Sigma hole interactions
வேதியியலில், சிக்மா துளை இடைவினைகள் (அல்லது σ-துளை இடைவினைகள்) என்பது மூலக்கூறுகளின் பல வகுப்புகளுக்கு இடையில் ஏற்படக்கூடிய மூலக்கூறுகளின் குடும்பமாகும், மேலும் சிக்மா துளை என்று அழைக்கப்படும் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளத்திற்கும், எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளத்திற்கும் இடையிலான ஆற்றல் நிலைநிறுத்தும் தொடர்பிலிருந்து எழுகிறது, பொதுவாக ஒரு தனி ஜோடி, வெவ்வேறு அணுக்களில் ஒருவருக்கொருவர் சகப்பிணைப்பு இல்லை. இந்த இடைவினைகள் பொதுவாக சிதறல் மற்றும் நிலைமின்னியல் மின்னூட்டம்-பரிமாற்றம் மூலம் பகுத்தறிவூட்டப்படுகின்றன, மேலும் அவை ஒரு வலுவான திசை விருப்பத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன, இது மேற்பரப்பு மூலக்கூறு வேதியியலின் மீது கட்டுப்பாடு விரும்பப்படும் பயன்பாடுகளில் அவற்றைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒரு சிக்மா துளை இடைவினையின் அடிப்படை என்பது வெவ்வேறு அணுக்களில் நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளத்திற்கும் (சிக்மா துளை) எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளத்திற்கும் (தனி ஜோடி) இடையிலான ஆற்றல்மிக்க நிலைப்பாட்டை உறுதிப்படுத்துவதாகும். சிக்மா துளை இருக்கும் அணுவுக்கும் அருகிலுள்ள அணுவுக்கும் இடையிலான சகப்பிணைப்பு சிக்மா பிணைப்பால் நேர்மறை தளம் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. பிணைப்பின் இருப்பு புரவலன் அணுவைச் சுற்றியுள்ள எலக்ட்ரான் அடர்த்தியின் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கிறது, அடர்த்தி அணுவைப் பற்றி சமவெளியில் (பிணைப்பைப் பொறுத்தவரை) அதிகரிக்கிறது, ஆனால் பிணைப்பின் நீட்டிப்புடன் குறைகிறது. இந்த பொறிமுறையின் மூலம், சிக்மா துளை என்று அழைக்கப்படும் நேர்மறை நிலைமின்னியல் ஆற்றலின் ஒரு பகுதியை சிக்மா பிணைப்பைக் கொண்ட அணுவின் மேற்பரப்பில் உள்ளூர்மயமாக்க முடியும். இந்த சிக்மா துளை பின்னர் எதிர்மறை நிலைமின்னியல் ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய ஒரு தனி ஜோடியுடன் நிலைமின்னியல் தொடர்புகளில் ஈடுபடலாம். மேலே விவரிக்கப்பட்ட நிலைமின்னியல் தொடர்புக்கு கூடுதலாக, சிதறல் சக்திகளும் ஒட்டுமொத்த தொடர்புகளில் பங்கு வகிப்பதாக கருதப்படுகிறது. நிலைமின்னியல் மற்றும் சிதறல் பங்களிப்புகள் தோராயமாக அளவில் ஒப்பிடத்தக்கவை என்றும், மேலாதிக்க பங்களிப்பாளருக்கு அமைப்புக்கு அமைப்பு மாறுபடும் என்றும் ஆய்வுகள் கண்டறிந்துள்ளன. மாற்றாக, மூலக்கூறு சுற்றுப்பாதைகளின் கலவையின் அடிப்படையில் சிக்மா துளை ஜோடி தொடர்புகளை கருத்தாக்கம் செய்யலாம். பிணைப்புடன் தொடர்புடைய ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட சிக்மா பிணைப்பு சுற்றுப்பாதை அணுவின் எதிர் பக்கத்தில் அமைந்துள்ள தொடர்புடைய ஆக்கிரமிக்கப்படாத சிக்மா ஆன்டிபாண்டிங் சுற்றுப்பாதையை உருவாக்கும். ஆன்டிபாண்டிங் சுற்றுப்பாதைக்கும் தனி ஜோடியுடன் தொடர்புடைய ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட சுற்றுப்பாதைக்கும் இடையில் கலப்பது ஆற்றல்மிக்க உறுதிப்படுத்தலை ஏற்படுத்தும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. ஒப்பீட்டளவில் எலக்ட்ரோநெக்டிவ் (குளோரின், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஃப்ளோரின் போன்றவை) உட்பட பல அணுக்கள் சிக்மா துளை ஜோடி தொடர்புகளில் நேர்மறையான தளங்களாக செயல்பட முடியும். எதிர்மறையாக, நேர்மறை தளமாக செயல்படும் அணு ஒட்டுமொத்த எதிர்மறை பகுதி கட்டணத்தைக் கொண்டிருக்கும்போது கூட இது ஏற்படலாம். இந்த வெளிப்படையான முரண்பாட்டிற்கான தீர்வு சிக்மா பிணைப்பின் இருப்பு மூலம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட எலக்ட்ரான் மேகத்தில் உள்ள அனிசோட்ரோபியில் உள்ளது. எலக்ட்ரானிக் சார்ஜ் அணுக்கருவைச் சுற்றி சமமாக விநியோகிக்கப்படாவிட்டால், எலக்ட்ரான் குறைப்பு பகுதியில் சிக்மா பிணைப்புக்கு எதிரே ஒரு நேர்மறை பகுதி சார்ஜ் உருவாக முடியும். இந்த பகுதி நேர்மறை மின்னூட்டம் அணு மேற்பரப்பின் அதிக எலக்ட்ரான் நிறைந்த பகுதிகளுடன் தொடர்புடைய பெரிய அளவிலான பகுதி எதிர்மறை மின்னூட்டத்துடன் இணைந்து உள்ளது, இதன் விளைவாக ஒட்டுமொத்த எதிர்மறை பகுதி மின்னூட்டம் ஏற்படுகிறது. பண்புகள் திசை சிக்மா துளை தொடர்புகள் நேரியல் தன்மைக்கு வலுவான விருப்பத்தை வெளிப்படுத்துகின்றன. சிக்மா துளைக்கு வழிவகுக்கும் பிணைப்புடன் எதிர்மறை தளம் கொலினியராக இருக்கும்போது தொடர்பு மிகவும் உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது என்று கோட்பாட்டு ஆய்வுகள் காட்டுகின்றன. இந்த பிணைப்புக்கும் சிக்மா துளை தொடர்புக்கும் இடையிலான கோணம் குறைவதால், தொடர்புகளின் வலிமை பொதுவாக விரைவாக குறைகிறது. இந்த கண்டுபிடிப்பு மின்னணு அனிசோட்ரோபியில் இருந்து சிக்மா துளை எழுகிறது என்ற கருதுகோளுடன் ஒத்துப்போகிறது. தொடர்பு கோணம் 180 டிகிரியிலிருந்து சற்றே வேறுபடும் நிகழ்வுகள் உள்ளன-இந்த சந்தர்ப்பங்களில், கூடுதல் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான தொடர்புகளின் செல்வாக்கு ஒட்டுமொத்த வடிவவியலை தீர்மானிப்பதில் சிக்கியுள்ளது. கூலோம்பின் சட்டத்திற்கு இணங்க, சிக்மா துளை தொடர்புடன் தொடர்புடைய ஆற்றல்மிக்க உறுதிப்படுத்தலுக்கும், சிக்மா துளை மற்றும் தனி ஜோடி தளங்களுடன் தொடர்புடைய நிலைமின்னியல் ஆற்றல்களின் விளைபொருளுக்கும் இடையே மிகவும் வலுவான உறவு உள்ளது. எனவே, சிக்மா துளையின் நிலைமின்னியல் ஆற்றலை அதிகரிக்கும் மற்றும் தனி ஜோடியின் நிலைமின்னியல் ஆற்றலைக் குறைக்கும் காரணிகள் வலுவான தொடர்புகளை ஏற்படுத்துகின்றன. சிக்மா துளையின் நிலைமின்னியல் ஆற்றலுக்கு பங்களிக்கும் முக்கிய கட்டமைப்பு காரணிகள் புரவலன் அணுவின் நிலைமின்னியல், புரவலன் அணுவின் துருவமுனைப்பு மற்றும் புரவலன் அணுவுடன் பிணைக்கப்பட்ட குழுவின் தன்மையை எலக்ட்ரான் நன்கொடையாக வழங்குதல் அல்லது திரும்பப் பெறுதல், குறைந்த நிலைமின்னியல் மற்றும் அதிக துருவமுனைக்கக்கூடிய புரவலன் அணுக்கள் அதிக நிலைமின்னியல் ஆற்றலுடன் தொடர்புடைய அதிக