Sigma hole interactions
রসায়নে, সিগমা গর্ত মিথস্ক্রিয়া (বা σ-গর্ত মিথস্ক্রিয়া) হল আন্তঃআণবিক শক্তির একটি পরিবার যা বিভিন্ন শ্রেণীর অণুর মধ্যে ঘটতে পারে এবং একটি ধনাত্মক-চার্জযুক্ত স্থান, যাকে সিগমা গর্ত বলা হয়, এবং একটি ঋণাত্মক-চার্জযুক্ত স্থান, সাধারণত একটি একাকী জোড়া, বিভিন্ন পরমাণুর মধ্যে একটি শক্তিশালী স্থিতিশীল মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত হয় যা একে অপরের সাথে সমযোজীভাবে আবদ্ধ নয়। এই মিথস্ক্রিয়াগুলি সাধারণত প্রাথমিকভাবে বিচ্ছুরণ এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক চার্জ-স্থানান্তরের মাধ্যমে যুক্তিসঙ্গত হয় এবং একটি শক্তিশালী দিকনির্দেশক পছন্দ দ্বারা চিহ্নিত করা হয় যা তাদের প্রয়োগগুলিতে কার্যকর করে তোলে যেখানে সুপ্রামোলিকুলার রসায়নের উপর নিয়ন্ত্রণ পছন্দসই। মিথস্ক্রিয়ার আণবিক ভিত্তি সিগমা গর্ত মিথস্ক্রিয়ার ভিত্তি হল একটি ধনাত্মক আধানযুক্ত স্থান (সিগমা গর্ত) এবং বিভিন্ন পরমাণুর উপর একটি ঋণাত্মক আধানযুক্ত স্থানের (একাকী জোড়া) মধ্যে একটি সক্রিয়ভাবে স্থিতিশীল মিথস্ক্রিয়া। সিগমা ছিদ্র ধারণকারী পরমাণু এবং পার্শ্ববর্তী পরমাণুর মধ্যে একটি সমযোজী সিগমা বন্ধন দ্বারা ধনাত্মক স্থানটি তৈরি হয়। বন্ধনের উপস্থিতির ফলে পোষক পরমাণুর চারপাশে ইলেক্ট্রন ঘনত্বের বিকৃতি ঘটে, যার ঘনত্ব পরমাণুর চারপাশে বিষুবীয়ভাবে (বন্ধনের সাপেক্ষে) বৃদ্ধি পায় কিন্তু বন্ধনের সম্প্রসারণের সাথে সাথে হ্রাস পায়। এই পদ্ধতির মাধ্যমে, ধনাত্মক তড়িৎস্থায়ী সম্ভাবনার একটি অঞ্চল, যাকে সিগমা গর্ত বলা হয়, সিগমা বন্ধন বহনকারী একটি পরমাণুর পৃষ্ঠে স্থানীয়করণ করা যেতে পারে। এই সিগমা গর্তটি তখন একটি ঋণাত্মক তড়িৎস্থায়ী সম্ভাবনার সাথে যুক্ত একক জুটির সাথে তড়িৎস্থায়ী মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত হতে পারে। উপরে বর্ণিত স্থির বিদ্যুতের মিথস্ক্রিয়া ছাড়াও, বিচ্ছুরণ শক্তিগুলিও সামগ্রিক মিথস্ক্রিয়ায় ভূমিকা পালন করে বলে মনে করা হয়। গবেষণায় ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক এবং বিচ্ছুরক অবদানগুলি মাত্রায় মোটামুটি তুলনীয় বলে দেখা গেছে এবং প্রভাবশালী অবদানকারীদের জন্য সিস্টেম থেকে সিস্টেমে পরিবর্তিত হয়। বিকল্পভাবে, সিগমা হোল জোড়া মিথস্ক্রিয়াকে আণবিক অরবিটালের মিশ্রণের পরিপ্রেক্ষিতে ধারণা করা যেতে পারে। বন্ধনের সাথে যুক্ত অধিকৃত সিগমা বন্ধন অরবিটাল পরমাণুর বিপরীত মুখে অবস্থিত একটি সংশ্লিষ্ট অব্যবহৃত সিগমা অ্যান্টিবন্ডিং অরবিটালের জন্ম দেবে। অ্যান্টিবন্ডিং অরবিটাল এবং একক জুটির সাথে যুক্ত অধিকৃত অরবিটালের মধ্যে মিশ্রণের ফলে শক্তিশালী স্থিতিশীলতা দেখা দেবে বলে আশা করা হচ্ছে। তুলনামূলকভাবে বৈদ্যুতিন