Fotokromik (Photochromic) kelimesi, Yunanca "photos" (ışık) ve "chroma" (renk) kelimelerinden gelir. Yani "ışıkla renklenen" demektir. Bu camlar, ultraviyole (UV) ışınlarına maruz kaldığında kararır, UV kaynağı kesildiğinde ise tekrar şeffaf hale gelir.
Bu sürecin arkasında yatan bilim, malzemenin cam mı yoksa plastik mi olduğuna göre değişir.
1960'larda geliştirilen ilk fotokromik lensler gerçek camdan yapılıyordu. Bu teknolojinin ilham kaynağı, eski fotoğraf filmleridir.
Malzeme: Cam hamurunun içine mikroskobik boyutta Gümüş Klorür (Silver Chloride) veya Gümüş Halid kristalleri yerleştirilir.
Reaksiyon: Güneşten gelen UV ışınları bu kristallere çarptığında, gümüş iyonları elektron alışverişine girerek metalik gümüşe dönüşür. Metalik gümüş, görünür ışığı emer ve camın rengini koyulaştırır (Gri veya Kahverengi).
Geri Dönüş: UV ışığı kesildiğinde, gümüş ve klor tekrar birleşerek şeffaf kristal formuna döner.
Dezavantajı: Kristaller camın içine gömülü olduğu için cam kalınlığı arttıkça kararma oranı değişebiliyordu. Ayrıca cam ağırdır ve kırılganlığı yüksektir.
Günümüzde kullandığımız gözlüklerin %90'ı polikarbonat veya plastik türevidir. Plastik lenslerde gümüş kullanamazsınız. Bunun yerine malzeme bilimciler, Naftopiranlar (Naphthopyrans) gibi özel organik moleküller kullanır.
Bu, kimyasal bir reaksiyondan ziyade, fiziksel bir şekil değiştirme olayıdır.
Bu süreci bir panjura benzetebiliriz:
Kapalı Konum (Şeffaf): İç mekandasınız. Trilyonlarca fotokromik molekül, camın yüzeyinde kıvrılmış ve bükülmüş bir halde durur. Bu halleriyle görünür ışığı geçirirler, yani cam şeffaftır.
UV Etkisi: Dışarı çıktınız ve güneşin UV ışınları cama çarptı. Bu enerji, moleküllerin kimyasal bağlarını tetikler.
Açık Konum (Karanlık): UV enerjisini emen moleküller, aniden şekil değiştirerek "açılır" ve düzleşir. Bu yeni düzlemsel yapı, görünür ışığı (güneş ışığını) emer ve engeller. Sonuç: Cam kararır.
Geri Dönüş: İçeri girdiğinizde UV enerjisi kesilir. Moleküller eski kıvrık hallerine geri döner ve cam tekrar şeffaflaşır.
Fotokromik cam kullanıcılarının sıkça fark ettiği garip bir durum vardır: Gözlükler, güneşli bir kış gününde, kavurucu bir yaz gününe göre daha koyu renk alır.
Bunun nedeni "Termal Ağartma" (Thermal Bleaching) olayıdır.
Fotokromik moleküller iki güçle savaşır: UV Işınları (karartmaya çalışır) ve Isı (şeffaflaştırmaya çalışır).
Soğuk Havada: Isı enerjisi düşüktür. Moleküller karardığında, onları şeffaf hale döndürecek ısı enerjisi azdır. Bu yüzden camlar çok koyu olur ve açılması uzun sürer.
Sıcak Havada: Güneş ne kadar güçlü olursa olsun, ortamdaki yüksek ısı molekülleri sürekli olarak eski (şeffaf) haline dönmeye zorlar. Bu yüzden çok sıcak günlerde camlar tam simsiyah olmayabilir.
Çoğu fotokromik lens, aktivasyon için UV ışığına ihtiyaç duyar. Ancak modern otomobillerin ön camları, yolcuları korumak için zaten UV filtreli olarak üretilir. Arabanın içine UV girmediği için, gözlük camındaki moleküller tetiklenmez ve cam şeffaf kalır.
Çözüm: Bazı yeni nesil lensler (Örn: Transitions XTRActive), sadece UV'ye değil, görünür ışığa da tepki verecek şekilde tasarlanmıştır. Bu sayede araba içinde de bir miktar kararabilirler.
Eskiden sadece gri ve kahverengi seçenekleri vardı. Gri, renkleri bozmadan ışığı azalttığı için (Nötr yoğunluk), Kahverengi ise kontrastı artırdığı için tercih edilir. Bugün malzeme bilimi sayesinde moleküllerin ışığı emme spektrumu değiştirilerek yeşil, mavi ve hatta pembe fotokromik camlar üretilebilmektedir.
Fotokromik camlar, sürekli değişen ışık koşullarına gözbebeğimizden çok daha hızlı uyum sağlayamasa da, göz yorgunluğunu alan ve UV radyasyonuna karşı %100 koruma sağlayan mükemmel bir bariyerdir. Nanoteknoloji ilerledikçe, bu geçiş süreleri (şu an tamamen açılmak 3-5 dakika sürebiliyor) saniyelere düşecek ve sıcaklık duyarlılığı sorunu tamamen ortadan kalkacaktır.
