Sonochemistry
রসায়নে, সোনোকেমিস্ট্রি অধ্যয়ন তরলগুলিতে অ্যাকোস্টিক ক্যাভিটেশন গঠনে আল্ট্রাসাউন্ডের প্রভাব বোঝার সাথে সম্পর্কিত, যার ফলে দ্রবণে রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপের সূচনা বা বৃদ্ধি ঘটে। অতএব, আল্ট্রাসাউন্ডের রাসায়নিক প্রভাবগুলি দ্রবণের অণুগুলির সাথে অতিস্বনক শব্দ তরঙ্গের সরাসরি মিথস্ক্রিয়া থেকে আসে না। 1927 সালে রবার্ট উইলিয়ামস উড (1868-1955) এবং আলফ্রেড লি লুমিস (1887-1975) তরলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত সোনিক তরঙ্গের প্রভাব প্রথম রিপোর্ট করেছিলেন। এই পরীক্ষাটি ছিল জলের বাধায় সোনিক তরঙ্গের "প্রবেশ" করতে যে শক্তি লাগে তার ফ্রিকোয়েন্সি সম্পর্কে। তিনি এই উপসংহারে এসেছিলেন যে শব্দ জলে দ্রুত ভ্রমণ করে, তবে পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের তুলনায় জলের ঘনত্বের কারণে সোনিক তরঙ্গগুলিকে তাদের শক্তিকে জলে যুক্ত করা অবিশ্বাস্যভাবে কঠিন ছিল। হঠাৎ ঘনত্ব পরিবর্তনের কারণে, বেশিরভাগ শক্তি হারিয়ে যায়, একটি কাচের টুকরো দিকে একটি টর্চলাইট জ্বলানোর মতো; কিছু আলো কাচের মধ্যে সঞ্চারিত হয়, তবে এর বেশিরভাগ অংশ বাইরের দিকে প্রতিফলিত হয়। একইভাবে একটি বায়ু-জল ইন্টারফেসের ক্ষেত্রে, প্রায় সমস্ত শব্দ জলের মধ্যে সঞ্চারিত হওয়ার পরিবর্তে প্রতিফলিত হয়। অনেক গবেষণার পর তাঁরা সিদ্ধান্ত নেন যে, জলে শব্দ ছড়িয়ে দেওয়ার সর্বোত্তম উপায় হল শব্দের সাথে একই সময়ে বুদ্বুদ তৈরি করা। আরেকটি সমস্যা ছিল বুদ্বুদের দেওয়ালে প্রবেশ করতে এবং বুদ্বুদের চারপাশে জল প্রবেশ করতে নিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি তরঙ্গগুলির যে পরিমাণ সময় লেগেছিল তার অনুপাত, সেই বিন্দু থেকে জলের অন্য প্রান্তের বিন্দু পর্যন্ত সময়ের তুলনায়। কিন্তু এই নিবন্ধটির বৈপ্লবিক ধারণা সত্ত্বেও এটি বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই নজরে পড়েনি। সোনোকেমিস্ট্রি 1980-এর দশকে উচ্চ-তীব্রতার আল্ট্রাসাউন্ডের সস্তা এবং নির্ভরযোগ্য জেনারেটরের আবির্ভাবের সাথে একটি নবজাগরণের অভিজ্ঞতা অর্জন করে, যা বেশিরভাগ পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদানগুলির উপর ভিত্তি করে। ভৌত নীতি অতিস্বনক ফ্রিকোয়েন্সিগুলিতে তরলের মাধ্যমে প্রচারিত শব্দ তরঙ্গগুলির তরঙ্গদৈর্ঘ্য আণবিক মাত্রা বা অণুর মধ্যে পরমাণুর মধ্যে বন্ধনের দৈর্ঘ্যের চেয়ে অনেক গুণ বেশি হয়। অতএব, শব্দ তরঙ্গ সরাসরি বন্ধনের কম্পন শক্তিকে প্রভাবিত করতে পারে না এবং তাই সরাসরি কোনও অণুর অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধি করতে পারে না। পরিবর্তে, শব্দসংক্রান্ত ক্যাভিটেশন থেকে সোনোকেমিস্ট্রি উদ্ভূত হয়ঃ একটি তরলে বুদ্বুদের গঠন, বৃদ্ধি এবং ইমপ্লজিভ পতন। এই বুদ্বুদগুলির পতন একটি প্রায় অ্যাডিয়াব্যাটিক প্রক্রিয়া, যার ফলে বুদ্বুদের ভিতরে প্রচুর শক্তি তৈরি হয়, যার ফলে সোনিকেটেড তরলের একটি মাইক্রোস্কোপিক অঞ্চলে অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপ সৃষ্টি হয়। উচ্চ তাপমাত্রা এবং চাপের ফলে বুদ্বুদের ভিতরে বা খুব কাছাকাছি যে কোনও পদার্থের রাসায়নিক উত্তেজনা ঘটে কারণ এটি দ্রুত বিস্ফোরিত হয়। সোনোলুমিনেসেন্স, প্রাথমিক ও গৌণ র্যাডিকেল বিক্রিয়া গঠনের কারণে দ্রবণে রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি এবং নতুন, তুলনামূলকভাবে স্থিতিশীল রাসায়নিক প্রজাতি গঠনের মাধ্যমে রাসায়নিক ক্রিয়াকলাপ বৃদ্ধি সহ অ্যাকোস্টিক ক্যাভিটেশন থেকে বিভিন্ন ধরণের ফলাফল হতে পারে যা রাসায়নিক প্রভাব তৈরি করতে দ্রবণে আরও ছড়িয়ে পড়তে পারে (উদাহরণস্বরূপ, জল আল্ট্রাসাউন্ডের সংস্পর্শে এলে ধসে পড়া বুদ্বুদের মধ্যে জলীয় বাষ্পের বিচ্ছিন্নতার পরে দুটি হাইড্রক্সিল র্যাডিকেলের সংমিশ্রণ থেকে হাইড্রোজেন পারক্সাইড গঠন)। উচ্চ তীব্রতার শব্দ বা আল্ট্রাসাউন্ডের সাথে বিকিরণের পরে, সাধারণত অ্যাকোস্টিক ক্যাভিটেশন ঘটে। ক্যাভিটেশন-শব্দের সাথে বিকিরিত বুদ্বুদের গঠন, বৃদ্ধি এবং ইমপ্লজিভ পতন-হল সোনোকেমিস্ট্রি এবং সোনোলুমিনেসেন্সের অনুপ্রেরণা। তরল পদার্থে বুদ্বুদ ধসে গেলে তরল গতির গতিশক্তিকে বুদ্বুদের উপাদানগুলিকে উত্তপ্ত করার মাধ্যমে প্রচুর পরিমাণে শক্তি উৎপন্ন হয়। ক্যাভিটেশনের সময় বুদ্বুদের সংকোচন তাপ পরিবহনের চেয়ে দ্রুত হয়, যা একটি স্বল্পস্থায়ী স্থানীয় হট-স্পট তৈরি করে। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখিয়েছে যে এই বুদ্বুদগুলির তাপমাত্রা প্রায় 5000 কেলভিন, প্রায় 1000 এটিএম চাপ এবং 1010 কেলভিন/সেকেন্ডের উপরে গরম ও শীতল হওয়ার হার রয়েছে। এই গহ্বরগুলি অন্যথায় ঠান্ডা তরলগুলিতে চরম শারীরিক এবং রাসায়নিক অবস্থা তৈরি করতে পারে। কঠিন পদার্থযুক্ত তরলের ক্ষেত্রে, আল্ট্রাসাউন্ডের সংস্পর্শে আসার ক্ষেত্রেও অনুরূপ ঘটনা ঘটতে পারে। একবার একটি বর্ধিত কঠিন পৃষ্ঠের কাছে ক্যাভিটেশন ঘটলে, গহ্বর ধস অকার্যকর হয় এবং তরলের উচ্চ-গতির জেটগুলিকে পৃষ্ঠে চালিত করে। এই জেট এবং সংশ্লিষ্ট শক ওয়েভগুলি এখনকার অত্যন্ত উত্তপ্ত পৃষ্ঠের ক্ষতি করতে পারে। তরল-পাউডার সাসপেনশনগুলি উচ্চ বেগ আন্তঃকণিকার সংঘর্ষ তৈরি করে। এই সংঘর্ষগুলি পৃষ্ঠের অঙ্গসংস্থান, গঠন এবং প্রতিক্রিয়াশীলতা পরিবর্তন করতে পারে। সোনোকেমিক্যাল প্রতিক্রিয়াগুলির তিনটি শ্রেণী রয়েছেঃ তরলের সমজাতীয় সোনোকেমিস্ট্রি, তরল-তরল বা কঠিন-তরল ব্যবস্থার বৈচিত্র্যময় সোনোকেমিস্ট্রি এবং, পূর্বোক্ত, সোনোক্যাটালাইসিসের সাথে ওভারল্যাপিং (অনুঘটক বা আল্ট্রাসাউন্ডের সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি)। সোনোলুমিনেসেন্স হল একই ক্যাভিটেশন ঘটনার একটি পরিণতি যা সমজাতীয় সোনোকেমিস্ট্রির জন্য দায়ী। আল্ট্রাসাউন্ড দ্বারা প্রতিক্রিয়াগুলির রাসায়নিক বর্ধন অন্বেষণ করা হয়েছে এবং মিশ্র পর্যায় সংশ্লেষণ, উপকরণ রসায়ন এবং বায়োমেডিকাল ব্যবহারে উপকারী প্রয়োগ রয়েছে। যেহেতু ক্যাভিটেশন শুধুমাত্র তরলে ঘটতে পারে, তাই কঠিন বা কঠিন-গ্যাস ব্যবস্থার অতিস্বনক বিকিরণে রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া