ঋণাত্মক (যেমন ক্লোরিন, অক্সিজেন এবং এমনকি ফ্লোরিন) সহ বেশ কয়েকটি পরমাণু সিগমা গর্ত জোড়া মিথস্ক্রিয়ায় ধনাত্মক স্থান হিসাবে কাজ করতে পারে। বিপরীতভাবে, এটি তখনও ঘটতে পারে যখন ধনাত্মক স্থান হিসাবে কাজ করা পরমাণুর সামগ্রিক ঋণাত্মক আংশিক আধান থাকে। এই আপাত দ্বন্দ্বের সমাধান সিগমা বন্ধনের উপস্থিতি দ্বারা প্রবর্তিত ইলেক্ট্রন মেঘের অ্যানিসোট্রপিতে রয়েছে। যদি বৈদ্যুতিন আধানটি নিউক্লিয়াসের চারপাশে সমানভাবে বিতরণ না করা হয়, তবে ইলেকট্রন হ্রাসের অঞ্চলে সিগমা বন্ধনের বিপরীতে একটি ধনাত্মক আংশিক আধান বিকশিত হওয়া সম্ভব। এই আংশিক ধনাত্মক আধানটি পারমাণবিক পৃষ্ঠের আরও বেশি ইলেকট্রন সমৃদ্ধ অঞ্চলের সাথে যুক্ত বৃহত্তর মাত্রার আংশিক ঋণাত্মক আধানের সাথে সহাবস্থান করে, যার ফলে সামগ্রিক ঋণাত্মক আংশিক আধান হয়। সিগমা হোল মিথস্ক্রিয়া রৈখিকতা জন্য একটি শক্তিশালী পছন্দ প্রদর্শন করে। তাত্ত্বিক গবেষণায় দেখা গেছে যে মিথস্ক্রিয়াটি সবচেয়ে স্থিতিশীল হয় যখন নেতিবাচক স্থানটি সিগমা গর্তের জন্ম দেয় এমন বন্ধনের সাথে কোলিনিয়ার হয়। এই বন্ধন এবং সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়ার মধ্যে কোণ হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে মিথস্ক্রিয়ার শক্তি সাধারণত দ্রুত হ্রাস পেতে দেখা যায়। এই অনুসন্ধানটি এই অনুমানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে সিগমা গর্তটি বৈদ্যুতিন অ্যানিসোট্রপি থেকে উদ্ভূত হয়। এমন কিছু ক্ষেত্রে রয়েছে যেখানে মিথস্ক্রিয়ার কোণ 180° থেকে কিছুটা আলাদা হয়-এই ক্ষেত্রে, অতিরিক্ত আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়ার প্রভাব সামগ্রিক জ্যামিতি নির্ধারণে জড়িত। শক্তি কুলম্বের আইনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়ার সাথে যুক্ত শক্তিশালী স্থিতিশীলতা এবং সিগমা গর্ত এবং একাকী জোড়া সাইটের সাথে যুক্ত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সম্ভাবনার পণ্যের মধ্যে একটি খুব শক্তিশালী সম্পর্ক রয়েছে। অতএব, যে কারণগুলি সিগমা গর্তের স্থিতিশীল তড়িৎ সম্ভাব্যতা বৃদ্ধি করে এবং একাকী জুটির স্থিতিশীল তড়িৎ সম্ভাব্যতা হ্রাস করে তার ফলে আরও শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া ঘটে। সিগমা ছিদ্রের তড়িৎস্থায়ী সম্ভাব্যতায় অবদানকারী প্রধান কাঠামোগত কারণগুলি হল পোষক পরমাণুর তড়িৎঋণাত্মকতা, পোষক পরমাণুর মেরুকরণযোগ্যতা এবং পোষক পরমাণুর সাথে আবদ্ধ গোষ্ঠীর ইলেক্ট্রন দান বা প্রত্যাহারের বৈশিষ্ট্য, কম তড়িৎঋণাত্মক এবং আরও মেরুকরণযোগ্য পোষক পরমাণু সর্বোচ্চ তড়িৎস্থায়ী সম্ভাবনার সাথে যুক্ত আরও বেশি ইলেক্ট্রন প্রত্যাহারকারী গোষ্ঠীর সাথে আবদ্ধ। নীচের সারণিতে বিভিন্ন কোণে তিনটি