ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণকারী ধাতব যৌগগুলির নীতি কী এবং এর প্রভাবকারী কারণগুলি কী কী?
বিরল পৃথিবীর যৌগ সহ ধাতব যৌগগুলি ইনফ্রারেড শোষণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। বিরল ধাতু এবং বিরল আর্থ যৌগের নেতা হিসাবে,আরবানমাইনস টেক। কোং, লি. ইনফ্রারেড শোষণের জন্য বিশ্বের গ্রাহকদের প্রায় 1/8 পরিবেশন করে। এই বিষয়ে আমাদের গ্রাহকদের প্রযুক্তিগত জিজ্ঞাসার সমাধান করার জন্য, আমাদের কোম্পানির গবেষণা ও উন্নয়ন কেন্দ্র উত্তর প্রদানের জন্য এই নিবন্ধটি সংকলন করেছে
1. ধাতব যৌগ দ্বারা ইনফ্রারেড শোষণের নীতি এবং বৈশিষ্ট্য
ধাতব যৌগগুলির দ্বারা ইনফ্রারেড শোষণের নীতিটি মূলত তাদের আণবিক গঠন এবং রাসায়নিক বন্ধনের কম্পনের উপর ভিত্তি করে। ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি আণবিক গঠন অধ্যয়ন করে আন্তঃআণবিক কম্পন এবং ঘূর্ণন শক্তির মাত্রা পরিমাপ করে। ধাতব যৌগগুলিতে রাসায়নিক বন্ধনের কম্পন ইনফ্রারেড শোষণের দিকে পরিচালিত করবে, বিশেষ করে ধাতু-জৈব যৌগের ধাতু-জৈব বন্ধন, অনেক অজৈব বন্ধনের কম্পন, এবং স্ফটিক ফ্রেমের কম্পন, যা ইনফ্রারেড বর্ণালীর বিভিন্ন অঞ্চলে প্রদর্শিত হবে।
ইনফ্রারেড বর্ণালীতে বিভিন্ন ধাতব যৌগের কর্মক্ষমতা:
(1). MXene উপাদান: MXene হল একটি দ্বি-মাত্রিক রূপান্তর ধাতু-কার্বন/নাইট্রোজেন যৌগ যার সমৃদ্ধ উপাদান, ধাতব পরিবাহিতা, একটি বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠ এলাকা এবং একটি সক্রিয় পৃষ্ঠ। কাছাকাছি-ইনফ্রারেড এবং মধ্য-/দূর-ইনফ্রারেড ব্যান্ডগুলিতে এটির বিভিন্ন ইনফ্রারেড শোষণ হার রয়েছে এবং সাম্প্রতিক বছরগুলিতে ইনফ্রারেড ক্যামোফ্লেজ, ফটোথার্মাল রূপান্তর এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে।
(২) কপার যৌগঃ : ফসফরাস-যুক্ত তামা যৌগগুলি ইনফ্রারেড শোষকগুলির মধ্যে ভাল কাজ করে, কার্যকরভাবে অতিবেগুনী রশ্মির কারণে সৃষ্ট কালো হওয়ার ঘটনাকে প্রতিরোধ করে এবং চমৎকার দৃশ্যমান আলোক সঞ্চালন এবং দীর্ঘ সময়ের জন্য স্থিরভাবে ইনফ্রারেড শোষণ বৈশিষ্ট্য বজায় রাখে—3।
ব্যবহারিক আবেদন ক্ষেত্রে
(1) ইনফ্রারেড ছদ্মবেশঃ MXene উপাদানগুলি তাদের চমৎকার ইনফ্রারেড শোষণ বৈশিষ্ট্যের কারণে ইনফ্রারেড ছদ্মবেশে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তারা কার্যকরভাবে লক্ষ্যের ইনফ্রারেড বৈশিষ্ট্যগুলি হ্রাস করতে পারে এবং গোপনীয়তা উন্নত করতে পারে৷
(২) ফোটোথার্মাল রূপান্তর: MXene উপাদানগুলির মধ্য/দূরবর্তী ইনফ্রারেড ব্যান্ডগুলিতে কম নির্গমন বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা ফটোথার্মাল রূপান্তর অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত এবং দক্ষতার সাথে আলোক শক্তিকে তাপ শক্তিতে রূপান্তর করতে পারে৷
(৩) উইন্ডোর উপকরণ: ইনফ্রারেড শোষক সম্বলিত রজন কম্পোজিশন উইন্ডোর উপকরণগুলিতে ব্যবহার করা হয় কার্যকরভাবে ইনফ্রারেড রশ্মিকে ব্লক করতে এবং শক্তির দক্ষতা উন্নত করতে।
এই অ্যাপ্লিকেশন কেসগুলি ইনফ্রারেড শোষণে ধাতু যৌগের বৈচিত্র্য এবং ব্যবহারিকতা প্রদর্শন করে, বিশেষত আধুনিক বিজ্ঞান এবং শিল্পে তাদের গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা।
2.কোন ধাতব যৌগগুলি ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারে?
