiropirina (que retro-isomeriza en la oscuridad durante ~ 10 minutos a temperatura ambiente) es considerada fotocromática. Todas las moléculas fotocromáticas que retro-isomerizan a su forma más estable a una cierta velocidad, y este proceso puede ser avelocidades mayores cuanto mayor sea la temperatura. Por lo tanto, existe una estrecha relación entre fotocromátismo y los compuestos termocrómicos. La escala temporal de isomerización es importante para las aplicaciones, y pueden ser diseñados molecularmente. Los compuestos fotocromáticos considerados como "estables térmicamente" incluyen algunos diariletenos, que no retro-isomerizan, incluso después de haber sido calentados a temperaturas de 80ºC durante 3 meses.

Como los cromóforos fotocrómicos son una especie de tintes, y operan de acuerdo con reacciones bien-conocidas, la ingeniería molecular que se necesita para diseñarlas es relativamente fácil mediante ciertos modelos conocidos, los cáculos realizados mediante mecánica cuántica, y experimentación. En particular se toma particular atención, al ajuste de las bandas de absorbancia de una parte particular del espectro así como la estabilidad térmica del material.

Aplicaciones

Gafas de sol

Una de las aplicaciones más populares de los materiales fotocromáticos es el diseño de lentes fotocromáticas para gafas de sol, una de las limitaciones que ha tenido esta tecnología es que los materiales fotocromáticos no son estables cuando se somenten a la luz solar durante periodos prolongados de tiempo. La velocidad de cambio de estos materiales es un criterio de calidad de las lentes, en la actualidad se han descubiertos polímeros con capacidades de cambio más rápidas que las empeladas en los primeros tiempos.^[3] Algunos spirooxazinas con polímeros de siloxano se suelen añadir a las lentes rígidas para acelerar este proceso de viraje.

Química supra molecular

Las unidades fotocromáticas se han empleado extensivamente en la química supramolecular. Su habilidad para dar la posibilidad de reversibilidad a los efectos de la luz, es una especie de ingeniería molecular capaces de realizar interruptores moleculares capaces de controlar las reversibilidades de las reacciones moleculares controladas por enzimas en estados "on" y "off".

Almacenamineto de datos (data storage)

La posibilidad de emplear compuestos fotocromáticos para almacenamiento de información, la idea fue sugerida inicialmente en 1956 por Yehuda Hirshberg.^[4] Desde entonces se han realizado muchas investigaciones tanto en las zonas académicas como empresariales, particularmente en el área de almacenamiento de dosto ópticos en 3D lo que promete discos de que permiten terabytes de datos.

Investigaciones recientes

Las investigaciones recientes sobre las reacciones fotocrómicas se aplican en la industria de de los juguetes, la cosmética, trajes, etc. Estas investigaciones realzan las investigaciones realizadas sobre los colores en compuestos químicos tales como pigmentos.

Referencias

Véase también

• Gafas