اورکت شعاعوں کو جذب کرنے والے دھاتی مرکبات

اورکت شعاعوں کو جذب کرنے والے دھاتی مرکبات کا اصول کیا ہے اور اس کے متاثر کن عوامل کیا ہیں؟

دھاتی مرکبات، بشمول نادر زمین کے مرکبات، انفراریڈ جذب میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ نایاب دھات اور نایاب زمین کے مرکبات میں رہنما کے طور پر،اربن مائنز ٹیک۔ Co., Ltd. دنیا کے تقریباً 1/8 صارفین کو انفراریڈ جذب کے لیے پیش کرتا ہے۔ اس معاملے پر ہمارے صارفین کے تکنیکی استفسارات کو حل کرنے کے لیے، ہماری کمپنی کے ریسرچ اینڈ ڈویلپمنٹ سینٹر نے جوابات فراہم کرنے کے لیے اس مضمون کو مرتب کیا ہے۔
1. دھاتی مرکبات کے ذریعہ اورکت جذب کے اصول اور خصوصیات

دھاتی مرکبات کے ذریعہ انفراریڈ جذب کا اصول بنیادی طور پر ان کی سالماتی ساخت اور کیمیائی بانڈز کی کمپن پر مبنی ہے۔ انفراریڈ سپیکٹروسکوپی intramolecular کمپن اور گردشی توانائی کی سطحوں کی منتقلی کی پیمائش کرکے سالماتی ساخت کا مطالعہ کرتی ہے۔ دھاتی مرکبات میں کیمیائی بانڈز کی کمپن اورکت جذب، خاص طور پر دھاتی نامیاتی مرکبات میں دھاتی نامیاتی بانڈز، بہت سے غیر نامیاتی بانڈز کی کمپن، اور کرسٹل فریم وائبریشن، جو انفراریڈ سپیکٹرم کے مختلف خطوں میں ظاہر ہوں گے۔

اورکت سپیکٹرا میں مختلف دھاتی مرکبات کی کارکردگی:
(1) MXene مواد: MXene ایک دو جہتی منتقلی دھات کاربن/نائٹروجن مرکب ہے جس میں بھرپور اجزاء، دھاتی چالکتا، ایک بڑا مخصوص سطح کا علاقہ، اور ایک فعال سطح ہے۔ اس کے قریب اورکت اور درمیانی/دور اورکت بینڈوں میں اورکت جذب کرنے کی شرح مختلف ہے اور حالیہ برسوں میں انفراریڈ کیموفلاج، فوٹو تھرمل کنورژن، اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا رہا ہے۔
(2) تانبے کے مرکبات: فاسفورس پر مشتمل تانبے کے مرکبات انفراریڈ جذب کرنے والوں کے درمیان اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، الٹرا وائلٹ شعاعوں کی وجہ سے سیاہ ہونے کے رجحان کو مؤثر طریقے سے روکتے ہیں اور شاندار نظر آنے والی روشنی کی ترسیل اور انفراریڈ جذب کی خصوصیات کو مستحکم طور پر برقرار رکھتے ہیں۔

عملی درخواست کے معاملات
(1)۔ انفراریڈ کیموفلاج: MXene مواد ان کی بہترین انفراریڈ جذب کرنے کی خصوصیات کی وجہ سے انفراریڈ کیموفلاج میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ وہ مؤثر طریقے سے ہدف کی انفراریڈ خصوصیات کو کم کر سکتے ہیں اور چھپانے کو بہتر بنا سکتے ہیں۔
(2) فوٹو تھرمل کنورژن: MXene کے مواد میں وسط/دور اورکت والے بینڈ میں کم اخراج کی خصوصیات ہوتی ہیں، جو فوٹو تھرمل کنورژن ایپلی کیشنز کے لیے موزوں ہیں اور روشنی کی توانائی کو مؤثر طریقے سے حرارت کی توانائی میں تبدیل کر سکتے ہیں۔
(3) کھڑکیوں کا مواد: انفراریڈ جذب کرنے والے رال کی ترکیبیں کھڑکی کے مواد میں استعمال ہوتی ہیں تاکہ انفراریڈ شعاعوں کو مؤثر طریقے سے روکا جا سکے اور توانائی کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے۔
یہ ایپلیکیشن کیسز انفراریڈ جذب میں دھاتی مرکبات کی تنوع اور عملییت کو ظاہر کرتے ہیں، خاص طور پر جدید سائنس اور صنعت میں ان کا اہم کردار۔

2. کون سے دھاتی مرکبات انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتے ہیں؟

دھاتی مرکبات جو انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتے ہیں۔اینٹیمونی ٹن آکسائڈ (ATO), انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO)، ایلومینیم زنک آکسائیڈ (AZO)، ٹنگسٹن ٹرائی آکسائیڈ (WO3)، آئرن ٹیٹرو آکسائیڈ (Fe3O4) اور سٹرونٹیم ٹائٹانیٹ (SrTiO3)۔

