Glass formation
কাচ হল একটি নিরাকার কঠিন পদার্থ যার সম্পূর্ণরূপে দীর্ঘ পরিসরের পর্যায়ক্রমিক পারমাণবিক কাঠামো নেই যা কাচ রূপান্তরের একটি অঞ্চল প্রদর্শন করে। এই বিস্তৃত সংজ্ঞার অর্থ হল যে কোনও উপাদান তা জৈব, অজৈব, ধাতব ইত্যাদি হোক। প্রকৃতিতে একটি কাচ তৈরি হতে পারে যদি এটি কাচের রূপান্তর আচরণ প্রদর্শন করে। তবে 1900 সালের আগে খুব কম অ-সিলিকেট চশমা জানা ছিল এবং বিকশিত তত্ত্বগুলি ফলস্বরূপ সিলিকেট গলনের (সিলিকন এবং অক্সিজেনযুক্ত যৌগ) বিদ্যমান পর্যবেক্ষণ দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়েছিল। এই তত্ত্বগুলি কাচ গঠনের কাঠামোগত তত্ত্বের শিরোনামে গোষ্ঠীভুক্ত করা হয়েছে। পরবর্তী বছরগুলিতে অনেক অ-সিলিকেট চশমা আবিষ্কৃত হয়েছিল এবং আজ এটি স্বীকৃত যে প্রায় যে কোনও উপাদান সঠিক পরীক্ষামূলক অবস্থার পরিপ্রেক্ষিতে একটি গ্লাস তৈরি করতে সক্ষম এবং ফোকাস পরিবর্তিত হয়েছে যে কোন উপকরণগুলি একটি গ্লাস তৈরি করবে এবং কোন পরিস্থিতিতে একটি নির্দিষ্ট উপাদান একটি গ্লাস তৈরি করবে। আরও সাম্প্রতিক তত্ত্বগুলি কাচ গঠনের পিছনে গতিবিদ্যার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে এবং কাচ গঠনের এই গতিবিদ্যা তত্ত্বগুলি মূলত পূর্ববর্তী কাঠামোগত তত্ত্বগুলিকে প্রতিস্থাপন করেছে। কাচ গঠনের কাঠামোগত তত্ত্বগুলি কাচ গঠনের প্রথম কাঠামোগত তত্ত্বগুলির মধ্যে ছিল যা গোল্ডস্মিড্ট দ্বারা তৈরি করা হয়েছিল যিনি বলেছিলেন যে সাধারণ সূত্র আরএনওএম-এর চশমা চশমা তৈরি করবে যখন ক্যাশন এবং অক্সিজেনের আয়নিক ব্যাসার্ধের অনুপাত 0-0 থেকে 0-0 এর মধ্যে থাকে। যখন এই অবস্থাটি সত্য হয় তখন ক্যাটায়নটি 4টি অক্সিজেন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হতে থাকে এবং একটি টেট্রাহেড্রাল সমন্বয় থাকে। এইভাবে গোল্ডস্মিড্ট এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছেন যে কেবল টেট্রাহেড্রাল সমন্বয়ের সাথে ক্যাটায়নগুলি শীতল হওয়ার পরে চশমা তৈরি করবে। উপসংহারটি পরীক্ষামূলক ছিল এবং গোল্ডস্মিডটের দ্বারা এই পর্যবেক্ষণটি ব্যাখ্যা করার কোনও প্রচেষ্টা করা হয়নি। গোল্ডস্মিডের ধারণাগুলি জ্যাকারিয়াসেন দ্বারা প্রসারিত হয়েছিল যিনি ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করেছিলেন যে কেন নির্দিষ্ট সমন্বয় সংখ্যা কাচ গঠনের পক্ষে থাকবে। তিনি উল্লেখ করেন যে, সিলিকেটগুলি যা গলে যাওয়া এবং শীতল হওয়ার পরে পুনরায় স্ফটিকীকরণের পরিবর্তে চশমা গঠন করে, টেট্রাহেড্রার সমন্বয়ে গঠিত নেটওয়ার্ক কাঠামো চারটি কোণে একটি অ-পর্যায়ক্রমিক অ-প্রতিসম পদ্ধতিতে যুক্ত হয় (স্ফটিকের বিপরীতে যা পর্যায়ক্রমিক এবং প্রতিসম হয়। এই নেটওয়ার্কগুলি তিনটি মাত্রায় এমনভাবে প্রসারিত হয় যে কাচের গড় আচরণ অভিন্ন-কাচের বৈশিষ্ট্যগুলি আইসোট্রপিক। এটিকে তাঁর ভিত্তি হিসাবে ব্যবহার করে জাকারিয়াসেন এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছেন