Azo junginiai yra organinių molekulių klasė, kuriai būdinga azo grupė (-N=N-). Dėl unikalių fotoizomerizacijos savybių jie yra vertingi šviesos-kontroliuojamose medžiagose, biologiniame vaizdavime ir jutime. Pagrindinis šių junginių veikimo principas kyla iš grįžtamojo cis-trans izomerizacijos proceso, kurį lemia elektroninių efektų sinerginis poveikis ir pakaitų sterinis trukdymas abiejuose azo grupės galuose.
Pradinėje būsenoje azo junginiai paprastai egzistuoja termodinamiškai stabilioje transstruktūroje: du aromatiniai žiedai arba alkilo grandinės yra tiesiškai išsidėsčiusios, o konjuguota sistema tęsiasi, todėl molekulė sugeria tam tikrus matomos ar artimos{0} ultravioletinės šviesos bangos ilgius. Sužadinti energijos-suderintų fotonų, elektronai šokinėja iš jungiamųjų π orbitalių į antisurišančias π* orbitales, sukeldami intramolekulinio krūvio pasiskirstymo konfigūraciją ir susilpnindami N=N dvigubo ryšio π-ryšio charakteristikas. Šiuo metu mažėja vienos jungties sukimosi barjeras, o molekulė gali virsti cis struktūra, sukantis aplink N=N ašį-, du aromatiniai žiedai sudaro išlenktą konformaciją dėl sterinio atstūmimo, o susilpnėjusi konjugacija sukelia mėlyną absorbcijos spektro poslinkį. Šis fotoizomerizacijos procesas yra labai grįžtamas: esant terminei relaksacijai arba apšvitinant kito ilgio šviesa (pvz., matoma šviesa), molekulė gali grįžti į trans būseną, užbaigdama „foto{10}}jungimo“ ciklą.
Azo junginių funkcionalumas priklauso nuo makroskopinių savybių pokyčių, kuriuos sukelia konformaciniai pokyčiai. Pavyzdžiui, skirtumas tarp trans struktūros plokštumo ir cis struktūros ne Jei molekulė yra pritvirtinta prie polimero pagrindo, jos konformacinė inversija gali sukelti grandinės segmento judėjimą, leidžiantį dinamiškai valdyti medžiagos mechanines savybes. Biologinėse sistemose grįžtamoji azo grupės izomerizacija gali paskatinti vaistų molekulių išsiskyrimą arba baltymų konformacijų pasikeitimą, suteikdama galimybes tiksliajai medicinai.
Pažymėtina, kad elektroniniai pakaitų (pvz., elektronus -dovanojančios grupės, padidinančios N=N jungčių poliškumą) ir sterinių kliūčių (pvz., didelės grupės, ribojančios cis konformacijos stabilumą) poveikis reikšmingai veikia izomerizacijos efektyvumą ir fotoreakcijos greitį. Optimizuojant šiuos parametrus naudojant molekulinį dizainą, azo junginių šviesai jautrias savybes galima pritaikyti, išplečiant jų taikymo scenarijus intelektualiose fotoreagavimo sistemose. Jo esmė yra paversti šviesos energiją į kontroliuojamą molekulinės konformacijos informaciją, kontroliuojant sukimosi laisvės laipsnius molekulėse, naudojant šviesos kvantinį valdymą, ir galiausiai pasiekti protingą atsaką į išorinius dirgiklius.