নির্বাচিত সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়ার গণনা শক্তি (কিলোক্যালরি/মোল) দেখানো হয়েছে। যে কোনও কোণে, এটি লক্ষ্য করা যায় যে সিগমা গর্তের হোস্টিং ব্রোমিন পরমাণু যখন একটি শক্তিশালী ইলেক্ট্রন প্রত্যাহারকারী সায়ানো গ্রুপের সাথে আবদ্ধ থাকে তখন মিথস্ক্রিয়াটি আরও শক্তিশালী হয় যখন এই পরমাণুটি একটি ট্রাইফ্লুওরোমেথিল গ্রুপের সাথে আবদ্ধ থাকে, যা কেবলমাত্র মাঝারিভাবে ইলেক্ট্রন প্রত্যাহার করে। অন্যদিকে, যখন একটি অ্যামোনিয়া অণু একাকী জোড়া সরবরাহ করে তখন মিথস্ক্রিয়া আরও শক্তিশালী হয়, কারণ এই সাইটের সাথে যুক্ত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক সম্ভাব্যতা হাইড্রোজেন সায়ানাইডের সংশ্লিষ্ট সাইটের তুলনায় বেশি ঋণাত্মক হয়। সব ক্ষেত্রেই, আরও রৈখিক কোণে মিথস্ক্রিয়া আরও শক্তিশালী হয়ে ওঠে। স্থিতিশীলতা যদিও একটি সিগমা গর্ত জোড়া মিথস্ক্রিয়া গঠন শক্তিশালী স্থিতিশীলতার সাথে যুক্ত, এই প্রক্রিয়াটি প্রায়শই তাপগতিবিদ্যার দ্বারা অপছন্দ করা হয় কারণ শক্তিশালী স্থিতিশীলতা প্রায়শই সিস্টেমের এনট্রপি হ্রাস দ্বারা সামঞ্জস্য করা হয়। এটি দেখানো হয়েছে যে মিথস্ক্রিয়ার সাথে যুক্ত শক্তিশালী এবং এনট্রপিক পরিবর্তনের মধ্যে একটি এনথালপি-এনট্রপি ক্ষতিপূরণ সম্পর্ক বিদ্যমান, আরও স্থিতিশীল মিথস্ক্রিয়ার ফলে বৃহত্তর এনট্রপি হ্রাস পায়। যাইহোক, সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়া গঠনের সাথে যুক্ত এনট্রপির হ্রাস একটি সীমিত মানের কাছে পৌঁছতে দেখা গেছে কারণ প্রক্রিয়াটির শক্তিশালী অনুকূলতা বৃদ্ধি পায় এবং তাই খুব শক্তিশালীভাবে স্থিতিশীল মিথস্ক্রিয়া তাপগতিবিদ্যার পক্ষে অনুকূল হতে থাকে। তরল এবং কঠিন পর্যায়ে তাপগতিবিদ্যার স্থিতিশীলতায় অবদান রাখে এমন অতিরিক্ত কারণ রয়েছে, যা গ্যাস পর্যায়ের মিথস্ক্রিয়ার মতো সহজে মডেল করা যায় না। এইভাবে, তরল বা কঠিন পর্যায়ে প্রদত্ত সিগমা গর্ত মিথস্ক্রিয়ার অনুকূলতা অগত্যা গ্যাস পর্যায়ের সমতুল্যের সাথে মেলে না। জ্যামিতি এবং কম্পনশীল বর্ণালী একটি সিগমা হোল মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে মিথস্ক্রিয়া করা পরমাণুগুলি প্রায়শই তাদের ভ্যান ডার ওয়ালস ব্যাসার্ধের যোগফলের কাছাকাছি থাকে। উপরন্তু, সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়া প্রায়শই সমযোজী বন্ধনের দৈর্ঘ্য এবং কম্পন প্রসারিত ফ্রিকোয়েন্সিগুলির পরিবর্তনের সাথে যুক্ত হয় যা সিগমা গর্তের জন্ম দেয়। মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত সিস্টেমের উপর নির্ভর করে, হয় একটি "নীল স্থানান্তর", যেখানে বন্ধন সংকুচিত হয় এবং কম্পন প্রসারিত ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধি পায়, অথবা