2.1 دھاتی مرکبات کی انفراریڈ جذب کی خصوصیات
اینٹیمنی ٹن آکسائڈ (ATO): یہ 1500 nm سے زیادہ طول موج کے ساتھ قریب اورکت روشنی کو بچا سکتا ہے، لیکن 1500 nm سے کم طول موج کے ساتھ الٹرا وایلیٹ روشنی اور اورکت روشنی کو نہیں بچا سکتا۔
انڈیم ٹن آکسائیڈ (ITO): ATO کی طرح، اس کا اثر قریب اورکت روشنی کو بچانے کا ہوتا ہے۔
زنک ایلومینیم آکسائڈ (AZO): اس میں قریب اورکت روشنی کو بچانے کا کام بھی ہے۔
ٹنگسٹن ٹرائی آکسائیڈ (WO3): اس میں مقامی سطح پر پلازمون گونج کا اثر اور چھوٹا پولارون جذب کرنے کا طریقہ کار ہے، یہ 780-2500 nm کی طول موج کے ساتھ انفراریڈ شعاعوں کو بچا سکتا ہے، اور یہ غیر زہریلا اور سستا ہے۔
‌Fe3O4‌: اس میں انفراریڈ جذب اور تھرمل رسپانس کی اچھی خصوصیات ہیں اور یہ اکثر انفراریڈ سینسر اور ڈیٹیکٹر میں استعمال ہوتا ہے۔
Strontium titanate (SrTiO3): بہترین انفراریڈ جذب اور آپٹیکل خصوصیات ہیں، جو انفراریڈ سینسرز اور ڈیٹیکٹرز کے لیے موزوں ہیں۔
Erbium fluoride (ErF3): زمین کا ایک نایاب مرکب ہے جو انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتا ہے۔ ایربیم فلورائیڈ میں گلابی رنگ کے کرسٹل ہیں، ایک پگھلنے کا نقطہ 1350 °C، نقطہ ابلتا 2200 °C، اور کثافت 7.814g/cm³ ہے۔ یہ بنیادی طور پر آپٹیکل کوٹنگز، فائبر ڈوپنگ، لیزر کرسٹل، سنگل کرسٹل خام مال، لیزر ایمپلیفائر، کیٹالسٹ ایڈیٹوز اور دیگر شعبوں میں استعمال ہوتا ہے۔

2.2 اورکت جذب کرنے والے مواد میں دھاتی مرکبات کا اطلاق
یہ دھاتی مرکبات وسیع پیمانے پر اورکت جذب کرنے والے مواد میں استعمال ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ATO، ITO، اور AZO اکثر شفاف کوندکٹو، اینٹی سٹیٹک، ریڈی ایشن پروٹیکشن کوٹنگز اور شفاف الیکٹروڈز میں استعمال ہوتے ہیں۔ WO3 وسیع پیمانے پر مختلف گرمی کی موصلیت، جذب، اور عکاسی اورکت مواد میں اس کی بہترین قریب اورکت شیلڈنگ کارکردگی اور غیر زہریلی خصوصیات کی وجہ سے استعمال ہوتا ہے۔ یہ دھاتی مرکبات انفراریڈ ٹیکنالوجی کے میدان میں اپنی منفرد انفراریڈ جذب خصوصیات کی وجہ سے اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

2.3 زمین کے کون سے نایاب مرکبات انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتے ہیں؟

نایاب زمینی عناصر میں سے، لینتھینم ہیکسابورائیڈ اور نینو سائز کے لینتھینم بورائیڈ انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتے ہیں۔Lanthanum hexaboride (LaB6)ریڈار، ایرو اسپیس، الیکٹرانکس کی صنعت، آلات سازی، طبی آلات، گھریلو آلات کی دھات کاری، ماحولیاتی تحفظ، اور دیگر شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا مواد ہے۔ خاص طور پر، لینتھینم ہیکسابورائیڈ سنگل کرسٹل ہائی پاور الیکٹران ٹیوب، میگنیٹرون، الیکٹران بیم، آئن بیم، اور ایکسلریٹر کیتھوڈس بنانے کے لیے ایک مواد ہے۔
اس کے علاوہ، نینو اسکیل لینتھنم بورائیڈ میں بھی انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی خاصیت ہے۔ یہ پولی تھیلین فلم کی چادروں کی سطح پر کوٹنگ میں سورج کی روشنی سے انفراریڈ شعاعوں کو روکنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرتے ہوئے، نینو اسکیل لینتھینم بورائیڈ بہت زیادہ نظر آنے والی روشنی کو جذب نہیں کرتا ہے۔ یہ مواد گرم آب و ہوا میں اورکت شعاعوں کو کھڑکی کے شیشے میں داخل ہونے سے روک سکتا ہے، اور سرد موسم میں روشنی اور حرارت کی توانائی کو زیادہ مؤثر طریقے سے استعمال کر سکتا ہے۔
نایاب زمینی عناصر بہت سے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، بشمول فوجی، جوہری توانائی، اعلیٰ ٹیکنالوجی، اور روزمرہ کی صارفین کی مصنوعات۔ مثال کے طور پر، لینتھینم کو ہتھیاروں اور آلات میں مرکب دھاتوں کی حکمت عملی کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، گیڈولینیم اور اس کے آاسوٹوپس کو جوہری توانائی کے میدان میں نیوٹران جذب کرنے والے کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، اور سیریم کو بالائے بنفشی اور انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کے لیے شیشے کے اضافی کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔
سیریم، شیشے کے اضافی کے طور پر، الٹرا وایلیٹ اور انفراریڈ شعاعوں کو جذب کر سکتا ہے اور اب آٹوموبائل شیشے میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ یہ نہ صرف الٹرا وائلٹ شعاعوں سے بچاتا ہے بلکہ گاڑی کے اندر کا درجہ حرارت بھی کم کرتا ہے، اس طرح ایئر کنڈیشننگ کے لیے بجلی کی بچت ہوتی ہے۔ 1997 کے بعد سے، جاپانی آٹوموبائل گلاس کو سیریم آکسائیڈ کے ساتھ شامل کیا گیا ہے، اور اسے 1996 میں آٹوموبائل میں استعمال کیا گیا تھا۔