ধাতব যৌগ যা ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারেঅ্যান্টিমনি টিন অক্সাইড (ATO), ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (ITO), অ্যালুমিনিয়াম জিঙ্ক অক্সাইড (AZO), টাংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড (WO3), আয়রন টেট্রোক্সাইড (Fe3O4) এবং স্ট্রন্টিয়াম টাইটানেট (SrTiO3)।
2.1 ধাতব যৌগের ইনফ্রারেড শোষণ বৈশিষ্ট্য
অ্যান্টিমনি টিন অক্সাইড (ATO): এটি 1500 nm-এর বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি-ইনফ্রারেড আলোকে রক্ষা করতে পারে, কিন্তু 1500 nm-এর কম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে অতিবেগুনী আলো এবং ইনফ্রারেড আলোকে রক্ষা করতে পারে না।
ইন্ডিয়াম টিন অক্সাইড (ITO): ATO-এর মতো, এটির কাছাকাছি-ইনফ্রারেড আলোকে রক্ষা করার প্রভাব রয়েছে৷
জিঙ্ক অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (AZO): এটির কাছে-ইনফ্রারেড আলোকে রক্ষা করার কাজও রয়েছে।
টংস্টেন ট্রাইঅক্সাইড (WO3): এটির একটি স্থানীয় পৃষ্ঠের প্লাজমন অনুরণন প্রভাব এবং ছোট পোলারন শোষণ প্রক্রিয়া রয়েছে, এটি 780-2500 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে ইনফ্রারেড বিকিরণকে রক্ষা করতে পারে এবং এটি অ-বিষাক্ত এবং সস্তা।
Fe3O4: এটির ভাল ইনফ্রারেড শোষণ এবং তাপ প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি প্রায়শই ইনফ্রারেড সেন্সর এবং ডিটেক্টরগুলিতে ব্যবহৃত হয়৷
স্ট্রনটিয়াম টাইটানেট (SrTiO3): চমৎকার ইনফ্রারেড শোষণ এবং অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্য রয়েছে, ইনফ্রারেড সেন্সর এবং ডিটেক্টরগুলির জন্য উপযুক্ত৷
Erbium ফ্লোরাইড (ErF3): একটি বিরল আর্থ যৌগ যা ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারে। এরবিয়াম ফ্লোরাইডের গোলাপী রঙের স্ফটিক, গলনাঙ্ক 1350°C, একটি স্ফুটনাঙ্ক 2200°C, এবং ঘনত্ব 7.814g/cm³। এটি প্রধানত অপটিক্যাল আবরণ, ফাইবার ডোপিং, লেজার স্ফটিক, একক-ক্রিস্টাল কাঁচামাল, লেজার পরিবর্ধক, অনুঘটক সংযোজন এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।
2.2 ইনফ্রারেড শোষণকারী পদার্থে ধাতব যৌগের প্রয়োগ
এই ধাতব যৌগগুলি ইনফ্রারেড শোষণের উপকরণগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ATO, ITO এবং AZO প্রায়ই স্বচ্ছ পরিবাহী, অ্যান্টিস্ট্যাটিক, বিকিরণ সুরক্ষা আবরণ এবং স্বচ্ছ ইলেক্ট্রোডগুলিতে ব্যবহৃত হয়; WO3 এর চমৎকার কাছাকাছি-ইনফ্রারেড শিল্ডিং কর্মক্ষমতা এবং অ-বিষাক্ত বৈশিষ্ট্যের কারণে বিভিন্ন তাপ নিরোধক, শোষণ এবং প্রতিফলন ইনফ্রারেড উপকরণে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এই ধাতব যৌগগুলি তাদের অনন্য ইনফ্রারেড শোষণ বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে ইনফ্রারেড প্রযুক্তির ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
2.3 কোন বিরল পৃথিবীর যৌগগুলি ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারে?
বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলির মধ্যে, ল্যান্থানাম হেক্সাবোরাইড এবং ন্যানো-আকারের ল্যান্থানাম বোরাইড ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারে।ল্যান্থানাম হেক্সাবোরাইড (LaB6)রাডার, মহাকাশ, ইলেকট্রনিক্স শিল্প, যন্ত্র, চিকিৎসা সরঞ্জাম, হোম অ্যাপ্লায়েন্স ধাতুবিদ্যা, পরিবেশগত সুরক্ষা এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত একটি উপাদান। বিশেষ করে, ল্যান্থানাম হেক্সাবোরাইড একক স্ফটিক উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রন টিউব, ম্যাগনেট্রন, ইলেকট্রন বিম, আয়ন বিম এবং অ্যাক্সিলারেটর ক্যাথোড তৈরির জন্য একটি উপাদান।
এছাড়াও, ন্যানো-স্কেল ল্যান্থানাম বোরাইডেরও ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণের বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এটি সূর্যালোক থেকে ইনফ্রারেড রশ্মি ব্লক করতে পলিথিন ফিল্ম শীটের পৃষ্ঠের আবরণে ব্যবহৃত হয়। ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করার সময়, ন্যানো-স্কেল ল্যান্থানাম বোরাইড খুব বেশি দৃশ্যমান আলো শোষণ করে না। এই উপাদানটি গরম জলবায়ুতে জানালার কাঁচে প্রবেশ করা থেকে ইনফ্রারেড রশ্মি প্রতিরোধ করতে পারে এবং ঠান্ডা জলবায়ুতে আলো এবং তাপ শক্তিকে আরও কার্যকরভাবে ব্যবহার করতে পারে।
বিরল পৃথিবীর উপাদানগুলি সামরিক, পারমাণবিক শক্তি, উচ্চ প্রযুক্তি এবং দৈনন্দিন ভোক্তা পণ্য সহ অনেক ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণ স্বরূপ, ল্যান্থানাম ব্যবহার করা হয় অস্ত্র ও সরঞ্জামে অ্যালোয়ের কৌশলগত কার্যকারিতা উন্নত করতে, গ্যাডোলিনিয়াম এবং এর আইসোটোপগুলি পারমাণবিক শক্তি ক্ষেত্রে নিউট্রন শোষক হিসাবে ব্যবহৃত হয়, এবং সেরিয়াম অতিবেগুনী এবং ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করার জন্য একটি কাচের সংযোজন হিসাবে ব্যবহৃত হয়।
Cerium, একটি কাচের সংযোজন হিসাবে, অতিবেগুনী এবং ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করতে পারে এবং এখন এটি অটোমোবাইল গ্লাসে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি শুধুমাত্র অতিবেগুনী রশ্মি থেকে রক্ষা করে না কিন্তু গাড়ির ভিতরের তাপমাত্রাও কমায়, এইভাবে শীতাতপ নিয়ন্ত্রণের জন্য বিদ্যুৎ সাশ্রয় করে। 1997 সাল থেকে, জাপানি অটোমোবাইল গ্লাস সেরিয়াম অক্সাইডের সাথে যুক্ত করা হয়েছে এবং এটি 1996 সালে অটোমোবাইলে ব্যবহৃত হয়েছিল।
3. ধাতব যৌগ দ্বারা ইনফ্রারেড শোষণের বৈশিষ্ট্য এবং প্রভাবক কারণ
3.1 ধাতব যৌগগুলির দ্বারা ইনফ্রারেড শোষণের বৈশিষ্ট্য এবং প্রভাবিতকারী কারণগুলির মধ্যে প্রধানত নিম্নলিখিত দিকগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে:
