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La maggior parte di quelle bottiglie usa pigmenti termocromici - composti organici che cambiano colore quando la loro struttura molecolare si modifica al variare della temperatura, poi tornano al colore originale quando si raffreddano. È praticamente la stessa chimica degli anelli dell'umore e delle tazze termosensibili, solo sospesa nel rivestimento della bottiglia o nel materiale stesso.
I pigmenti stessi sono solitamente realizzati con coloranti leucoici - sostanzialmente composti incolori che hanno una componente che produce colore bloccata dentro. Quando la temperatura cambia, la matrice polimerica attorno a loro si allenta o si stringe, e questo innesca un cambiamento di stato chimico. Il colorante passa tra forme colorate e incolori senza effettivamente decomporsi, per questo è reversibile.
Vale la pena notare però che non tutte le bottiglie che cambiano colore usano lo stesso meccanismo. Alcune si basano su cristalli liquidi invece, che funzionano secondo un principio diverso - i cristalli alterano fisicamente il modo in cui riflettono la luce al cambiare della temperatura, piuttosto che la stessa molecola di colorante che cambia struttura. Quelle con cristalli liquidi tendono a mostrare transizioni di colore più drammatiche e nette rispetto alle versioni con coloranti leucoici, che possono sembrare un po' più graduali o smorzate. Anche la durabilità è diversa; i coloranti leucoici sbiadiscono nel tempo e con i cicli ripetuti, mentre i cristalli liquidi possono durare più a lungo se l'incapsulamento è fatto bene.
Ho giocato con materiali termocromici in vari progetti di artigianato, e quello che la gente non sempre realizza è che il cambio di colore funziona solo all'interno di un intervallo di temperatura piuttosto stretto - di solito da qualche parte tra la temperatura ambiente e magari 50-60°C - quindi se l'acqua diventa troppo calda o la bottiglia troppo fredda, perderai completamente l'effetto o smetterà di rispondere in modo così drammatico.
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