Фотохромизм

Фотохроми́зм

(от Фото... и греч. chroma – цвет, краска)

способность вещества обратимо (т. е. с последующим возвращением в исходное состояние) переходить под действием оптического излучения (См. Оптическое излучение) из одного состояния в какое-либо такое другое состояние, в котором у вещества появляется или резко меняется спектр поглощения видимого излучения. Многие вещества совершают указанные переходы под действием, например, рентгеновского или СВЧ-излучения. Тем не менее фотохромными в строгом смысле они являются, только если такие переходы они испытывают и под действием оптического излучения (ультрафиолетового, видимого или инфракрасного).

В общем виде фотохромный процесс заключается в следующем. В исходном состоянии А вещество, поглощая оптическое излучение определенного спектрального состава, переходит в т. н. фотоиндуцированное состояние В, для которого характерны иной спектр поглощения света и некоторое (определённое для данного состояния) время жизни. Обратный переход В (А совершается самопроизвольно за счёт тепловой энергии и может чрезвычайно сильно ускоряться при нагревании вещества или под действием света, поглощаемого в состоянии В.

Ф. присущ очень большому числу веществ органического или неорганического происхождения. В основе Ф. органических веществ лежит ряд фотофизических процессов и многочисленные фотохимические реакции (см. Фотохимия; там же о таких типичных фотофизических процессах, приводящих к Ф., как поглощение света молекулами в триплетном состоянии, в которое они перешли из синглетного, в свою очередь, под действием излучения). Если основой Ф. служат фотохимические реакции, то они сопровождаются либо перестройкой валентных связей (например, при диссоциации (См. Диссоциация), димеризации, перегруппировке атомов в молекуле, окислительно-восстановительных реакциях, а также при таутомерных превращениях, см. Таутомерия), либо изменением конфигурации атомов в молекулах (т. н. цис-транс-изомерия, см. Изомерия). Ф. неорганических веществ обусловлен обратимыми процессами фотопереноса электронов, приводящим к возникновению центров окраски (См. Центры окраски) различного типа, изменению валентности (См. Валентность) ионов металлов, а также обратимыми реакциями фотодиссоциации соединений и др.

На основе органических и неорганических фотохромных веществ разработаны Фотохромные материалы. Применение этих материалов в науке и технике основано на их светочувствительности, обратимости происходящих в них фотофизических и фотохимических процессов, на появлении или изменении окраски (спектров поглощения) непосредственно под действием света, на различии термических, химических и физических свойств исходного и фотоиндуцированного состояний фотохромных веществ.

Лит.: Теренин А. Н., Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений, Л., 1967; Барачевский В. А., Фотохромизм, «Журнал Всесоюзного Химического общества им. Д. И. Менделеева», 1974, т. 19, № 4, с. 423–33: Барачевский В. А., Дашков Г. И., Цехомский В. А., Фотохромизм и его применение, М., 1977; Photochromism, N. Y., [1971].

В. А. Барачевский.