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フォトクロミック顔料材料
ブラック CB-11
ブルー CB-09
ブラウン CB-05
コーヒー CC-10
ダークパープル cdp-04
グリーン cg-07
スカイブルー CSB-08
バイオレット cv-12
黄色のcy-14
レッドCR-01
グレー cg-06
オレンジコ-13
オレンジレッド cor-03
ピンクCP-02
パープルCP-15
レッド kb-01
ブラウン kb-04
ブラック kb-06
コーヒーKC-03
ダークパープル kdr-07
ブルー ub-13
ダークレッド udr-14
グリー UG-04
グレー ug-10
ダークパープル cdp-04
オレンジ uo-18
パープルアップ-19
黄色のuy-01
ヴァイレット UV-12
スカイブルー USB-17
黄赤ウビル-10
黄緑色のuvyg-17
赤紫uvrp-19
パープルオレンジ uvpo-11
ピンクパープル uvpp-14
オレンジパープル uvop-16
マゼンタパープル uvmp-12
灰紫 uvgp-13
グリーンコーヒー uvgc-01
緑青 uvgb-18
有機フォトクロミズムの発見から100年以上が経ちました。有機フォトクロミズムの真の緊急性は、人々がより優れた耐疲労機能を持つベンゾピランやスピロオキサジンなどの化合物を発見した1980年代にまで遡ります。現在、フォトクロミック化合物の研究は、スピロオキサジン、スピロピラン、ジアリールエテン、カプトデティブ酸無水物などの関連する複素環式化合物に主に集中しています。
フォトクロミック材料はどのように機能しますか?
これは、化合物 (A) が特定の光化学反応を起こして生成物 (B) を生成することを意味します。このプロセスは、A が特定の波長の光にさらされた状態で発生します。このプロセス中、電子配置と構造が変化するため、A の吸収スペクトルに顕著な変化が見られます。ただし、熱的手段や別の異なる波長の光にさらされると、A は元の形に戻ることができます。
有機フォトクロミック化合物の種類
有機フォトクロミック材料には、反応メカニズムが異なる多くの種類があります。
①ジアリールエテンおよびカプト酸無水物を含む環化付加反応。
②チアジン類や多環芳香族化合物などの酸化還元反応
③アゾ化合物やナフトピラン染料などのシス-トランス異性化
④サリチリデンアニリン誘導体を対象とする電子移動互変異性化。
⑤ヘキサフェニルビイミダゾールをカバーするホモリティック結合切断。
⑥スピロオキサジンとスピロピランをカバーするヘテロリティック結合切断。
ここにいくつかの有機フォトクロミック化合物を示します。
1 スピロピラン
スピロピランは、最も広範囲に研究され、最も早くから研究されてきた有機フォトクロミック化合物の一種です。
スピロピランの色の変化は、共役構造を持つ開環化合物を生成することです。この過程で、ヘテロリティック結合の切断により分子内環化反応が発生します。
色の変化反応は次のとおりです。
スピロピランの場合、開環型の最大吸収波長は一般に 600 nm 未満です。酸化されやすく、劣化しやすく、耐疲労性に劣ります。優れたフォトクロミック特性を持っています。スピロピラン化合物の合成方法はいくつかあり、収率は 90% を超えることがあります。
2 スピロオキサジン
スピロオキサジンは、優れたフォトクロミック性能を持つ化合物の一種で、1970年代にスピロピランをベースに開発されました。
優れた耐疲労性、安定した化学的性質、高速応答性を備えているため、フォトクロミック材料の分野への参入に最も有望です。色の変化はスピロピランと似ており、次のように説明できます。
光安定性と耐疲労性に優れた有機フォトクロミック化合物の一種です。
最近、Chung2Chun Lee らによってマイクロ波合成法を用いて生成されたスピロオキサジン化合物がいくつかあります。
この方法の収率は高くなく、約 40% しかありません。しかし、従来の方法では数時間かかる収量を、数十分で生成できます。従来の方法と比較すると、効率が大幅に向上しています。
3 クロメン
クロメンは光安定性、脱色速度、光応答性に優れており、広範囲に研究されているベンゾピラン化合物の一種です。色の変化反応は次のとおりです。
4 フルギド
フルギドは、原子価互変異性化を起こして分子内環化反転を誘発することでフォトクロミック現象を生じます。これは、置換ジアルキルリデンマロン酸無水物の総称です。色の変化は次のとおりです。
フルギドは消去可能な優れた光データ記憶材料です。1万回以上書き換えることができます。優れた耐疲労性、長い保存寿命、優れた熱安定性と光安定性を備えています。結晶状態、溶液、ガラス、ポリマー中の一部のフェニル置換フルギドにはフォトクロミズムがあることが観察されています。また、顕著な溶媒和発色効果もあります。現在、フラン置換フルギドが最も深く広範囲に研究されています。
5 アゾ化合物
アゾ化合物のフォトクロミズムは、結合のシス-トランス異性化反応によって生成されます。色の変化は次のとおりです。
新しいアゾ化合物を研究し、設計することは非常に重要です。アゾ化合物は、情報の非破壊読み出しと超高記憶密度を備えています。これがその利点です。これは新しいタイプの情報記憶材料です。また、熱安定性が悪く、色の変化の前後で吸収スペクトルにわずかな変化があるという欠点もあります。
6 ジアリールエテン