দেখা যায় না। উদাহরণস্বরূপ, রাসায়নিক গতিবিদ্যায় দেখা গেছে যে আল্ট্রাসাউন্ড বেশ কয়েকটি সিস্টেমে রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াশীলতা এক মিলিয়ন গুণ পর্যন্ত বাড়িয়ে তুলতে পারে; কার্যকরীভাবে ভিন্নধর্মী অনুঘটক সক্রিয় করতে কাজ করে। উপরন্তু, তরল-কঠিন ইন্টারফেসের প্রতিক্রিয়াগুলিতে, আল্ট্রাসাউন্ড কঠিন টুকরোগুলি ভেঙে দেয় এবং পৃষ্ঠের কাছাকাছি ক্যাভিটেশন থেকে মাইক্রোজেট পিটিংয়ের মাধ্যমে এবং কাছাকাছি ক্যাভিটেশন পতনের মাধ্যমে কঠিন পদার্থের বিভাজন থেকে সক্রিয় পরিষ্কার পৃষ্ঠগুলিকে প্রকাশ করে। এটি কঠিন বিক্রিয়াকারীকে বিক্রিয়াটি এগিয়ে যাওয়ার জন্য সক্রিয় পৃষ্ঠের একটি বৃহত্তর পৃষ্ঠ এলাকা দেয়, প্রতিক্রিয়ার পর্যবেক্ষিত হার বৃদ্ধি করে।, যদিও আল্ট্রাসাউন্ডের প্রয়োগ প্রায়শই পণ্যগুলির মিশ্রণ তৈরি করে, নেচার জার্নালে 2007 সালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে আল্ট্রাসাউন্ডের ব্যবহারকে একটি নির্দিষ্ট সাইক্লোবুটেন রিং-খোলার প্রতিক্রিয়াকে নির্বাচিতভাবে প্রভাবিত করার বর্ণনা দেওয়া হয়েছে। অতুল কুমার আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করে জলীয় মাইসেলগুলিতে বহু উপাদান বিক্রিয়া হান্টজস্ক এস্টার সংশ্লেষণের কথা জানিয়েছেন। কিছু জল দূষণকারী, বিশেষ করে ক্লোরিনযুক্ত জৈব যৌগ, সোনোকেমিক্যালি ধ্বংস করা যেতে পারে। স্নান (সাধারণত অতিস্বনক পরিষ্কারের জন্য ব্যবহৃত) ব্যবহার করে বা অতিস্বনক হর্ন নামে একটি উচ্চ শক্তির প্রোব ব্যবহার করে সোনোকেমিস্ট্রি সম্পাদন করা যেতে পারে, যা একটি পাইজোইলেক্ট্রিক উপাদানের শক্তিকে এক (সাধারণত ছোট) বিন্দুতে ঘনীভূত করে জলে প্রবাহিত করে। সোনোকেমিস্ট্রি ধাতুগুলিকে ঝালাই করার জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে যা সাধারণত যুক্ত করা সম্ভব নয়, বা ধাতব পৃষ্ঠে অভিনব মিশ্র ধাতু গঠন করে। এটি অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের একটি শীট ব্যবহার করে অতিস্বনক ক্লিনারগুলি ক্রমাঙ্কন এবং গর্ত গণনা করার পদ্ধতির সাথে দূরবর্তীভাবে সম্পর্কিত। পূর্বে যেমন উল্লেখ করা হয়েছে, ভূপৃষ্ঠের কাছাকাছি গহ্বরের ফলে মাইক্রোজেট পিটিংয়ের ফলে এই ছিদ্রগুলি তৈরি হয়। অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের পাতলা এবং দুর্বলতার কারণে, ক্যাভিটেশনের ফলে দ্রুত ফয়েলের বিভাজন এবং ধ্বংস হয়। আরও দেখুন আল্ট্রাসাউন্ড সোনিকেশন আল্ট্রাসোনিক হোমোজেনাইজার হোমোজেনাইজেশন (রসায়ন) সোনোইলেক্ট্রোকেমিস্ট্রি কেনেথ এস. সাসলিক রেফারেন্স এক্সটার্নাল লিঙ্কস দ্য কেমিক্যাল অ্যান্ড ফিজিক্যাল এফেক্টস অফ আল্ট্রাসাউন্ড অধ্যাপক কে. এস. সাসলিক সোনোকেমিস্ট্রি-শর্ট রিভিউ অ্যান্ড রিসেট লিটারেচার সোনোকেমিস্ট্রিঃ নিউ অপারচুনিটিজ ফর গ্রিন কেমিস্ট্রি গ্রেগরি চ্যাটেল (ইউনিভার্সিটি স্যাভি মন্ট ব্লাঙ্ক, ফ্রান্স) ফিজিক্যাল ফেনোমেনা কেমিস্ট্রি কোয়ান্টাম কেমিস্ট্রি ফ্লুইড ডাইনামিক্স আল্ট্রাসাউন্ড অ্যাকোস্টিকস