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Notre enthousiasme excessif à nous exposer aux rayonnements solaires en période estivale ne se dément pas et ne cesse de croître dans nos sociétés occidentales. Pourtant les rayonnements UV sont nocifs à haute dose pour les tissus humains. Ils le sont d'autant plus que leur effet est pernicieux eu égard à l'incapacité de nos sens à les détecter et encore moins à quantifier les doses cumulées. Comme en radiochimie, l'utilisation d'un dosimètre serait recommandable pour prévenir des surexpositions. Ceci peut être partiellement accompli de façon très ludique au moyen de badges photochromes qui changent de teinte au-delà d'une certaine irradiation. De tels dispositifs sont aujourd'hui commercialisés notamment pour sensibiliser les parents à la nécessité de protéger leurs enfants en bas âge de toute exposition excessive sur la plage. Les matériaux photochromes font partie de la vaste famille des matériaux X-chromes, à savoir des matériaux qui changent de couleur sous l'effet d'une excitation extérieure (température, pression, taux d'humidité, etc). Plus spécifiquement, un matériau photochrome est une substance chimique, organique ou inorganique, dont la coloration est modifiée sous l'effet d'une excitation lumineuse suite à l'apparition d'un état métastable. La couleur d'un matériau est fortement dépendante de l'interaction entre le rayonnement auquel il est soumis et les électrons dont la distribution spatiale dans le matériau dictera le positionnement des bandes d'absorption dans l'espace des énergies. De façon générale, le photochromisme résulte d'une modification de la configuration électronique du matériau sous excitation qui induit une modification du spectre d’absorption dans le visible. Ce phénomène peut être réversible ou non, et la cinétique est fortement dépendante du matériau et de la nature de l'excitation. De nombreux composés organiques photochromes sont connus, parmi lesquels les spirooxazines et les spiropyranes. Leur changement de coloration provient de la rupture d’une liaison C-O sous l’effet de l’excitation UV. Cette photoactivation conduit via un réarrangement structurale à la formation d’une molécule à structure ouverte (merocyanine) qui absorbe dans le visible (Figure 1). Ces composés sont notamment utilisés dans la composition des verres pour lunettes de soleil.
Le photochromisme ne se limite pas aux seules molécules organiques et se rencontre également pour des composés inorganiques tels que les halogénures d’argent. Sous l’effet d’un rayonnement lumineux, nous assistons à la réaction oxydoréductrice, Ag+ + X-→ Ag0 + X0 (X = Cl, Br, I) avec formation de colloïdes d'argent et passage d'un matériau clair à un matériau gris sombre. Lorsque l'excitation cesse, la réaction inverse prend forme. Le matériau retourne dans sa configuration stable et recouvre sa coloration initiale. Les matériaux inorganiques à effet photochrome les plus prometteurs, sont sans doute les oxydes à base de molybdène. Ainsi, sous excitation UV, MoO3 passe du jaune pâle à un bleu intense (Figure 2). Le changement de coloration est due à la photoréduction de cations métalliques Mo6+ (configuration 4d0) en Mo5+ (configuration 4d1) sous illumination. Plus récemment, le développement de nouveaux matériaux hybrides associant des molécules organiques à des matrices d’oxydes de molybdène a permis d’élargir la gamme de coloration (Figure 3). La coloration de ces matériaux et la réversibilité du processus photochromique peuvent être modulées en fonction de la nature des composantes organiques et minérales.
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