مواد شیمیایی حساس به نور که نور را جذب میکنند و با این کار به خواصی دست مییابند که به طور مشخص با مواد غیر تحریک شده متفاوت است. اصل حساسیت به نور متکی به قرار گرفتن مادهای در معرض انرژی بیشتر از فاصله باند پیوندی آن است. برهمکنش خطی (یا غیر خطی) تغییری در ساختار مواد ایجاد میکند که باعث تغییر ضریب شکست موضعی میشود. مکانیسمهای حساسیت به نور میتواند چندگانه باشد. برای مثال، ضریب شکست با پلیمریزاسیون فوتوپلیمرها، آسیب میکرو/نانو یا چگالش در مورد برخی از شیشههای سیلیکات دوپ شده یا با فوتویونیزاسیون موضعی و به دنبال آن نانوکریستالیزاسیون در مورد برخی از شیشههای سیلیکات چند جزئی همراه است.
طراحی و توسعه مواد شیمیایی حساس به نور بسیار کارآمد و مقرون به صرفه یکی از جریانهای اصلی تحقیقات علم مواد در نظر گرفته میشود. این به دلیل افزایش تقاضا برای مواد نوری پیشرفته در بسیاری از زمینههای مربوط به بهرهبرداری از نور است، مانند تصویربرداری، فناوری خورشیدی، هولوگرافی، ذخیرهسازی دادههای نوری، سنجش نوری، فوتونیک، ساختار نوری سطح و غیره. بسته به کاربرد بالقوه آنها، مواد حساس به نور را میتوان به عنوان پوشش، فیلم، نانوساختار، ساختار سطحی، لایههای کریستال مایع و غیره توسعه داد.
نمکهای نقره – معمولاً کریستالهای هالید نقره، که نقره فلزی در ترکیب شیمیایی با ید، کلر یا برم هستند- رایجترین مواد حساس به نور (حساس به نور) هستند. در ادامه به معرفی دقیق مواد شیمایی حساس به نور، کاربردها و نمونههای از مواد شیمیایی حساس به نور میپردازیم.
مواد شیمیایی حساس به نور چیست
مواد شیمیایی که به نور حساس هستند ممکن است در مواجهه با نورتحت واکنشهای شیمیایی قرار گیرند. با جذب انرژی از نور، این مواد به طور موقت ویژگیهای حالت جامد، مولکولی و/یا سطحی خود را تغییر میدهند. به این ترتیب، آنها ممکن است از نظر رسانایی نوری، نورتابی، تبدیل انرژی فوتون یا فوتوکاتالیز فعال شوند. با ذخیره و تبدیل موقت تابش خورشیدی، آنها ممکن است به عنوان سلولهای خورشیدی، فتودیود، آشکارسازهای نوری یا فوتوکاتالیست عمل کنند.
انتظار میرود که مواد حساس به نور نه تنها نور را در طیف انرژی مورد نظر یا مورد نیاز جذب کنند، بلکه اغلب انتظار میرود که دارای ویژگیهای سطحی باشند که امکان جداسازی حاملهای بار الکترونیکی را فراهم میکند. این از طریق میدانهای الکتریکی داخلی یا مکانیسمهای تعیین شده جنبشی رخ میدهد. گاهی اوقات انتظار میرود که مواد حساس به نور حاملهای بار الکترونیکی یا حتی یونی مناسب برای برهمکنش با واکنشدهندههای شیمیایی باشند.
نمونههای از مواد شیمیایی حساس به نور
از جمله مواد شیمیایی حساس به نور میتوان به هیدروژن پراکسید و بسیاری از داروهای تجویزی اشاره کرد که باید در ظروف رنگی یا مات نگهداری شوند تا از تخریب نور جلوگیری بعمل بیاد. وسایلی که به نور حساس هستند عبارتند از شبکیه چشم انسان و فیلم عکاسی. فیلم حساس به نور است زیرا مواد مواد شیمیایی حساس به نور آن در اثر برخورد نور تحت یک واکنش شیمیایی قرار میگیرند. مواد معمولی که به نور حساس هستند نمکهای قلیایی و هالیدهای نقره هستند.
نمکهای نقره – معمولا کریستالهای هالید نقره، که نقره فلزی در ترکیب شیمیایی با ید، کلر یا برم هستند- متداول ترین مواد حساس به نور (حساس به نور) هستند. هنگامی که نور به این نمکهای نقره برخورد میکند، مقداری از نمکها را به اجزای آنها کاهش میدهد و نقره فلزی میدهد. از آنجایی که نقره در این شکل معمولا سیاه به نظر میرسد، نور نمک نقره را تیره میکند.