எலக்ட்ரான் திரும்பப் பெறும் குழுக்களுடன் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. கீழே உள்ள அட்டவணை பல்வேறு கோணங்களில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மூன்று சிக்மா துளை தொடர்புகளின் கணக்கிடப்பட்ட வலிமையை (கிலோகலோரி/மோலில்) காட்டுகிறது. எந்த கோணத்திலும், சிக்மா துளையை ஹோஸ்ட் செய்யும் புரோமின் அணு வலுவான எலக்ட்ரான் திரும்பப் பெறும் சயனோ குழுவுடன் பிணைக்கப்படும்போது, இந்த அணு மிதமான எலக்ட்ரான் திரும்பப் பெறும் ட்ரைஃப்ளூரோரோமெத்தில் குழுவுடன் பிணைக்கப்பட்டிருப்பதை விட தொடர்பு வலுவாக இருக்கும் என்பதைக் காணலாம். மறுபுறம், ஒரு அம்மோனியா மூலக்கூறு தனி ஜோடியை வழங்கும்போது தொடர்பு வலுவாக இருக்கும், ஏனெனில் இந்த தளத்துடன் தொடர்புடைய நிலைமின்னியல் ஆற்றல் ஹைட்ரஜன் சயனைடில் உள்ள தொடர்புடைய தளத்தை விட எதிர்மறையாக இருக்கும். எல்லா சந்தர்ப்பங்களிலும், அதிக நேரியல் கோணங்களில் தொடர்பு வலுவாகிறது. ஒரு சிக்மா துளை ஜோடி இடைவினையின் உருவாக்கம் ஆற்றல்மிக்க உறுதிப்படுத்தலுடன் தொடர்புடையது என்றாலும், ஆற்றல்மிக்க உறுதிப்படுத்தல் பெரும்பாலும் அமைப்பின் என்ட்ரோபி குறைவதால் ஈடுசெய்யப்படுவதால் இந்த செயல்முறை பெரும்பாலும் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக விரும்பப்படுவதில்லை. தொடர்புகளுடன் தொடர்புடைய ஆற்றல்மிக்க மற்றும் என்ட்ரோபிக் மாற்றங்களுக்கு இடையில் ஒரு என்தால்பி-என்ட்ரோபி இழப்பீட்டு உறவு உள்ளது என்று நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, மேலும் நிலையான தொடர்புகள் பெரிய என்ட்ரோபி குறைவதற்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், ஒரு சிக்மா துளை இடைவினையின் உருவாக்கத்துடன் தொடர்புடைய என்ட்ரோபி குறைவது ஒரு வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்பை அணுகுவதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது, ஏனெனில் செயல்முறையின் ஆற்றல் மிக்க சாதகத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, மேலும் மிகவும் ஆற்றல்மிக்க நிலைப்படுத்தல் தொடர்புகள் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக விரும்பப்படுகின்றன. திரவ மற்றும் திட நிலைகளில் வெப்ப இயக்கவியல் நிலைத்தன்மைக்கு பங்களிக்கும் கூடுதல் காரணிகள் உள்ளன, அவை வாயு கட்ட தொடர்புகளைப் போல எளிதில் மாதிரியாக இருக்க முடியாது. எனவே, திரவ அல்லது திட கட்டத்தில் கொடுக்கப்பட்ட சிக்மா துளை தொடர்புக்கு சாதகமானது வாயு கட்டத்திற்கு சமமானதாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. சிக்மா துளை இடைவினைகள் மூலம் தொடர்பு கொள்ளும் வடிவியல் மற்றும் அதிர்வு நிறமாலை அணுக்கள் பெரும்பாலும் அவற்றின் வான் டெர் வால்ஸ் ஆரங்களின் கூட்டுத்தொகையை விட நெருக்கமாக இருக்கும். கூடுதலாக, சிக்மா துளை தொடர்புகள் பெரும்பாலும் சிக்மா துளைக்கு வழிவகுக்கும் சகப்பிணைப்பின் நீளம் மற்றும் அதிர்வு நீட்சி அதிர்வெண்களில் ஏற்படும் மாற்றங்களுடன் தொடர்புடையவை. தொடர்புகளில் ஈடுபடும் அமைப்பைப் பொறுத்து, ஒரு "நீல மாற்றம்", இதில் பிணைப்பு சுருங்குகிறது மற்றும் அதிர்வு