크로미즘

2. 크로미 현상의 종류

'''크로미 현상'''은 빛이 물질과 상호 작용하여 색상이 생성되는 현상으로, 다양한 방식으로 발생하며 종종 크로믹 물질이라고 불린다. 이는 다음 다섯 가지 범주로 분류할 수 있다.

• 자극 (가역적) 색상 변화
• 빛의 흡수와 반사
• 에너지 흡수 후 빛의 방출
• 빛 흡수 및 에너지 전달 (또는 변환)
• 빛의 조작

둘 이상의 자극이 관여하는 크로미즘도 있다. 예로는 광전기변색, 생물전기변색, 용매광변색, 열용매변색, 할로용매변색, 전기메카노변색이 있다.

색상 변화는 또한 금속 나노 입자와 부착된 리간드가 다른 자극과 상호 작용할 때 관찰된다. 예로는 플라즈몬 용매변색, 플라즈몬 이온변색, 플라즈몬 시간변색 및 플라즈몬 증기변색이 있다.

열변색성(thermochromism)은 온도에 의해 발생하는 변색성으로, 가장 일반적이다. 이 현상을 이용하여 "기온이 올라가면 자동으로 햇빛을 차단하는 유리" 등이 개발되고 있다.

광변색성(photochromism)은 빛에 의해 유발되는 변색 현상이다. 대부분의 경우, 빛에 의해 분자가 이성화되면서 발생한다.

광변색성 물질은 광 디스크와 같은 저장 매체에 응용할 수 있어 활발하게 연구되고 있다. 아조벤젠, 스피로피란, 다이아릴에텐이 유명하다.

전기변색(electrochromism)은 전기적으로 유발되는 산화 환원 반응에 의해 발생하는 크로미즘이다. 금속 이온 등 레독스 활성 부위를 가진 물질에서 나타난다.

전기변색 물질은 전기적으로 색상을 변경할 수 있어 기억 재료나 디스플레이 재료 등으로의 응용 연구가 진행되고 있다. 실용 예는 적었지만, 보잉 787의 창문에서 기존의 셰이드(햇빛 가리개)를 대체하여 채택되면서 널리 알려지게 되었다.

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솔바토크로미즘(solvatochromism)은 염료 또는 금속 착물의 용액에 대해 용매(solvent)의 종류에 따라 그 색이 변하는 크로미즘이다. 이 현상은 용질 분자의 전자 궤도의 에너지 준위가 용매 분자의 극성이나 굴절률, 수소 결합 등 분자간 상호작용의 강약에 의해 영향을 받아 안정화 또는 불안정화되어 흡수되는 빛의 파장이 변함으로써 나타난다. 금속 착물의 솔바토크로미즘에서는 용매화(용매 분자가 금속에 배위하는 것)의 유무나 전자의 스핀 상태의 변화, 그것들에 따른 배위장의 변화에 의한 경우도 많다.

또한, 솔바토크로미즘이 특히 현저한 염료를 솔바토크로믹 염료라고 부른다. 대표적인 예 중 하나로 1960년대 Reichardt 등에 의해 자세히 연구된 Reichardt's dye (2,6-diphenyl-4-(2,4,6-tripheynylpyidinio)phenolate)가 있다. 베타인 구조를 가진 이 분자는 다음과 같은 솔바토크로미즘 특성을 나타낸다.^[4] 이 염료는 용매의 성질을 조사하는 목적으로도 사용된다.

솔바토크로미즘을 나타내는 금속 착물로는 니켈 착물의 일종인 [Ni(acac)(tmen)]BPh₄가 있다 (acac = 아세틸아세토네이트 (아세틸아세톤의 공액염기), tmen = 테트라메틸에틸렌디아민). 이 화합물은 아세톤 중에서는 갈색, 다이클로로메탄 중에서는 적색, 메탄올 중에서는 청색을 띤다(실온). 이 색 변화는 용매 분자의 배위에 의한 착물의 구조 변화에 기인한다.

일상생활에서 접할 수 있는 솔바토크로믹 물질로는 건조제 등에 포함된 염화 코발트(II)가 있다. 염화 코발트(II)는 무수 상태 또는 유기 용매 중에서는 파란색이지만, 물이 존재하면 빨간색이 되므로 습도를 아는 지표로 널리 이용되고 있다.

이 두 종류의 금속 착물은 모두 유기 용매 중에서 서모크로미즘 특성도 나타낸다.

위에 더하여, 압력에 의해 색이 변하는 '''압전변색'''과 용매 증기의 작용에 의해 색이 변하는 '''증기변색''' 등도, 그러한 특성을 가진 물질이 알려져 있다.

2. 1. 광변색 (Photochromism)

2. 2. 열변색 (Thermochromism)

2. 3. 전기변색 (Electrochromism)

2. 4. 용매변색 (Solvatochromism)

솔바토크로미즘을 나타내는 금속 착물로는 니켈 착물의 일종인 [Ni(acac)(tmen)]BPh₄가 있다 (acac = 아세틸아세토네이트 (아세틸아세톤의 공액염기), tmen = 테트라메틸에틸렌디아민). 이 화합물은 아세톤 중에서는 갈색, 다이클로로메탄 중에서는 적색, 메탄올 중에서는 청색을 띤다(실온). 이 색 변화는 용매 분자의 배위에 의한 착물의 구조 변화에 기인한다.

일상생활에서 접할 수 있는 솔바토크로믹 물질로는 건조제 등에 포함된 염화 코발트(II)가 있다. 염화 코발트(II)는 무수 상태 또는 유기 용매 중에서는 파란색이지만, 물이 존재하면 빨간색이 되므로 습도를 아는 지표로 널리 이용되고 있다.

이 두 종류의 금속 착물은 모두 유기 용매 중에서 서모크로미즘 특성도 나타낸다.

2. 5. 압전변색 (Piezochromism)

2. 6. 증기변색 (Vapochromism)

2. 7. 기타 크로미 현상

둘 이상의 자극이 관여하는 크로미즘도 있다. 예로는 광전기변색, 생물전기변색, 용매광변색, 열용매변색, 할로용매변색, 전기메카노변색이 있다.

색상 변화는 또한 금속 나노 입자와 부착된 리간드가 다른 자극과 상호 작용할 때 관찰된다. 예로는 플라즈몬 용매변색, 플라즈몬 이온변색, 플라즈몬 시간변색 및 플라즈몬 증기변색이 있다.