光致变色

光致变色是化学物质（光开关）通过吸收电磁辐射（光致异构化）在两种形式之间的可逆转变，其中两种形式具有不同的吸收光谱。 用简单的语言来说，这可以描述为暴露在光线下的可逆颜色变化。

最著名的可逆光致变色应用之一是用于太阳镜的变色镜片。 使用光致变色技术的xxx限制是材料不能足够稳定以承受数千小时的户外暴露，因此目前不适合长期户外应用。

光致变色染料的转换速度对染料周围环境的刚性高度敏感。 因此，它们在溶液中切换最快，在刚性环境中切换最慢，如聚合物透镜。 2005 年有报道称，将具有低玻璃化转变温度的柔性聚合物（例如硅氧烷或聚丙烯酸丁酯）附着到染料上，可以使它们在刚性镜片中转换得更快。 一些附有硅氧烷聚合物的螺恶嗪即使在刚性透镜基质中也会以接近溶液的速度转换。

光致变色单元已广泛应用于超分子化学中。 它们具有光控可逆形状变化的能力，这意味着它们可用于制作或破坏分子识别图案，或在其周围环境中引起随之而来的形状变化。 因此，光致变色单元已被证明是分子开关的组成部分。 光致变色单元与酶或酶辅助因子的偶联甚至提供了可逆地打开和关闭酶的能力，方法是改变它们的形状或方向，使其功能正常或失效。

Yehuda Hirshberg 于 1956 年首次提出使用光致变色化合物进行数据存储的可能性。 从那时起，各种学术和商业团体进行了许多研究，特别是在 3D 光学数据存储领域，该领域承诺光盘可以容纳 1 TB 的数据。 最初，热反反应和破坏性读数的问题困扰着这些研究，但最近开发出了更稳定的系统。

在玩具、化妆品、服装和工业应用等应用中也发现了可逆光致变色。 如有必要，可以通过与xxx性颜料结合使它们在所需颜色之间变化。

哥本哈根大学化学系太阳能利用中心的研究人员正在研究光致变色二氢薁-乙烯基七富烯系统，以期可能用于收集太阳能并将其储存很长时间。 尽管存储寿命很有吸引力，但对于真实设备来说，它当然必须能够触发反向反应，这需要在未来进行进一步的迭代。

光致变色是在 1880 年代后期发现的，包括 Markwald 的工作，他研究了 2,3,4,4-tetrachloronaphthalen-1(4H)-one 在固态下的可逆颜色变化。 他将这种现象称为趋光性，直到 1950 年代以色列魏茨曼科学研究所的 Yehuda Hirshberg 提出光致变色这一术语时，这个名称才被使用。 光致变色既可以发生在有机化合物中，也可以发生在无机化合物中，在生物系统中也有其一席之地（例如视觉过程中的视网膜）。

光致变色没有严格的定义，但通常用于描述发生可逆光化学反应的化合物，其中电磁光谱可见部分的吸收带的强度或波长发生剧烈变化。 在许多情况下，吸收带仅以一种形式存在。 被称为光致变色的光化学反应所需的变化程度在肉眼看来是戏剧性的，但本质上，光致变色反应与其他光化学反应之间没有分界线。

因此，虽然偶氮苯的反式-顺式异构化被认为是光致变色反应，但芪的类似反应不是。 由于光致变色只是光化学反应的一个特例，几乎任何光化学反应类型都可以通过适当的分子设计来产生光致变色。 光致变色中涉及的一些最常见的过程是周环反应、顺反异构化、分子内氢转移、分子内基团转移、解离过程和电子转移（氧化还原）。

光致变色的另一个要求是分子的两种状态在环境条件下应该在合理的时间内保持热稳定。