Flotte Sonnenbrillen und schnellere Computer: Material mit rapidem Farbwechsel

Sagamihara (Japan) - Blitzschnell färbt sich ein neues Material dunkelblau, sobald UV-Licht darauf fällt. Beinah ebenso schnell läuft die Rückverfärbung ins Durchsichtige, berichten japanische Forscher. Ihr neues photochromes Material schaltet tausende Male schneller als bisherige Varianten und ist deutlich stabiler und langlebiger. Es funktioniert bei Raumtemperatur und zwar sowohl im festen Zustand als auch in Lösung, so die Wissenschaftler im "Journal of the American Chemical Society". Damit eignet es sich nicht nur für automatisch abdunkelnde Sonnenbrillen, sondern auch für dynamische Hologramme, schnellere Schaltungen im Computer oder auch Medikamente, die gezielt ihre Wirkstoffe freisetzen.

"Wir zeigen, dass schnelle Verfärbung bei UV-Licht-Bestrahlung und anschließendes schnelles thermisches Ausbleichen innerhalb von zehntel Millisekunden bei Raumtemperatur möglich sind", schreibt das Team um Jiro Abe von der Aoyama Gakuin Universität nahe Tokio. Verantwortlich für den schnellen Farbwechsel sind die Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen der neuen photochromen Moleküle. Die Forscher hatten Varianten der Substanz Hexaarylbiimidazol (HABI) untersucht, einem seit Jahrzehnten bekannten photochromen Material, das aber mehrere Minuten zum Ver- und Entfärben braucht. Abes Team entwickelte auf dieser Basis ein so genanntes Bisimidazol-Derivat, das als Herzstück zwei Imidazol-Ringe enthält. Fällt nun ultraviolettes Licht auf das Molekül, so spaltet es die Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen und erzeugt zwei Imidzolyl-Radikale, welche nur noch locker zusammengehalten werden. Ohne Licht zieht es die beiden Radikale schnell wieder in ihre ursprüngliche Kombination, schreiben die Forscher.

Photochrome Materialien sind vor allem von Sonnenbrillen bekannt, die bei starker Helligkeit dunkler werden, oder auch von Fensterscheiben, welche bei starker Sonne selbstständig eintrüben. Wenn sie schnell genug zwischen den beiden Zuständen umschalten, eignen sie sich aber auch als Basis für optische Datenspeicher, Lichtleiter oder für Schaltungen, die sogar Videobilder in Echtzeit verarbeiten können. Und als "molekulare Schalter" könnten sie winzige Medikamentenbehälter auch im Körper solange verschlossen halten, bis man sie gezielt mit UV-Licht anstrahlt.