நீட்சி அதிர்வெண் அதிகரிக்கிறது, அல்லது ஒரு "சிவப்பு மாற்றம்", இதில் பிணைப்பு நீளம் மற்றும் அதிர்வு நீட்சி அதிர்வெண் குறைகிறது, சாத்தியமாகும். இந்த விளைவுகளின் அளவு தொடர்புகளின் வலிமையுடன் தொடர்புடையது, வலுவான தொடர்புகள் தொடர்புபடுத்தும் அணுக்களுக்கும் வலுவான சிவப்பு மாற்றங்களுக்கும் இடையில் குறுகிய இடை அணு தூரங்களை உருவாக்க முனைகின்றன. நோக்கம் சிக்மா துளை முறைமை நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளங்களுக்கு இடையில் நிலைமின்னியல் மற்றும் சிதறல் ஈர்ப்பை உள்ளடக்கிய பரந்த அளவிலான தொடர்புகளுக்கு பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இந்த இடைவினைகள் பொதுவாக நேர்மறையான சார்ஜ் செய்யப்பட்ட தளத்தை வழங்கும் அணுவின் அடையாளத்தின் படி வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. சிக்மா துளை இடைவினையின் துணைப்பிரிவுகளாக பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட தொடர்பு வகைகளில் டெட்ரல் பிணைப்பு (இதில் ஒரு சிக்மா துளை குழு IV இன் அணுவில் வாழ்கிறது), நிக்டோஜென் பிணைப்பு (குழு V), சால்கோஜென் பிணைப்பு (குழு VI) மற்றும் ஆலோஜென் பிணைப்பு (குழு VII) ஆகியவை அடங்கும். ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு ஒரு சிக்மா துளை தொடர்பு என வகைப்படுத்தப்படுகிறதா, இதில் சிக்மா துளை ஹைட்ரஜன் அணுவில் உள்ளது, அல்லது ஒரு தனித்துவமான இடைவினைகள் என வகைப்படுத்தப்படுகிறதா என்பது சில விவாதங்களுக்கு உட்பட்ட விஷயமாக உள்ளது. ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள் மற்றும் IV-VII குழுக்களின் சிக்மா துளை தொடர்புகள் இரண்டும் நேரியல் தன்மையை நோக்கிய திசை விருப்பங்களை வெளிப்படுத்துகின்றன, ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் திறன் ஒரு சிறந்த 180 டிகிரி கோணத்திலிருந்து விலகுவதற்கான திறன் மிகவும் அதிகமாக உள்ளது. மறுபுறம், இரண்டு தொடர்புகளையும் ஆணையிடும் அடிப்படை பொறிமுறை ஒரே மாதிரியானது என்று வாதிடப்பட்டுள்ளது, மேலும் நோக்குநிலை விருப்பத்தில் காணப்பட்ட வேறுபாடு சிக்மா துளைகளின் வடிவத்தில் உள்ள வேறுபாட்டிற்கு காரணமாக இருக்கலாம். பயன்பாடுகள் சிக்மா துளை இடைவினைகள் பல்வேறு துறைகளில் பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளன. சிறிய கட்டமைப்பு மாற்றீடுகள் மூலம் எளிதில் சரிசெய்யக்கூடிய நிலைப்படுத்துதல் மற்றும் வலுவான திசை மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான தொடர்புகளைத் தூண்டும் திறன், இந்த தொடர்புகளை மேம்படுத்துகிறது, குறிப்பாக மேற்பரப்பு மூலக்கூறு அமைப்பின் மீது கட்டுப்பாடு விரும்பப்படும் துறைகளில் மதிப்பு. எனவே, சிக்மா துளை இடைவினைகள் படிக பொறியியல் துறையில் சுய-அசெம்பிளிக்கான மூலக்கூறு கட்டுமானத் தொகுதிகளை வடிவமைக்கவும், திரவ படிகங்களின் பண்புகளை மேம்படுத்தவும், காந்தப் பொருட்களை வடிவமைக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. குறிப்புகள் விக்கிப்பீடியா மாணவர் திட்டம் வேதியியல் பிணைப்பு மூலக்கூறு வேதியியல் மூலக்கூறு உயிரியல்