Ο φωτοχρωμισμός είναι μια αναστρέψιμη αλλαγή χρώματος, συγκεκριμένα μια διαδικασία που περιγράφει μια αλλαγή χρώματος παρουσία υπεριώδους (UV), ορατού και υπέρυθρου (IR) φωτός. Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται συνήθως στους μεταβατικούς φακούς, οι οποίοι είναι τα είδη φακών γυαλιών που γίνονται σκούρα στο φως του εξωτερικού ήλιου και γίνονται διαυγείς στο φως εσωτερικού χώρου. Μια φωτοχρωμική ουσία παρουσιάζει αλλαγή χρώματος υπό την παρουσία ορισμένων ειδών φωτός, για παράδειγμα, το ηλιακό φως UV που ενεργοποιεί τους μεταβατικούς φακούς. Το φαινόμενο συμβαίνει λόγω των χαρακτηριστικών απορρόφησης του μοριακού υλικού ως απόκριση στην ακτινοβολία μήκους κύματος. Διαφορετικά υλικά μπορεί να ανταποκρίνονται με τα δικά τους χαρακτηριστικά φάσματα μετάδοσης που μετασχηματίζονται παρουσία παραλλαγών φωτός.
Μια ακριβής κατανόηση του φαινομένου ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Γερμανοεβραίο οργανικό χημικό Dr. Willi Marckwald (1864–1950), ο οποίος ονομαζόταν επίσης Willy Markwald, το 1899 και ονομαζόταν φωτοτροπία μέχρι τη δεκαετία του 1950. Του πιστώνεται επίσης η ανακάλυψη του Radium F, ενός ισοτόπου του πολώνιου του Pierre και της Marie Curie, κατά τη διάρκεια της θητείας του στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου. Αν και το φωτοχρωμικό φαινόμενο είχε παρατηρηθεί από άλλους ήδη από το 1867, ο Marckwald το προσδιόρισε πραγματικά στη μελέτη του για τη συμπεριφορά της βενζο-1-ναφθυροδίνης και της τετραχλωρο-1,2-κετο-ναφθαλενόνης κάτω από το φως.
Με απλά λόγια, μια χημική ένωση που εκτίθεται στο φως μετατρέπεται σε άλλη χημική ένωση. Ελλείψει φωτός, μετατρέπεται πίσω στην αρχική ένωση. Αυτές χαρακτηρίζονται ως αντιδράσεις προς τα εμπρός και προς τα πίσω.
Μετατοπίσεις χρώματος μπορεί να συμβούν σε οργανικές και τεχνητές ενώσεις και επίσης να συμβούν στη φύση. Η αναστρεψιμότητα είναι ένα βασικό κριτήριο για την ονομασία αυτής της διαδικασίας, αν και μπορεί να συμβεί μη αναστρέψιμος φωτοχρωματισμός εάν τα υλικά υποστούν μόνιμη αλλαγή χρώματος με την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία. Αυτό, ωστόσο, εμπίπτει στην ομπρέλα της φωτοχημείας.
Πολλά φωτοχρωμικά μόρια κατηγοριοποιούνται σε διάφορες κατηγορίες. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν σπειροπυράνες, διαρυλαιθένια και φωτοχρωμικές κινόνες, μεταξύ άλλων. Τα ανόργανα φωτοχρωμικά μπορεί να περιλαμβάνουν άργυρο, χλωριούχο άργυρο και αλογονίδια ψευδαργύρου. Το χλωριούχο άργυρο είναι η ένωση που χρησιμοποιείται συνήθως στην κατασκευή φωτοχρωμικών φακών.
Άλλες εφαρμογές του φωτοχρωμισμού βρίσκονται στην υπερμοριακή χημεία, για να υποδείξουν μοριακές μεταπτώσεις παρατηρώντας χαρακτηριστικές φωτοχρωμικές μετατοπίσεις. Η τρισδιάστατη αποθήκευση οπτικών δεδομένων χρησιμοποιεί φωτοχρωματισμό προκειμένου να δημιουργήσει δίσκους μνήμης ικανούς να χωρέσουν ένα terabyte δεδομένων ή ουσιαστικά 1,000 gigabyte. Πολλά προϊόντα χρησιμοποιούν αυτήν την τροποποίηση για να δημιουργήσουν ελκυστικά χαρακτηριστικά για παιχνίδια, υφάσματα και καλλυντικά.
Η παρατήρηση φωτοχρωμικών ζωνών σε ορισμένα τμήματα του φάσματος φωτός επιτρέπει τη μη καταστροφική παρακολούθηση των διαδικασιών και των μεταβάσεων που σχετίζονται με το φως. Η νανοτεχνολογία βασίζεται στον φωτοχρωμισμό στην παραγωγή λεπτών υμενίων. Το αποτέλεσμα μπορεί να συσχετιστεί με αποκρίσεις χρωματισμού στην επιφάνεια μιας μεμβράνης, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιονδήποτε αριθμό εφαρμογών οπτικών ή υλικών λεπτής μεμβράνης. Για παράδειγμα, οι χρήσεις περιλαμβάνουν την παραγωγή ημιαγωγών, φίλτρων και άλλες τεχνικές επεξεργασίες επιφάνειας.
Συνήθως, τα φωτοχρωμικά συστήματα βασίζονται σε μονομοριακές αντιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ δύο καταστάσεων με σημαντικά διαφορετικά φάσματα απορρόφησης. Η διαδικασία είναι συχνά μια αναστρέψιμη μετατόπιση της θερμικής ακτινοβολίας ή θερμότητας, καθώς και του ορατού φασματικού φωτός. Η εφαρμογή αυτού του φαινομένου στα καταναλωτικά προϊόντα καθώς και στις βιομηχανικές τεχνολογίες περιλαμβάνει τη σύνδεση αυτών των φυσικών μοριακών αλλαγών με επιθυμητές μεταδόσεις και απορροφήσεις φωτός για ένα πλήθος επιθυμητών επιδράσεων. Η μηχανική της ενεργειακής ζώνης προϊόντων και τεχνολογιών ενισχύεται σημαντικά από αυτές τις ευαίσθητες στο χρώμα τροποποιήσεις μεταξύ φωτός, υλικών και στοιχείων.