3. دھاتی مرکبات کے ذریعہ انفراریڈ جذب کی خصوصیات اور متاثر کن عوامل

3.1 دھاتی مرکبات کے ذریعہ انفراریڈ جذب کی خصوصیات اور متاثر کرنے والے عوامل میں بنیادی طور پر درج ذیل پہلو شامل ہیں:

جذب کی شرح کی حد: دھاتی مرکبات کی انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی شرح دھات کی قسم، سطح کی حالت، درجہ حرارت اور اورکت شعاعوں کی طول موج جیسے عوامل پر منحصر ہوتی ہے۔ عام دھاتیں جیسے ایلومینیم، تانبا، اور لوہے میں عام طور پر کمرے کے درجہ حرارت پر انفراریڈ شعاعوں کے جذب ہونے کی شرح 10% اور 50% کے درمیان ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، کمرے کے درجہ حرارت پر خالص ایلومینیم کی سطح سے انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی شرح تقریباً 12% ہے، جب کہ کھردری تانبے کی سطح کی جذب کی شرح تقریباً 40% تک پہنچ سکتی ہے۔

3.2 دھاتی مرکبات کے ذریعے انفراریڈ جذب کی خصوصیات اور ان پر اثر انداز ہونے والے عوامل:

دھاتوں کی اقسام: مختلف دھاتوں میں مختلف جوہری ڈھانچے اور الیکٹران کے انتظامات ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی ان کی مختلف صلاحیتیں ہوتی ہیں۔
سطح کی حالت: دھات کی سطح کی کھردری، آکسائیڈ کی تہہ، یا کوٹنگ جذب کی شرح کو متاثر کرے گی۔
‌درجہ حرارت: درجہ حرارت میں تبدیلی دھات کے اندر الیکٹرانک حالت کو بدل دے گی، اس طرح اس کی انفراریڈ شعاعوں کے جذب کو متاثر کرے گی۔
انفراریڈ طول موج: اورکت شعاعوں کی مختلف طول موجوں میں دھاتوں کے لیے مختلف جذب کرنے کی صلاحیتیں ہوتی ہیں۔
مخصوص حالات کے تحت تبدیلیاں: کچھ مخصوص حالات کے تحت، دھاتوں کے ذریعے انفراریڈ شعاعوں کے جذب کی شرح نمایاں طور پر تبدیل ہو سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، جب دھات کی سطح کو خاص مواد کی ایک تہہ کے ساتھ لیپت کیا جاتا ہے، تو اس کی انفراریڈ شعاعوں کو جذب کرنے کی صلاحیت کو بڑھایا جا سکتا ہے۔ اس کے علاوہ، اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں دھاتوں کی الیکٹرانک حالت میں تبدیلی بھی جذب کی شرح میں اضافے کا باعث بن سکتی ہے۔
ایپلی کیشن فیلڈز: دھاتی مرکبات کی انفراریڈ جذب کرنے کی خصوصیات انفراریڈ ٹیکنالوجی، تھرمل امیجنگ اور دیگر شعبوں میں اہم اطلاقی قدر رکھتی ہیں۔ مثال کے طور پر، دھات کی سطح کی کوٹنگ یا درجہ حرارت کو کنٹرول کر کے، اس کی انفراریڈ شعاعوں کے جذب کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، جس سے درجہ حرارت کی پیمائش، تھرمل امیجنگ وغیرہ میں ایپلی کیشنز کی اجازت دی جا سکتی ہے۔
تجرباتی طریقے اور تحقیقی پس منظر: محققین نے تجرباتی پیمائش اور پیشہ ورانہ مطالعات کے ذریعے دھاتوں کے ذریعے انفراریڈ شعاعوں کے جذب کی شرح کا تعین کیا۔ یہ اعداد و شمار دھاتی مرکبات کی نظری خصوصیات کو سمجھنے اور متعلقہ ایپلی کیشنز تیار کرنے کے لیے اہم ہیں۔
خلاصہ یہ کہ دھاتی مرکبات کی انفراریڈ جذب خصوصیات بہت سے عوامل سے متاثر ہوتی ہیں اور مختلف حالات میں نمایاں طور پر تبدیل ہو سکتی ہیں۔ یہ خصوصیات بہت سے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں۔