Materiales fotocrómicos
Nuevos materiales y aplicaciones
Photochromic Coatings
Recubrimientos fotocrómicos
El fotocromismo es la rama de la fotoquímica que estudia las reacciones fotoquímicas reversibles. Fue reportado por primera vez por Fritsche en 1867, quien observó que el tetraceno junto con aire y luz producía un material incoloro que se regeneraba a tetraceno mediante la aplicación de calor.
Existen varios tipos de compuestos fotocrómicos inorgánicos y orgánicos. Los vidrios fotocrómicos inorgánicos se clasifican en cuatro grupos: los vidrios de silicato activados con tierras raras; los vidrios de borosilicato y aluminofosfato dopados con haluro de plata; los vidrios de borosilicato dopados con molibdato de plata o wolframato de plata; los vidrios de borosilicato dopados con haluros de cadmio o cobre. Por otra parte, las oxazinas, los piranos, las fúlgidas y las dihidroindolizinas pertenecen al grupo de los colorantes orgánicos fotocrómicos.
Este capítulo de libro, escrito por Kira Fries, Claudia Fink-Straube, Martin Mennig y Helmut Schmidt, hace parte del libro Sol-gel Technologies for Glass Producers and Users (Dordrecht, Países Bajos: Kluwer Academic Publishers Group, 2004, pp. 251-259), editado por Michel A. Aegerter y Martin Mennig. Se encuentra alojado en SciDok, repositorio de acceso abierto desarrollado por la Saarland University (Saarbrücken, Alemania).
Photochromic coatings containing copper bromide nanocrystals and Zn2+/Cd2+ as Co-activators
Recubrimientos fotocrómicos que contienen nanocristales de bromuro de cobre y Zn+2/Cd+2 como coactivadores
En esta investigación se analizó un recubrimiento fotocrómico de vidrio fabricado a partir del proceso sol-gel y recubrimiento por inmersión (dip coating) con base en cristales de bromuro de cobre (CuBr) difundidos sobre la matriz vítrea. Se reemplazaron los haluros de plata debido a la capacidad del cobre de absorber luz visible en mayor medida. El proceso de oscurecimiento/disipación está influenciado por el tamaño del cristal, la estimulación a la luz y el calor. Además, los cristales deben tener cierto grado de desorden causado por la sustitución de iones Cu+, los cuales optimizan la difusión de carga a través del cristal.
La introducción de Cd2+ como coactivador juega un papel importante en el efecto fotocrómico. El Cd2+ genera desorden en la red cristalina (lattice disorder) de la estructura de bromuro de cobre. Un ion Cd2+ bivalente ocupa una posición octaédrica en la red de CuBr, mientras que los iones Cu+ son monovalentes y asumen posiciones tetraédricas. Este desbalance de cargas causa que los iones Cu+ adyacentes se muevan a través del cristal hacia áreas llamadas sensitizer regions. Debido a la irradiación y a la liberación de pares electrón-hueco, aquellos iones Cu+ en tales áreas reaccionan para formar átomos de cobre, los cuales se aglomeran causando el oscurecimiento de la muestra mientras se somete a irradiación.
En este estudio se trataron de aumentar los defectos inducidos en las redes de CuBr añadiendo Zn2+ a la composición. La intención fue sustituir el contenido de Cd2+ por un compuesto no tóxico. La introducción de Zn2+ fue exitosa en la medida que se mantuvo un fotocromismo satisfactorio, aunque el reemplazo total de Cd2+ no fue posible debido a la pérdida de propiedades fotocrómicas.
Esta tesis doctoral fue preparada por Juliana Mairelles para obtener su título en la Faculty of Chemistry and Earth Sciences de la Friedrich-Schiller-University Jena (Jena, Alemania, 2006). Se encuentra alojada en el DB Thüringen, repositorio digital que almacena, preserva y difunde la producción académica y científica de la Friedrich-Schiller-University Jena, la Erfurt University y la Technical University of Ilmenau.