যে একটি কাচ গঠনের ক্ষমতা এই নেটওয়ার্কগুলি গঠনের দক্ষতার উপর নির্ভরশীল ছিল। এরপর তিনি এই ধরনের নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় শর্তগুলি ব্যাখ্যা করেন, যা তিনি নিম্নরূপ সংজ্ঞায়িত করেছেনঃ একটি অক্সিজেন পরমাণু দুটি ক্যাটায়নের বেশি সংযুক্ত হতে পারে না অন্যথায় একটি অ-পর্যায়ক্রমিক নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় বন্ধন কোণের বৈচিত্র্য অর্জন করা যায় না। অক্সিজেন পরমাণুর সংখ্যা অবশ্যই 3 বা 4 এর মধ্যে ছোট হতে হবে, যা ছিল এবং অভিজ্ঞতাগতভাবে নির্ধারিত শর্ত এই সত্যের উপর ভিত্তি করে যে সেই সময়ে পরিচিত একমাত্র চশমা ত্রিভুজাকার বা চতুষ্কোণীয় সমন্বিত ক্যাটায়ন থেকে গঠিত হয়েছিল। একটি পলিহেড্রনের কমপক্ষে 3টি কোণ অবশ্যই ভাগ করে নিতে হবে যাতে একটি ত্রিমাত্রিক কাঠামো তৈরি হয় এবং পলিহেড্রাকে শুধুমাত্র কোণে যুক্ত করা যেতে পারে (তারা প্রান্ত বা মুখ ভাগ করে না)। তিনি আরও বলেছিলেন যে কাচ গঠনের জন্য উপযুক্ত পরিস্থিতিতে গলন অবশ্যই শীতল করতে হবে, কাচ গঠনের পরবর্তী গতি তত্ত্বগুলি অনুমান করে। জ্যাকারিয়াসেনের অন্যান্য বিবৃতিগুলি র্যান্ডম নেটওয়ার্ক তত্ত্ব নামে পরিচিত কাচ গঠনের মডেলগুলির একটি শ্রেণীর ভিত্তি হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল। যাইহোক, জ্যাকারিয়াসেন তাঁর মূল রচনায় র্যান্ডম নেটওয়ার্ক শব্দটি ব্যবহার করেননি, পরিবর্তে "ভিট্রিয়াস নেটওয়ার্ক" ব্যবহার করতে পছন্দ করেন কারণ কাঠামোটি সত্যিই এলোমেলো নয় এবং পরমাণুর মধ্যে ন্যূনতম দূরত্ব দ্বারা সীমাবদ্ধ। ফলস্বরূপ, সমস্ত আন্তঃ-পারমাণবিক দূরত্ব সম্ভবত সমান নয় এবং চশমার জন্য পর্যবেক্ষণ করা এক্স-রে নিদর্শনগুলি একটি কাঁচের নেটওয়ার্কের ফলস্বরূপ। কাচ গঠনের অন্যান্য কাঠামোগত তত্ত্বগুলি ক্যাটায়ন এবং অ্যানায়নগুলির মধ্যে বন্ধনের প্রকৃতির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে। উদাহরণস্বরূপ, স্মেকাল পরামর্শ দিয়েছিলেন যে শুধুমাত্র মধ্যবর্তী প্রকৃতির বন্ধনগুলি একটি গলনে বিশুদ্ধ আয়নিক এবং বিশুদ্ধ সমযোজী মধ্যে অবস্থিত কাচ গঠনের অনুমতি দেবে। তিনি এই ভিত্তিতে পরামর্শ দিয়েছিলেন যে আয়নিক বন্ধনগুলির একটি নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় দিকনির্দেশনার অভাব রয়েছে এবং সমযোজী বন্ধনগুলি একটি অ-পর্যায়ক্রমিক নেটওয়ার্ক গঠনের জন্য প্রয়োজনীয় বৈচিত্র্য রোধ করতে কঠোর বন্ধন কোণ প্রয়োগ করবে। স্ট্যানওয়ার্থ এই মিশ্র বন্ধন ধারণাকে আরও ভালভাবে পরিমাপ করার চেষ্টা করেছিলেন এবং ক্যাটিয়নের বৈদ্যুতিন ঋণাত্মকতার ভিত্তিতে অক্সাইডগুলিকে তিনটি গ্রুপে বিভক্ত করেছিলেন। গোষ্ঠীগুলি নিম্নরূপ ছিলঃ নেটওয়ার্ক গঠনকারীঃ যে ক্যাটায়নগুলি প্রায় 50 শতাংশ আয়নিক চরিত্রের সাথে অক্সিজেনের সাথে বন্ধন তৈরি করে সেগুলি ভাল চশমার মধ্যবর্তী তৈরি করেঃ অক্সিজেনের সাথে কিছুটা বেশি আয়নিক বন্ধন তৈরি করে যদিও