একটি "লাল স্থানান্তর", যেখানে বন্ধন দীর্ঘ হয় এবং কম্পন প্রসারিত ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস পায়, সম্ভব। এই প্রভাবগুলির ব্যাপ্তি মিথস্ক্রিয়ার শক্তির সাথে সম্পর্কিত, শক্তিশালী মিথস্ক্রিয়া মিথস্ক্রিয়াশীল পরমাণু এবং শক্তিশালী লাল স্থানান্তরের মধ্যে সংক্ষিপ্ত আন্তঃপরমাণবিক দূরত্ব তৈরি করে। সুযোগ সিগমা গর্তের আনুষ্ঠানিকতা ধনাত্মক এবং ঋণাত্মক আধানযুক্ত স্থানগুলির মধ্যে স্থিতিশীল এবং বিচ্ছুরিত আকর্ষণের সাথে জড়িত বিস্তৃত মিথস্ক্রিয়ায় প্রয়োগ করা হয়েছে। এই মিথস্ক্রিয়াগুলি সাধারণত পরমাণুর পরিচয় অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা হয় যা ধনাত্মক আধানযুক্ত স্থানটি ধারণ করে। সিগমা গর্ত মিথস্ক্রিয়ার উপশ্রেণী হিসাবে ব্যাপকভাবে গৃহীত মিথস্ক্রিয়ার প্রকারগুলির মধ্যে রয়েছে টেট্রেল বন্ধন (যেখানে একটি সিগমা গর্ত গ্রুপ IV-এর একটি পরমাণুর উপর থাকে), নিক্টোজেন বন্ধন (গ্রুপ V), ক্যালকোজেন বন্ধন (গ্রুপ VI) এবং হ্যালোজেন বন্ধন (গ্রুপ VII)। এটি কিছু বিতর্কের বিষয় রয়ে গেছে যে হাইড্রোজেন বন্ধনকে সিগমা গর্তের মিথস্ক্রিয়া হিসাবে সর্বোত্তমভাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, যেখানে সিগমা গর্তটি হাইড্রোজেন পরমাণুর উপর অবস্থিত, বা মিথস্ক্রিয়ার একটি স্বতন্ত্র শ্রেণী হিসাবে। যদিও হাইড্রোজেন বন্ড এবং চতুর্থ-সপ্তম গ্রুপের সিগমা হোল মিথস্ক্রিয়া উভয়ই রৈখিকতা প্রতি দিকনির্দেশক পছন্দ প্রদর্শন করে, হাইড্রোজেন বন্ডের একটি আদর্শ 180° কোণ থেকে বিচ্যুত হওয়ার ক্ষমতা অনেক বেশি। অন্যদিকে, এটি যুক্তি দেওয়া হয়েছে যে উভয় মিথস্ক্রিয়া নির্দেশকারী অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াটি অভিন্ন, এবং অভিমুখী পছন্দের মধ্যে পর্যবেক্ষিত পার্থক্যকে সিগমা গর্তের আকৃতির পার্থক্যের জন্য দায়ী করা যেতে পারে। সিগমা হোল মিথস্ক্রিয়ার বিভিন্ন ক্ষেত্রে প্রয়োগ রয়েছে। স্থিতিশীল এবং দৃঢ়ভাবে দিকনির্দেশক আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া প্ররোচিত করার ক্ষমতা যা ছোটখাটো কাঠামোগত প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে সহজেই সুর করা যায়, এই মিথস্ক্রিয়াগুলিকে বিশেষভাবে সেই ক্ষেত্রগুলিতে মূল্যবান করে তোলে যেখানে সুপ্রামোলিকুলার সংগঠনের উপর নিয়ন্ত্রণ কাঙ্ক্ষিত। যেমন, সিগমা হোল মিথস্ক্রিয়া স্ফটিক প্রকৌশল ক্ষেত্রে স্ব-সমাবেশের জন্য আণবিক বিল্ডিং ব্লক ডিজাইন করতে, তরল স্ফটিকের বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত করতে এবং চৌম্বকীয় উপকরণগুলি ডিজাইন করতে ব্যবহৃত হয়েছে। তথ্যসূত্র উইকিপিডিয়া স্টুডেন্ট প্রোগ্রাম কেমিক্যাল বন্ডিং সুপ্রামোলিকুলার কেমিস্ট্রি মলিকিউলার বায়োলজি