Selbst tönende Gläser finden sich immer häufiger im Sortiment der großen Brillenhersteller. Dabei ist das Prinzip denkbar einfach: Bei dunklen Sichtverhältnissen sind die Linsen hell und sehr lichtdurchlässig, bei hellen Bedingungen färben sie sich von alleine dunkler und erhöhen somit ihre Lichtabsorbierung.

Dieses lichtinduzierte Wirkprinzip bezeichnet man als Photochromie (von griech.: photo = „Licht“ und chroma = „Farbe“) und das Besondere an ihm ist, dass der Färbezustand eines photochromen Stoffes reversibel, d.h. jederzeit umkehrbar ist. Anders als bei der Fotoentwicklung beispielsweise wird also eine Dunkelfärbung nicht fixiert, sondern lässt sich durch den die Reaktion auslösenden Faktor wieder aufheben.
Ganz allgemein ist dieser Faktor entweder UV-Strahlung (mit einer Wellenlänge zwischen etwa 300 und 400 nm) oder seltener kurzwelliges sichtbares Licht.
Hierauf reagiert dann ein photochrom aktiver Stoff; meist sind dies Silberhalogenide (z.B.: Silberbromid AgBr und Silberchlorid AgCl), die bei der Anregung metallisches Silber bilden, welches für die Abdunklung verantwortlich ist. Sie werden in Glas-, bei Sportbrillen eher in Kunststofflinsen, eingearbeitet oder auf deren Oberfläche als spezielle anorganische und zusätzlich härtende Schichten aufgetragen (bespielsweise die so genannte „ORMOCER“-Beschichtung). Erstere Variante verspricht eine bessere Haltbarkeit, ist allerdings relativ aufwendig und teuer zu realisieren.

Neben dieser häufigsten Form der Anregung durch einen Wellenlängentyp gibt es bei photochromen Reaktionen allgemein jedoch auch noch weitere: Bei der so genannten "Gated Photochromie" findet erst eine photochrome Aktivität statt, wenn zu dem eigentlichen auslösenden Faktor noch ein externer Stimulator (beispielsweise Wärme oder elektrischer Strom) hinzukommt. Fehlt dieser, so ist die Reaktion an sich gehemmt. Andererseits gibt es z.B. auch Reaktionen, die durch mehr als einen Stimulus ausgelöst werden können (Dual-Modus Photochromie).

Bei allen Reaktionstypen lässt sich jedoch nicht eine einzige Erklärung benennen, durch welche Prozesse innerhalb des photochrom aktiven Stoffes die Tönung erzeugt wird. Bei einigen ist das Wandern von Protonen innerhalb des Moleküls der Grund, bei anderen ist es Elektronentransfer, bei wiederum anderen ist Isomerisierung (von griech.: isos = „gleich“ und meros = „Teil“; bedeutet die Änderung der Atomfolge, damit oft der physikalischen und chemischen Eigenschaften, einer chemischen Verbindung/eines Moleküls) entscheidend.

Beispielmodell einer photochromen Reaktion

M. Fritzsche war der erste, der nachweislich eine photochrome Reaktion beobachtete. Er wurde 1867 Zeuge vom Wechsel der Farbintensität von orangefarbener Tetracenlösung, die am Tage blasser, in der Nacht kräftiger gefärbt war. Trotz nachfolgender weiterer Beobachtungen verschiedener Stoffe mit solchen Eigenschaften erweckte das Thema Photochromie kaum das Interesse der Wissenschaft; zu unbekannt waren die verantwortlichen Prozesse und zu groß die Probleme der Synthese.
Erst 1940 versuchten Yehuda Hirshberg und Ernst Fischer in Rehovoth/Israel Synthese und die Mechanismen photochrom aktiver Stoffe zu ergründen. Hirshberg war dabei auch der Erste, der den Begriff gebrauchte und somit prägte.
In der Folgezeit stand man vor den Problemen der Haltbarkeit solcher Stoffe, bis in den 1980-er Jahren schließlich erste Verbindungen mit konstanten photochromen Eigenschaften hergestellt werden konnten. Seither genießt die Photochromie ein starkes und wachsendes Interesse in der Forschung.

Doch bereits 1962 erfand Der Amerikaner William H. Armistead die ersten, später unter dem Namen „Bestlite“ bekannten, Sonnenbrillengläser. Gerade im Zuge der allgemeinen Ablösung des Glases durch Kunststoffe als Brillenlinsenmaterial wurde der Einsatz von photochromem Silberhalogenid in diesem Bereich begünstigt (branchenüblich ist hier die Bezeichnung phototrop anstatt photochrom für derartige Linsen, was soviel bedeutet wie „lichtwendig“; der Begriff an sich wird generell jedoch vorwiegend von Botanikern verwendet). Durch eine spezielle Hitzebehandlung bei ca. 600° C und anschließender Abkühlung wird dabei Silberhalogenid „aktiviert“, d.h. es wechselt erst hierdurch die Farbtöne.