ジアリールエテンは、シス-トランス異性化反応だけでなく、可逆的な環化反転反応も生成します。環化反応で生成されたジヒドロフェナントレンは、酸化と脱水素反応により簡単にフェナントレンを再生できます。ジアリールエテンは、比較的早く発見されたフォトクロミック化合物の一種です。この化合物は、シス-トランス異性化に基づいて生成されます。色の変化は次のとおりです。
ジアリールエテンは研究者から多くの注目を集めています。スピロオキサジン、スピロピラン、アゾベンゼンなどの他のフォトクロミック化合物にはない利点があります。応答時間が速く、耐疲労性があり、熱安定性に優れています。
7 アニル誘導体
アニルとその誘導体はフォトクロミック化合物の一種です。最初に水素移動反応が起こり、次に構造変化が起こります。2 段階の反応です。色の変化反応は次のとおりです。
8 多環キノン
多環キノンは化合物の一種です。紫外線にさらされると、アルコキシル基の移動反応によりフォトクロミズムを示します。色の変化反応は次のとおりです。
アントラキノン系フォトクロミック材料は、新しい機能性材料の一種です。いくつかの特徴があります。重要な特徴の500つは、室温では脱色反応がほとんどないため、アナトランス反応を無視できることです。最も重要な特徴は、可逆変換が高く、材料を損傷することなくXNUMX回の可逆変換を実行できることです。
9 ビオロゲン
ビオロゲン、すなわち N, N-ジアルキル-4,4′-ビピリジニウム塩。フォトクロミック反応のフォトクロミックプロセスもペリ環式反応に属します。色の変化は次のとおりです。
ビオロゲン化合物は特殊な有機化合物です。光化学、電気化学、化学的方法により、酸化還元反応を起こすことができます。反応中、明らかな色の変化が見られます。この種の化合物は優れた酸化還元特性を持っています。
新規有機フォトクロミック材料のための 10 種類のスピロオキサジン
スピロオキサジンベースのフォトクロミック材料は、スピロピランと同様の色変化メカニズムを持っています。これらは新しい種類の材料です。これらは健全な特性を持っています。一般的な状況では、紫外線にさらされると、酸素原子とスピロカーボン原子の間の単結合が切断されます。したがって、分子は閉環形態から開環平面メロシアニン構造(PMC と呼ばれます)に変換されます。その後、可視領域で吸収が見られ、大きな共役系が形成されます。スピロカーボン原子は、分子をスピロナフトオキサジン環と 2 つのほぼ垂直なインドリン環に分割します。スピロオキサジンの安定した形態は、無色の閉環構造(SP と表記)です。これらの環は共役していないため、可視領域で吸収は見られません。紫外線源が除去されると、PMC はすぐに SP 形態に戻ります。デモは以下のとおりです。
フォトクロミック材料の応用
(1)情報記憶素子
フォトクロミック化合物は、異なる波長と光の強度の下で周期的に色を変えることができます。コンピューターのメモリストレージコンポーネントに製造されれば、情報の保持と消去を実現できます。コンポーネントは情報をすばやく消去または書き込みできます。記録された情報の密度は想像を絶するほど高く、耐疲労性も抜群です。
これは、新しいタイプのメモリストレージ材料の新たな開発方向です。
(2)装飾用及び保護包装用の材料
フォトクロミック化合物は装飾品として使用できます。壁紙、T シャツ、漆塗りの芸術作品、マニキュアなどに使用できます。
安全性を確保し、太陽放射から保護するために、当社はこれらの化合物を自動車や飛行機のフロントガラス、建築目的のダイナミックグレージング、包装フィルムに組み込むことができます。当社はこれらの化合物をコーティングに使用される補助剤に添加して、スクリーン印刷可能なインク、コーティング配合物、インク、希釈剤、一般的なバインダーを生成することができます。このプロセスは、顧客のさまざまなニーズを満たすことができます。
(3)自己現像型ホログラフィック記録写真
これは、新しい自己現像ドライ写真技術です。この写真技術は、フォトクロミック材料の光感度を利用して生成されます。フォトクロミック物質(スピロピラン、フルギドなど)があります。透明フィルムなどの支持基板に、このような物質の薄い層をコーティングすることができます。このような物質は紫外線にのみ反応し、可視光には反応しません。このようなプロセスにより、カラー画像を形成できます。この画像化方法は、高解像度を提供し、操作エラーを排除し、画像を記録、消去、および逆に再記録することができます。この画像は、逆に記録、消去できます。操作エラーの可能性はなく、高解像度です。
(4)軍事用途
フォトクロミック材料は、強い光に非常に敏感なので、高強度光線量計の製造に使用できます。フォトクロミック材料は、ガンマ線、X線、電離放射線、紫外線の線量の測定に使用できます。たとえば、この種の材料を宇宙船の外側にコーティングすると、高放射線量を正確かつ迅速に測定できます。フォトクロミック材料には他にも多くの利点があります。多層フィルターに製造することもできます。このようなフィルターを使用することで、紫外線が人間の目や皮膚に害を及ぼすのを防ぐことができます。また、放射線の強度を調整することもできます。この種の材料を武器にコーティングすると、たとえば、このような高感度フォトクロミックシステムを武器の表示画面として使用すれば、軍艦や航空機の動きを追跡できます。消去可能な一時的な痕跡が形成されます。
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