fotoreaktioista

Fotoreaktioista tarkoitetaan kemiallisia reaktioita, joissa valon absorptio muuttaa reaktion kulkua. Kun molekyyli absorboi fotonin, sen elektronit virittyvät korkeammalle energiatilalle, usein singlet-tilaan (S1) tai triplet-tilaan (T1). Tämän jälkeen reaktio voi edetä monin tavoin: elektroninsiirtona, energian siirtona toiseen molekyyliin tai bondien katkeamisena. Fotoreaktioissa syntyy usein radikaaleja tai muita reaktiivisia välituotteita, mikä mahdollistaa uusien yhdisteiden muodostumisen. Reaktion lopputuotteen laatu ja nopeus riippuvat valon aallonpituudesta ja intensiteetistä sekä molekyylin rakenteesta.

Esimerkkejä ovat sekä luonnolliset prosessit että tekniset sovellukset. Luontaisessa valonkäytössä fotosynteesi muuntaa valon energiaksi kemialliseksi energiaksi ja johtaa veden hapettumiseen sekä hapen muodostumiseen; näköaistissa retinalin valon aiheuttama isomerisaatio mahdollistaa näköaistin toiminnan. Teknologisesti fotoreaktiot mahdollistavat fotopolymeroinnin ja valon ohjaamat reaktiot, kuten isomerisaatiot ja [2+2]-cycloadditiot sekä fotodissosiaatiot. Näitä sovelletaan UV- ja näkyvän valon avulla sekä materiaalien kovettamiseen että erilaisten yhdisteiden synteesiin.

Fotoreaktioiden suunnittelussa keskeisiä tekijöitä ovat käytettävä valon aallonpituus ja intensiteetti sekä molekyylien absorptio-ominaisuudet. Kvantituotto kertoo, miten tehokkaasti absorboitu valo muuntuu halutuksi reaktioksi. Valon hyödyntäminen mahdollistaa energiatehokkaan reaktionohjauksen, mutta samalla valo voi aiheuttaa ei-toivottuja sivureaktioita sekä turvallisuus- ja ympäristövaikutuksia, jotka on huomioitava.