U opštem slučaju, hromizam predstavlja reverzibilnu promenu u boji neke hemijske supstance pod uticajem stimulanasa iz spoljne sredine. Podela hromizma u odnosu na vrstu spoljnjeg stimulansa je data u Tabeli 1.

STIMULANS	POJAVA
Svetlost	Fotohromizam
Toplota	Termohromizam
Elektricitet	Elektrohromizam
Pritisak	Piezohromizam
Polarnost rastvarača	Solvatohromizam
Trenje	Tribohromizam
Napon pare	Vapohromizam
Joni (pH)	Jonohromizam
Elektronski mlaz	Tribohromizam

Tabela 1. Podela hromizama u odnosu na vrstu stimulansa kojim se ostvaruje promena u boji

 

Fotohromizam je reverzibilna promena hemijske supstance koja nastaje kao posledica apsorpcije elektromagnetnog zračenja (svetlosti) na različitoj talasnoj dužini.
Fotohromne boje su supstance koje ispoljavaju fenomen fotohromizma. Usled izlaganja UV zračenju, fotohromne boje podležu promeni konformacije, što se vizuelno manifestuje kao promena boje, najčešće iz bezbojnog u obojeni oblik (Slika 1).

Slika 1. Promena konformacije spirooksazinske boje izlaganjem UV i vidljivom svetlošću sa 2D animacijom konformacione promene

 

Na Slici 1, na primeru spirooksazinske boje, je prikazana promena konformacije usled ozračivanja UV i vidljivom svetlošću (VIS). Neobojeni oblik spirooksazina ima sp³ hibridizovan spiro-atom ugljenika koji razdvaja molekul na dve polovine. Svaka polovina se sastoji od benzenskih heterocikličnih prstenova čiji su π sistemi ortogonalni na spiro-ugljenik. Prilikom UV zračenja, kovalentna veza između spiro-ugljenika i kiseonika oksazinskog prstena se raskida. Prsten se otvara u planarni oblik a π sistemi su konjugovani celom dužinom molekula, što je osnovni uslov da bi hemijska supstanca bila obojena (apsorpcija elektromagnetnog zračenja se odigrava u oblasti vidljive svetlosti). Ovo takođe uslovljava to da je spirooksazinskim bojama potreban određen prostor kako bi se konformaciona promena odigrala.

Fotohromne boje su našle široku primenu u industriji i nauci za sledeće upotrebe:

Optička stakla i sočiva – kada sunčeva svetlost padne na ovakav materijal, fotohromni molekuli apsorbuju UV zrake, menjaju boju u tamniju (Slika 2), i tako štite oči od štetnih UV zraka.

Slika 2. Foto-osetljiva stakla različite boje nakon interakcije sa UV zracima

 

Tekstilna industrija – tekstilni proizvodi koji nakon izlaganja UV zracima pokazuju promenu u boji koja može imati indikativni, kamuflažni ili modni karakter. Primer promene boje tkanine pod dejstvom UV zračenja je prikazan na Slici 3. Ako se radi o odevnom predmetu, ovakva promena se u praksi odigrava npr. prilikom izlaska iz zatvorenog prostora u spoljnu sredinu. Odevni predmet je neobojen dok se nalazimo unutra, a prilikom izlaska napolje i izlaganja sunčevim zracima (ili npr. UV svetlosti u diskotekama i kafićima) postaje obojena.

Slika 3. (a) Tkanina posle izlaganja UV zracima; (b) Tkanina pre izlaganja UV zracima (vidljiva svetlost)

 

High-tech primena za optičko skladištenje podataka – Sa aspekta naučnih straživanja, interesantna su dostignuća Wanga² sa saradnicima. Oni su razvili fotopremeštanje (eng. photoswitching) u sistemu hidrogel/boja: poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPA) / spirooksazinska boja (SPO). Na hlorid akrilne kiseline (Slika 4, struktura br 2) je hemijski vezana fotohromna boja, SPO (Slika 4, struktura br 1). Ovako dobijeni monomer (Slika 4, struktura br 3) je umrežen sa N-izopropilakrilamidom (Slika 4, struktura 4) pomoću N,N’-metilenbisakrilamida (BIS) (Slika 4, struktura br 5). Dobijena je jedna stabilna i fleksibilna struktura gela PNIPA-SPO-BIS.

Slika 4. Hemijske reakcije dobijanja PNIPA-SPO-BIS hidrogela

 

Ova hibridna struktura je našla primenu kao novo sredstvo elektronskog ažuriranja podataka optičkim putem (eng. new recording media for optical information storage) kao što ilustrovano na Slici 5. Plave oblasti na Slici 5 reprezentuju hidrogel ozračen UV svetlošću. Ozračivanjem PNIPA-SPO-BIS hidrogela UV svetlošću stvara se zapis, dok se isti briše ozračivanjem vidljivom svetlošću a proces se može ponoviti više puta. Imajući u vidu reverzibilnu fotoizomerizaciju i visoku otpornost na zamor, PNIPA-SPO-BIS hidrogel je važan kandidat kao materijal za optičko brisanje/pisanje/čuvanje podataka.

Slika 5. Šema ažuriranja podataka na PNIPA-SPO-BIS hidrogel

 

Fotohromne boje su uveliko prisutne u našoj svakodnevici, i njihova oblast primene je veoma široka. Matrice u koje se fotohromne boje ugrađuju se neprestano modifikuju i koriguju, kako bi im omogućile najrazličitiju namenu. Poboljšanje postojanosti fotohromnog odgovora, očuvanje reverzibilnosti konformacionih promena, minimiziranje pH osetljivosti fotohromnih boja su samo neki od izazova koje možemo očekivati da budu rešeni u budućnosti.