শোষণ হারের পরিসর: অবলোহিত রশ্মি থেকে ধাতব যৌগের শোষণের হার ধাতব প্রকার, পৃষ্ঠের অবস্থা, তাপমাত্রা এবং ইনফ্রারেড রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের মতো কারণের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। সাধারণ ধাতু যেমন অ্যালুমিনিয়াম, তামা এবং লোহার সাধারণত ঘরের তাপমাত্রায় ইনফ্রারেড রশ্মির শোষণের হার 10% এবং 50% এর মধ্যে থাকে। উদাহরণস্বরূপ, ঘরের তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ অ্যালুমিনিয়াম পৃষ্ঠের ইনফ্রারেড রশ্মির শোষণের হার প্রায় 12%, যখন রুক্ষ তামার পৃষ্ঠের শোষণের হার প্রায় 40% এ পৌঁছাতে পারে।
3.2 ধাতব যৌগগুলির দ্বারা ইনফ্রারেড শোষণের বৈশিষ্ট্য এবং প্রভাবিত কারণগুলিঃ
‘ধাতুর প্রকার’: বিভিন্ন ধাতুর বিভিন্ন পারমাণবিক কাঠামো এবং ইলেক্ট্রন বিন্যাস থাকে, যার ফলে ইনফ্রারেড রশ্মির জন্য তাদের বিভিন্ন শোষণ ক্ষমতা হয়।
‘পৃষ্ঠের অবস্থা’: ধাতব পৃষ্ঠের রুক্ষতা, অক্সাইড স্তর বা আবরণ শোষণের হারকে প্রভাবিত করবে৷
তাপমাত্রা: তাপমাত্রার পরিবর্তন ধাতুর অভ্যন্তরে বৈদ্যুতিন অবস্থার পরিবর্তন করবে, যার ফলে এটির ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণকে প্রভাবিত করবে৷
‘ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্য’: ইনফ্রারেড রশ্মির বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ধাতুগুলির জন্য বিভিন্ন শোষণ ক্ষমতা রয়েছে।
নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে পরিবর্তনঃ কিছু নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, ধাতু দ্বারা ইনফ্রারেড রশ্মির শোষণের হার উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি ধাতব পৃষ্ঠকে বিশেষ উপাদানের একটি স্তর দিয়ে প্রলিপ্ত করা হয়, তখন এর ইনফ্রারেড রশ্মি শোষণ করার ক্ষমতা বাড়ানো যায়। উপরন্তু, উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে ধাতুগুলির ইলেকট্রনিক অবস্থার পরিবর্তনগুলি শোষণের হার বৃদ্ধির দিকেও নিয়ে যেতে পারে।
অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্র: ধাতব যৌগগুলির ইনফ্রারেড শোষণের বৈশিষ্ট্যগুলি ইনফ্রারেড প্রযুক্তি, তাপীয় ইমেজিং এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগের মান রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ধাতব পৃষ্ঠের আবরণ বা তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে, এর ইনফ্রারেড রশ্মির শোষণকে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে, যা তাপমাত্রা পরিমাপ, তাপীয় ইমেজিং ইত্যাদিতে প্রয়োগের অনুমতি দেয়।
‘পরীক্ষামূলক পদ্ধতি এবং গবেষণার পটভূমি’: গবেষকরা পরীক্ষামূলক পরিমাপ এবং পেশাদার অধ্যয়নের মাধ্যমে ধাতু দ্বারা ইনফ্রারেড রশ্মির শোষণের হার নির্ধারণ করেছেন। ধাতব যৌগগুলির অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যগুলি বোঝার জন্য এবং সম্পর্কিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির বিকাশের জন্য এই ডেটাগুলি গুরুত্বপূর্ণ৷
সংক্ষেপে, ধাতব যৌগগুলির ইনফ্রারেড শোষণ বৈশিষ্ট্যগুলি অনেকগুলি কারণ দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং বিভিন্ন পরিস্থিতিতে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি অনেক ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।