بلورهای برومید نقره به نور حساس هستند. با قرار گرفتن در معرض نور، کریستالهای برومید نقره تغییر مییابند تا تصویری نهفته تشکیل دهند. سپس پردازش شیمیایی تصویر نهفته را به یک تصویر قابل مشاهده تبدیل می کند. برای ایجاد مستقیم تیره شدن قابل مشاهده نمکهای نقره، مقدار زیادی نور لازم است. برای اهداف عکاسی، این به معنای نوردهی طولانی به تصویری است که توسط لنز روی فیلم تشکیل شده است.
موادی که فوتوالکترونها را بر اثر تابش موج الکترومغناطیسی با طول موج مناسب خارج میکنند، مواد حساس به نور نامیده میشوند. نمونههایی از مواد حساس به نور عبارتند از Li، Na، K، Rb و Cs و غیره. عملکرد کاری فلزات قلیایی بسیار پایین است. حتی نور مرئی معمولی در فلزات قلیایی میتوانند انتشار فوتوالکتریک ایجاد کنند.
کاربرد مواد شیمیایی حساس به نور
مواد حساس به نور طیف عظیمی از مواد با طبیعت معدنی و آلی را نشان میدهند که میتوانند خواص ساختاری (شیمیایی و/یا فیزیکی) خود را تحت قرار گلایههای سطحی خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی رفتن در معرض نور تغییر دهند. کشف حساسیت به نور در سال 1978، باعث توسعه عناصر نوری جدید، عمدتاً در فیبرها و موجبرها شد.
کاربردهای مواد شیمیایی حساس به نور از دستگاههای الکترونیکی تککریستالی مانند سلولهای خورشیدی سیلیکونی گرفته تا امولسیونهای عکاسی و لایههای سطحی خودتمیزشونده فوتوکاتالیستی را شامل میشود که در حال حاضر به شکل نماهای معماری با پوشش TiO2 و رابطهای فنی در دسترس هستند. در همه این کاربردها، انرژی فوتون به منظور ارائه برخی از خواص کاملاً تعریف شده نشان دهنده مواد حساس به نور استفاده میشود. یکی از رایج ترین کاربرد مواد شیمیایی حساسیت به نور، استفاده از ترکیبات تزریقی داخلی، به ویژه داروها است. از جمله شایع ترین داروها عبارتند از: داروهای ضد دیابت سولفونیل اوره، تتراسایکلینها، گریزئوفولوین، سولفونامیدها، کلروتیازیدها و فنوتیازینها.
نگهداری مواد شیمیایی حساس به نور
مواد شیمیایی که به نور حساس هستند ممکن است در مواجهه با نور تحت واکنش های شیمیایی قرار گیرند. این مواد شیمیایی، مانند پراکسید هیدروژن و بسیاری از داروهای تجویزی، در ظروف رنگی یا مات نگهداری می شوند تا زمانی که برای جلوگیری از تخریب نور مورد نیاز باشند.
محافظت از محصولات حاوی مواد شیمیایی حساس به نور در برابر نور مستقیم مهم است. نور قهوهای رنگ میتواند به محافظت از محصولات در طول تولید کمک کند. بسیاری از محصولات دارویی به نور حساس هستند و در صورت قرار گرفتن مستقیم در معرض نور تخریب میشوند. برخی از ناخالصیها ممکن است در طول این تخریب ایجاد شوند و محصول ممکن است در طول تجزیه و تحلیل کنترل کیفیت شکست بخورد. این ناخالصیها ممکن است به سلامت بیمار آسیب برساند.
این مواد شیمیایی حساس به نور و محصولات دارویی باید در هنگام پردازش و توزیع از نور محافظت شوند. محصولات حساس به نور ممکن است تحت تاثیر نور خورشید یا نور مصنوعی قرار گیرند. نور برهمکنش بین مولکولهای ترکیب را القا میکند که منجر به تشکیل یک ترکیب جدید به نام ناخالصی میشود.
نور دارای انرژی است که میتواند مولکولهای دارو را فعال کند. تخریب نوری معمولاً به دلیل جذب نور با طول موج کوتاه بین 500 تا 300 نانومتر رخ میدهد که نور مرئی آبی، بنفش و فرابنفش باعث این تخریب میشود. به عنوان مثال، افلوکسازین در صورت قرار گرفتن در معرض نور مستقیم به مدت 240 ساعت 80٪ باقی میماند. به طورکلی برای نگهداری مواد شیمیایی حساس به نور باید از ظروف دارای پوشش عایق نسبت به نور استفاده شود و یا ظرف را با فویل آلومینوم پوشاند. (جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد مواد شیمیایی حساس به نور به reddit مراجعه کنید.)
شرکت پیشگامان شیمی به عنوان فروشنده مواد اولیه شیمیایی با برندهای مختلف میباشد. شما میتوانید جهت خرید ماده اولیه دارویی افلوکسازین و همچنین هیدروژن پراکساید به لینک های زیر مراجعه کنید.