U.a. sind neben der Anwendung im Bereich der Brillenglasherstellung vor allem optische Speicher im Blickpunkt der Wissenschaftler. So konnte bereits 1989 ein dreidimensionaler Speicher vorgestellt werden, dessen Datendichte 1000-mal höher liegt als die einer Dual-Layer-DVD (8,5 GB). Dreidimensionale optische Speicher werden z.Z. fieberhaft weiterentwickelt; in Form von kleinen Kristallwürfeln werden sie in Laborstudien hervorgebracht – mit einer Speicherkapazität von mehreren Terrabytes (1 TB = 1000 GB). Ihr Vorteil gegenüber herkömmlichen Datenspeichern, bei denen die einzelnen Datenbestandteile zusammengerechnet werden müssen, liegt in dem Wegfall, bzw. der drastischen Minimierung von Ladezeiten, da optisch alle Datenbündel als Ganzes und gleichzeitig gelesen, d.h. abgerufen werden können.

Prinzipiell ist der Einsatz von Photochromietechnik für Sportbrillen angenehm und funktional sinnvoll. Wer noch früh am Wettkampftag von einem bewölkten Himmel mit weniger hellen Sichtverhältnissen, am Nachmittag allerdings von blendender Sonne heimgesucht wird, der braucht seine Gläser nicht zu wechseln und der kann sich über konstant bleibende Sichtverhältnisse erfreuen; egal wo und wann man fährt oder läuft – die Sichtverhältnisse bleiben möglichst erhalten.

Doch genau hier muss man auch auf die möglichen Nachteile hinweisen:
Die Aufgabe der Iris, das Auge an die vorherrschenden und sich gegebenenfalls ändernden Lichtbedingungen anzupassen, wird durch die „arbeitende“ Linse ersetzt. Wird dies zum Dauerzustand, kann das Auge in seiner natürlichen Funktionsweise unterfordert werden. Außerdem muss sich die Linse wirklich exakt proportional zum Lichtwechsel tönen, um gleich bleibende Sichtbedingungen zu gewährleisten, was hohe Ansprüche an das Material stellt. Und genau hier liegt auch der Knackpunkt: Wie oben schon dargelegt, kann die Photochromietechnik in der Theorie bei sich ändernden Lichtverhältnissen von Vorteil sein. In der Praxis stehen die Wissenschaftler jedoch vor der äußerst schweren Aufgabe, rasche Tönungen zu ermöglichen und ermüdungsfreies (d.h. konstant gleich wirkendes) Material herzustellen – gerade bei Kunststofflinsen ein schwieriges Unterfangen. Die allermeisten photochrom aktiven Linsen werden deutlich schneller dunkel als wieder heller. Das hat zur Folge, dass die Optik bei plötzlich dunklerer Sicht – beispielsweise bei einer Tunnel- oder einer Waldstraßeneinfahrt – zu lange zu düster ist.

Letztlich muss man, wie bei jeder herkömmlichen Linse auch, darauf achten, einen sinnvollen Farbton vor den Augen zu haben, um Kontrast und Tiefenschärfe auf optimalem Niveau gewährleistet zu haben. Hierbei sollte man darauf achten, welcher Farbton mit photochromer Aktivität überhaupt angeboten wird.
Allem Komfort zum Trotz sollte ebenso stets beachtet werden, dass das Photochromieprinzip erst bei sehr stark schwankenden Lichtverhältnissen wirklich Sinn macht, unter Vorbehalt der oben genannten Nachteile. Bei leichten Abweichungen sind gute, nicht zu dunkle herkömmliche Linsen absolut zu empfehlen, da man einerseits bei wenig hellen Bedingungen auch mit ihnen sehr gut die Umgebung wahrnehmen und bei sehr starken Einstrahlungen die Umgebung zwar heller erscheint, aber das Blendende und die Augen beanspruchende am Licht „entschärft“ wird. Somit sind bei herkömmlichen Brillentypen keine wirklichen Nachteile den photochromen gegenüber zu verzeichnen.

Übrigens wirkt sich meist die Temperatur entscheidend auf die Färbegeschwindigkeit aus: Je wärmer es ist, desto schneller tönt und enttönt eine Linse, was das Hervorbringen des gewünschten Farbtons erschwert; neben allen anderen erwähnten Nachteilen ist dies u.a. auch der Grund dafür, dass sich über den Einsatz für Brillen hinaus nur wenig – besonders wenig in der Architektur – finden lässt.
Zum Schluss bleibt noch zu erwähnen, dass die Technik ihren Preis hat: In der Regel liegen die Kosten für photochrome Gläser deutlich über denen des herkömmlichen Typs, was natürlich mit dem, was die High-Tech-Linsen bieten können, abgewogen werden muss.