نئے دور کی قیادت

ایکس رے ابسورپشن فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) مواد کے مقامی جوہری یا الیکٹرانک ڈھانچے کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک طاقتور ٹول ہے، جو بڑے پیمانے پر مشہور شعبوں جیسے کیٹالیسس، انرجی، اور نینو ٹیکنالوجی میں استعمال ہوتا ہے۔ ایکس رے ابسورپشن فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کا بنیادی اصول یہ ہے کہ جب ایکس رے کی توانائی نمونے میں موجود کسی عنصر کے اندرونی الیکٹران شیل کی توانائی کے ساتھ گونجتی ہے تو الیکٹرانوں میں اچانک اضافہ ایک مسلسل سپیکٹرم بنانے کے لیے پرجوش ہو جاتا ہے، جسے جذب کنارہ کہا جاتا ہے۔ جذب کے کنارے کے قریب، جیسے جیسے ایکس رے توانائی میں اضافہ ہوتا ہے، ایکسرے کی دخول کی گہرائی بڑھنے کے ساتھ ہی جذب کی شرح یکسر کم ہوتی جاتی ہے۔ جب سپیکٹرم کو ایک مخصوص کنارے سے آگے بڑھایا جاتا ہے تو، عمدہ ڈھانچے کا مشاہدہ کیا جا سکتا ہے، جہاں کنارے کے ڈھانچے (XANES) علاقوں کے قریب ایکس رے جذب ہوتے ہی ظاہر ہوتے ہیں جیسے ہی چوٹیاں اور کندھے 20 سے 30 الیکٹران وولٹ سے زیادہ چوڑائی والے کنارے کے نقطہ آغاز سے گزرتے ہیں۔ کنارے کے اعلی توانائی والے حصے پر واقع باریک ڈھانچہ جہاں توانائی کئی سو الیکٹران وولٹ تک گر جاتی ہے اسے ایکس رے ابسورپشن فائن سٹرکچر (XAFS) کہا جاتا ہے۔ ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کی اہم خصوصیات یہ ہیں: شارٹ رینج آرڈرنگ کی حساسیت: یہ شارٹ رینج آرڈرنگ پر منحصر ہے اور لمبی رینج آرڈرنگ پر انحصار نہیں کرتا ہے، جس سے نمونوں کی وسیع رینج کی پیمائش ممکن ہو جاتی ہے۔ اسے بے ساختہ، مائع، پگھلے ہوئے، کیٹالسٹ ایکٹو مراکز، دھاتی پروٹین وغیرہ کے ساتھ ساتھ کرسٹل میں ناپاک ایٹموں کے ساختی مطالعہ کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مضبوط عنصری خصوصیات: ایکس رے جذب کرنے والے کنارے میں بنیادی خصوصیات ہیں، اور نمونے میں مختلف عناصر کے ایٹموں کے لیے، ایک ہی کمپاؤنڈ میں موجود مختلف عناصر کے جوہری پڑوسی ڈھانچے کا مطالعہ ایکس رے کی توانائی کو ایڈجسٹ کرکے کیا جا سکتا ہے۔ اعلی حساسیت: فلوروسینس کا طریقہ استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ عناصر کے نمونوں کی پیمائش ایک ملینویں سے کم ہو۔ ساختی معلومات کا جامع حصول: مقامی ساخت کا تعین کرنے والے پیرامیٹرز فراہم کرنے کے قابل، جیسے جذب کرنے والے ایٹموں اور پڑوسی ایٹموں کے درمیان فاصلہ، ان ایٹموں کی تعداد اور قسم، اور جذب کرنے والے عناصر کی آکسیڈیشن حالت۔ نمونے کی تیاری آسان ہے: کسی ایک کرسٹل کی ضرورت نہیں ہے، اور تجرباتی حالات میں، ڈیٹا اکٹھا کرنے کا وقت نسبتاً کم ہے۔ سنکروٹرون ایکس رے ماخذ کا استعمال کرتے ہوئے عام طور پر ایک سپیکٹرل لائن کی پیمائش کرنے میں صرف چند منٹ لگتے ہیں۔ ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کے اہم فوائد ہیں: بنیادی فائدہ: سب سے زیادہ برائٹ فلوکس پروڈکٹ 1000000 فوٹون/سیکنڈ/ای وی سے زیادہ فوٹان کا بہاؤ، دیگر مصنوعات سے کئی گنا زیادہ سپیکٹرل کارکردگی کے ساتھ؛ سنکروٹرون تابکاری کے برابر ڈیٹا کا معیار حاصل کریں۔ بہترین استحکام: روشنی کے منبع کی یک رنگی روشنی کی شدت کا استحکام 0.1% سے بہتر ہے، اور بار بار جمع کرنے کے دوران توانائی کا بہاؤ 50 meV سے کم ہے۔ 1% پتہ لگانے کی حد: ہائی برائٹ فلوکس، بہترین آپٹیکل پاتھ آپٹیمائزیشن، اور بہترین روشنی کے منبع کا استحکام اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ اعلی معیار کا EXAFS ڈیٹا تب بھی حاصل کیا جا سکتا ہے جب ماپا عنصر کا مواد>1% ہو۔ 4. ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کے اطلاق کے علاقے : توانائی کا میدان: جیسے لیتھیم بیٹریوں اور دیگر ثانوی بیٹری کے مواد پر تحقیق، فیول سیل ریسرچ، ہائیڈروجن اسٹوریج میٹریل ریسرچ وغیرہ۔ XAFS کو چارج ڈسچارج سائیکل اور الیکٹرو کیمیکل ری ایکشن کے دوران ارتکاز، والینس سٹیٹ، کوآرڈینیشن ماحول، اور بنیادی ایٹموں کی متحرک تبدیلیوں کو حاصل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کیٹالیسس فیلڈ: نینو پارٹیکل کیٹالیسس، سنگل ایٹم کیٹالیسس وغیرہ پر تحقیق کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ سپورٹ پر کیٹیلیسٹ کی مورفولوجی، سپورٹ کے ساتھ تعامل کی شکل، اور ایکس اے ایف ایس کے ذریعے اتپریرک عمل کے دوران اس کی تبدیلیوں کے ساتھ ساتھ انتہائی کم مواد والے دھاتی آئنوں کے پڑوسی ڈھانچے کو حاصل کریں۔ میٹریل سائنس کے میدان میں، ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) مختلف مواد کی خصوصیات، پیچیدہ نظاموں اور بے ترتیب ساختی مواد کے مطالعہ، تابکار آاسوٹوپس کی تحقیق، سطح اور انٹرفیس مواد کی متعلقہ خصوصیات کا مطالعہ، اور مواد میں متحرک تبدیلیوں کے مطالعہ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ارضیات کے میدان میں، ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کو ارضیاتی تحقیق میں ایسک مواد کے عنصر والینس سٹیٹ کے تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ماحولیاتی فیلڈ: XES کو کروڑ/جیسا کہ عناصر وغیرہ کے والینس اسٹیٹ تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ریڈیو کیمسٹری کے میدان میں، ایکس رے جذب فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) کو عیسوی، U عناصر وغیرہ کے والینس سٹیٹ کے تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایکس رے ابسورپشن فائن سٹرکچر سپیکٹرومیٹر (XAFS) اپنے منفرد کام کے اصول، نمایاں خصوصیات اور وسیع اطلاق کے شعبوں کی وجہ سے جدید سائنسی تحقیق میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ یہ لوگوں کو مادّے کی مائیکرو سٹرکچر اور کیمیائی حالت کی گہرائی سے سمجھ حاصل کرنے کا ایک طاقتور ذریعہ فراہم کرتا ہے، جس سے متعدد تادیبی شعبوں کی ترقی اور پیشرفت کو فروغ ملتا ہے۔

مزید پڑھ