Exclusion zone (physics)
બાકાત વિસ્તાર એ એક વિશાળ સ્તર છે (સામાન્ય રીતે થોડા માઇક્રોનથી એક મિલીમીટરના ક્રમમાં) જે શુદ્ધ પ્રવાહી પાણીમાં જોવા મળે છે, જેમાંથી સસ્પેન્શનમાં અન્ય સામગ્રીના કણોને દૂર કરવામાં આવે છે. તે નક્કર પદાર્થોની સપાટીની બાજુમાં જોવા મળે છે, દા. ત. કન્ટેનરની દિવાલો કે જેમાં પ્રવાહી પાણી રાખવામાં આવે છે, અથવા તેમાં ડૂબી ગયેલા નક્કર નમુનાઓ, અને પાણી/હવાના આંતરછેદ પર પણ. કેટલાક સ્વતંત્ર સંશોધન જૂથોએ હાઇડ્રોફિલિક સપાટીઓની બાજુના બાકાત ઝોનના અવલોકનોની જાણ કરી છે. કેટલાક સંશોધન જૂથોએ ધાતુની સપાટીની બાજુના બાકાત ક્ષેત્રના નિરીક્ષણની જાણ કરી છે. બાકાત ઝોન વિવિધ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને જોવામાં આવ્યો છે, દા. ત. બાયરેફ્રિન્જન્સ, ન્યુટ્રોન રેડીયોગ્રાફી, ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ અને અન્ય, અને તે જીવવિજ્ઞાનમાં અને ગાળણક્રિયા અને માઇક્રોફ્લુઇડિક્સ જેવા ઇજનેરી કાર્યક્રમોમાં સંભવિત રીતે ઉચ્ચ મહત્વ ધરાવે છે. ઐતિહાસિક પૃષ્ઠભૂમિ તેના પાત્રની દિવાલોની નજીક પાણીના અણુઓના અલગ વર્તનનું પ્રથમ નિરીક્ષણ 1960 ના દાયકાના અંતમાં અને 1970 ના દાયકાની શરૂઆતમાં થયું હતું, જ્યારે ડ્રોસ્ટ-હેન્સેન ઘણા પ્રાયોગિક લેખોની સમીક્ષા કર્યા પછી એવા નિષ્કર્ષ પર આવ્યા હતા કે ઇન્ટરફેસિયલ પાણી માળખાકીય તફાવત દર્શાવે છે. 1986માં ડેરિયાગિન અને તેમના સાથીઓએ કોષોની દિવાલોની બાજુમાં એક બાકાત વિસ્તારનું નિરીક્ષણ કર્યું હતું. 2006 માં ગેરાલ્ડ પોલેકના જૂથે તેમના નિરીક્ષણની જાણ કરી જેને તેઓ બાકાત ઝોન કહે છે. તેમણે અવલોકન કર્યું હતું કે જલીય દ્રાવણમાં સ્થગિત કોલોઇડલ અને મોલેક્યુલર સોલ્યુટ્સના કણો વિવિધ હાઇડ્રોફિલિક સપાટીઓની નજીકથી ઊંડાણપૂર્વક અને વ્યાપક રીતે બાકાત છે. તે પ્રારંભિક અવલોકનોથી બાકાત ઝોનનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે અને કેટલાક સ્વતંત્ર જૂથો દ્વારા તેની લાક્ષણિકતા દર્શાવવામાં આવી છે. સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓ પ્રારંભિક અવલોકનોથી, બાકાત ક્ષેત્રના પ્રાયોગિક નિરીક્ષણને સમજાવવા માટે કેટલાક સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા છે. યાંત્રિક નમૂનાઃ ભૌમિતિક માળખામાં ફેરફાર કેટલાક સંશોધકો સૂચવે છે કે બાકાત વિસ્તાર પાણીના ભૌમિતિક માળખામાં ફેરફારને કારણે છે, જે હાઇડ્રોફિલિક (અથવા ધાતુ) ઘન પાણીની રચનાની સપાટી દ્વારા પ્રેરિત છે. આ મોડેલમાં, બાકાત ઝોનમાં પાણી ષટ્કોણ શીટ્સનું માળખું ધરાવે છે, જ્યાં હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ઓક્સિજન અણુઓ વચ્ચે સ્થિત છે. વધુમાં, હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ઉપર અને નીચેના સ્તરમાં આવેલા ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે બંધાય છે જેથી કુલ મળીને દરેક હાઇડ્રોજન ત્રણ બંધ બનાવે છે. આ માળખાને બરફ અને પાણી વચ્ચેનું મધ્યવર્તી માળખું ગણી શકાય. જો કે, ષટ્કોણ શીટ પૂર્વધારણા બાકાત ઝોનના તમામ પાસાઓ માટે જવાબદાર નથી, અને તે મોટાભાગના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ દ્વારા સમર્થિત નથી. ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિકલ મોડેલઃ ક્વોન્ટમ બંધન અન્ય ગણતરી ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ અને ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સનો ઉપયોગ કરીને બાકાત ઝોનના અણુઓનું વર્ણન કરે છે. આ મોડેલમાં પ્રવાહી જથ્થાબંધ પાણી વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં હોય છે. પછી, ચોક્કસ ઘનતાના થ્રેશોલ્ડથી ઉપર અને ચોક્કસ નિર્ણાયક તાપમાનથી નીચે, તે અણુઓ ઓછી ઊર્જા સાથે અન્ય ક્વોન્ટમ સ્થિતિમાં જાય છે. આ નીચી ઊર્જા, સુસંગત સ્થિતિમાં, ઇલેક્ટ્રોનનું વાદળ બે ક્વોન્ટમ સ્થિતિઓ વચ્ચે દોલન કરે છેઃ જમીનની સ્થિતિ અને ઉત્તેજિત સ્થિતિ જ્યાં અણુ દીઠ એક ઇલેક્ટ્રોન લગભગ મુક્ત હોય છે (બંધનકર્તા ઊર્જા લગભગ 0.5 eV હોય છે). આ સુસંગત સ્થિતિમાં ક્વોન્ટમ સુપરપોઝિશનમાં જમીનની સ્થિતિના 0.9 ગુણાંક સાથેનો ઘટક હોય છે, અને ઉત્તેજિત સ્થિતિના 0.1 ગુણાંક સાથેનો ઘટક હોય છે. આ ક્વોન્ટમ સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રોન જમીનની સ્થિતિ અને ઉત્તેજિત સ્થિતિ વચ્ચે ચોક્કસ આવર્તન સાથે દોલન કરે છે, અને આ દોલન એક વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે સુપર-મોલેક્યુલર માળખામાં મર્યાદિત હોય છે, જેથી કોઈ કિરણોત્સર્ગ જોવા ન મળે. બંધારણના અણુઓ, મર્યાદિત વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે મળીને, આ મોડેલમાં બાકાત ઝોન બનાવે છે. સંદર્ભો જળ પ્રવાહી ગતિશીલતા