Performance Comparison of Inorganic and Organic Materials in Photochromism Applications


Creative Commons License

Kayhan M.

5. Uluslararası Bilimsel Araştırmalar ve Yenilikçi Çalışmalar Sempozyumu, Balıkesir, Turkey, 19 - 22 March 2025, pp.587-588, (Summary Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Balıkesir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.587-588
  • Uşak University Affiliated: Yes

Abstract

Photochromic materials, which reversibly change their optical properties upon light exposure, have garnered significant attention for applications in smart windows, optical data storage, sensors, and adaptive eyewear. This presentation compares the performance of inorganic and organic photochromic materials, highlighting their respective strengths, limitations, and potential applications. Inorganic materials, such as transition metal oxides (e.g., TiO₂, WO₃) and rare-earth doped systems, exhibit high thermal and chemical stability, fast response times, and long-term durability. However, they often require UV light for activation, have limited color variety, and involve higher production costs. In contrast, organic photochromic materials, including spiropyrans, azobenzenes, and diarylethenes, offer tunable optical properties, ease of synthesis, and activation by visible light. Despite these advantages, organic materials generally suffer from lower thermal stability, fatigue over repeated cycles, and slower response times.

This presentation will delve into the underlying mechanisms of photochromism in both material classes, emphasizing redox reactions and defect formation in inorganic systems versus molecular rearrangements in organic systems. A detailed performance comparison will address key factors such as response time, fatigue resistance, color variety, and cost-effectiveness. Additionally, emerging trends, including hybrid inorganic-organic materials and nanostructured systems, will be discussed as promising avenues to overcome current limitations. By evaluating the strengths and challenges of each material class, this work aims to provide insights into the optimal selection of photochromic materials for specific applications, paving the way for future advancements in this dynamic field.

Işık maruziyetiyle optik özelliklerini tersinir olarak değiştiren fotokromik malzemeler, akıllı pencereler, optik veri depolama, sensörler ve uyarlanabilir gözlük camları gibi uygulamalarda büyük ilgi görmektedir. Bu sunum, inorganik ve organik fotokromik malzemelerin performansını karşılaştırarak, her bir malzeme sınıfının güçlü yönlerini, sınırlamalarını ve potansiyel uygulamalarını incelemektedir. İnorganik malzemeler (örneğin, TiO₂, WO₃ gibi geçiş metal oksitleri ve nadir toprak katkılı sistemler), yüksek termal ve kimyasal stabilite, hızlı tepki süreleri ve uzun süreli dayanıklılık sergiler. Bununla birlikte, bu malzemeler genellikle aktivasyon için UV ışığına ihtiyaç duyar, sınırlı renk çeşitliliğine sahiptir ve üretim maliyetleri daha yüksektir. Buna karşılık, spiropiranlar, azobenzenler ve diyarilethenler gibi organik fotokromik malzemeler, ayarlanabilir optik özellikler, sentez kolaylığı ve görünür ışıkla aktivasyon gibi avantajlar sunar. Ancak, organik malzemeler genellikle daha düşük termal stabilite, tekrarlanan döngülerde yorulma ve daha yavaş tepki süreleri gibi dezavantajlara sahiptir.

Bu sunum, her iki malzeme sınıfında fotokromizmin altında yatan mekanizmaları inceleyerek, inorganik sistemlerdeki redoks reaksiyonları ve defekt oluşumu ile organik sistemlerdeki moleküler yeniden düzenlemeleri vurgulayacaktır. Performans karşılaştırması, tepki süresi, yorulma direnci, renk çeşitliliği ve maliyet etkinliği gibi temel faktörlere odaklanacaktır. Ayrıca, mevcut sınırlamaların üstesinden gelmek için umut vaat eden hibrit inorganik-organik malzemeler ve nanoyapılı sistemler gibi yeni trendler tartışılacaktır. Her bir malzeme sınıfının güçlü yönlerini ve zorluklarını değerlendirerek, bu çalışma, belirli uygulamalar için fotokromik malzemelerin optimal seçimine yönelik bilgiler sunmayı ve bu dinamik alandaki gelecek gelişmelerin önünü açmayı amaçlamaktadır.