তারা নিজেরাই চশমা তৈরি করতে পারে না তারা নেটওয়ার্কের প্রাক্তন শ্রেণীর ক্যাটায়নগুলিকে আংশিকভাবে প্রতিস্থাপন করতে পারে। পরিবর্তনকারীঃ খুব কম ইলেকট্রোনগেটিভিটি সহ ক্যাটায়ন যা অক্সিজেনের সাথে অত্যন্ত আয়নিক বন্ধন তৈরি করে, এগুলি কখনই নেটওয়ার্ক গঠনকারী হিসাবে কাজ করে না এবং কেবল নেটওয়ার্ক গঠনকারীদের দ্বারা নির্মিত কাঠামো পরিবর্তন করতে পারে। চশমা গঠনে বন্ডের শক্তিও একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় বলে মনে করা হয়। সূর্য যুক্তি দিয়েছিলেন যে চশমা গঠনের জন্য শক্তিশালী বন্ধন গুরুত্বপূর্ণ কারণ তারা শীতল হওয়ার সময় উপাদানটিকে স্ফটিক কাঠামোতে পুনর্গঠন করতে বাধা দেয়, তাই কাচ গঠনে সহায়তা করে। তিনি যে বন্ধন শক্তির কথা উল্লেখ করেছেন তা বায়বীয় পর্যায়ে একটি অক্সাইড কাঠামোকে বন্ডের সংখ্যা দ্বারা ভাগ করে বিচ্ছিন্ন করার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি দ্বারা দেওয়া যেতে পারে। যদিও এই মডেলটি পূর্ববর্তী পর্যবেক্ষণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ ফলাফল দিয়েছে, তবে এটি কাচ গঠনের বিষয়ে কোনও নতুন অন্তর্দৃষ্টি দেয়নি। রসন যুক্তি দিয়েছিলেন যে সূর্য তাঁর মডেলে তাপমাত্রার গুরুত্বকে উপেক্ষা করে পরামর্শ দিয়েছিলেন যে উচ্চতর গলনাঙ্ক বন্ধন বিঘ্নিত করার জন্য আরও বেশি শক্তি উত্পাদন করে যেখানে নিম্ন তাপমাত্রা কম শক্তি বহন করে। তিনি যুক্তি দিয়েছিলেন যে কম গলন তাপমাত্রা এবং উচ্চ বন্ধন শক্তি সহ একটি উপাদান অনুরূপ বন্ধন শক্তি সহ তবে অনেক বেশি গলনাঙ্ক সহ একটি গ্লাসের চেয়ে ভাল হবে। যদিও একক ক্যাটায়ন অক্সাইডগুলিতে এই মডেলের প্রয়োগ সূর্য মডেলের প্রয়োগের ফলাফলের উন্নতিতে খুব কমই কাজ করে, তবে এটি বোরিক অক্সাইডের চমৎকার কাচ গঠনের বৈশিষ্ট্য এবং বাইনারি এবং টার্নারি সিস্টেমে সম্প্রসারণের পূর্বাভাস দেয় যে কাচ গঠনের স্বাচ্ছন্দ্য ইউটেকটিকের কাছাকাছি রচনার জন্য উন্নত করা উচিত। এই পর্যবেক্ষণ প্রায়শই করা হয়েছে এবং এটিকে "তরল তাপমাত্রা প্রভাব" বলা হয়। এর একটি উদাহরণ হল একটি ইউটেকটিকের কাছাকাছি অঞ্চলে CaO-Al2O3 বাইনারির কাচ গঠন। কাচ গঠনের গতি তত্ত্ব কাচ গঠনের কাঠামোগত তত্ত্বগুলি কেবল কাচ গঠনের আপেক্ষিক স্বাচ্ছন্দ্যকে বিবেচনা করে। যে উপাদানগুলি মাঝারি শীতল হারে চশমা তৈরি করে তাদের গুড গ্লাস ফর্মার বলা হয়, যাদের দ্রুত শীতল হারের প্রয়োজন হয় তাদের দরিদ্র গ্লাস ফর্মার বলা হয় এবং যাদের চরম শীতল হারের প্রয়োজন হয় তাদের নন-গ্লাস ফর্মার বলা হয়। যেহেতু এটি এখন স্বীকৃত যে প্রায় যে কোনও উপাদান সঠিক পরীক্ষামূলক অবস্থার পরিপ্রেক্ষিতে একটি কাচ তৈরি করতে সক্ষম, কাচ গঠনের গতি তত্ত্বগুলির কেন্দ্রবিন্দু হল একটি কাচ তৈরি করতে এবং সনাক্তযোগ্য স্ফটিকীকরণ এড়াতে একটি সিস্টেমকে কত দ্রুত শীতল করতে হবে তা চিহ্নিত করা, পরিবর্তে একটি সিস্টেম একটি গ্লাস তৈরি করবে কি না। রেফারেন্স গ্লাস