Chlorine-free germanium processing
குளோரின் இல்லாத ஜெர்மானியம் செயலாக்கம் என்பது பாரம்பரிய செயற்கை வழிகளுடன் ஒப்பிடும்போது அதிக ஆற்றல் திறன் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு வழியில் பயனுள்ள ஜெர்மானியம் முன்னோடிகளை உருவாக்க ஜெர்மானியம் செயல்படுத்தும் முறைகள் ஆகும். ஜெர்மானியம் டெட்ராக்ளோரைடு பல ஜெர்மானியம் சேர்மங்களின் தொகுப்புக்கு ஒரு மதிப்புமிக்க இடைநிலை ஆகும். இதன் இயல்பான தொகுப்பு ஹைட்ரஜன் குளோரைடுடன் ஜெர்மானியம் ஆக்சைடு, ஜியோ 2 இன் ஆற்றல்-தீவிர நீரிழப்பை உள்ளடக்கியது, எச். சி. எல் மறுசுழற்சி செய்ய முடியாத, உயர் ஆற்றல் எதிர்வினைகளின் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் பாதுகாப்பு தாக்கத்தின் காரணமாக, குளோரின் இல்லாமல் ஒரு அடுக்கு-நிலையான ஜெர்மானியம் இடைநிலை முன்னோடியின் மாற்று தொகுப்பு ஆர்வமாக உள்ளது. 2017 ஆம் ஆண்டில், குளோரைடு இனங்களைப் பயன்படுத்தாமல் கரிம ஜெர்மான்களின் தொகுப்பு, ஜிஇஆர் 4 பதிவாகியுள்ளது, இது ஜிஇஓ 2, ஜிஇ (0) ஐப் பயன்படுத்தி மிகவும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு மற்றும் குறைந்த ஆற்றல் தொகுப்பை அனுமதிக்கிறது, மேலும் துத்தநாக ஆக்சைடு (இசட்என்ஓ) முன்னிலையில் ஜெர்மானியத்தை தேர்ந்தெடுக்கும் வகையில் செயல்படுத்துகிறது, இதன் விளைவாக பெஞ்ச் நிலையான மற்றும் திடமான தயாரிப்புகள் உள்ளன. கரிம ஜெர்மானியங்களின் தொகுப்பு ஜெர்மானியம் உலோகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றம் கிளாவினோவிக் மற்றும் பலர். ஆர்த்தோ-குயினோனைப் பயன்படுத்தி ஆர்கனோஜெர்மென்களை ஒருங்கிணைத்துள்ளனர், இது ரெடாக்ஸ் "நோன்-இன்னோசென்ட்" மற்றும் ஒரு போலி-ஆலைடாக செயல்படுகிறது, இதன் விளைவாக காற்று மற்றும் ஈரப்பதம் நிலையான பழுப்பு நிற திண்மமாக மாறுகிறது. கீழே உள்ள திட்டத்தைக் குறிப்பிடுகையில், ஜிஇ (0), ஆர்தோ-குயினோன் மற்றும் பைரிடின் (ஒரு துணை ஈந்தணைவியாக செயல்படும்) ஆகியவை 1:1 டோலுயீன் மற்றும் தண்ணீரின் கலவையில் திரவ உதவி அரைத்தல் மூலம் அரைக்கப்பட்டபோது, இதன் விளைவாக ஆர்கனோஜர்மேன் டோலுயீனில் மறு படிகப்படுத்தப்பட்டது, இதன் விளைவாக 88 சதவீதம் மகசூல் கிடைத்தது. இந்த எதிர்வினையில், குயினோன் ஈந்தணைவிகள் ஒவ்வொன்றும் இரண்டு எலக்ட்ரான் ஆக்சிஜனேற்றத்திற்கு உட்படுகின்றன, இதன் விளைவாக ஜிஇ (0) ஜிஇ (IV) ஆக ஆக்சிஜனேற்றப்படுகிறது. இந்த எதிர்வினை மில்லிகிராம் மற்றும் கிராம் அளவுகோல் இரண்டிலும் செயல்படுவதாகக் காட்டப்பட்டது, இது மொத்த அளவில் அதன் செயல்திறனை நிரூபிக்கிறது. ஆர்த்தோ-குயினோனுடன் ஜெர்மானியம் உலோகத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்தைப் போலவே கிட்டத்தட்ட ஒரே மாதிரியான எதிர்வினைத் திட்டத்தைத் தொடர்ந்து, கேடகோல் ஈந்தணைவிகளுடன் ஜியோ 2 இன் நீரிழப்பு ஆக்சிஜனேற்ற உற்பத்தியைப் போலவே விளைபொருளை விளைவிக்கிறது, மில்லிகிராம் அளவில் 74 சதவீதமும் கிராம் அளவில் 84 சதவீதமும் இதே போன்ற விளைச்சலுடன். இந்த எதிர்வினையின் ஒரே துணை தயாரிப்பு நீர் என்பதால் இந்த குறிப்பிட்ட திட்டம் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகும். இந்த எதிர்வினைகள் ஆற்றல் மிகுந்த மற்றும் வீணாக இருக்கும் பிற உலோகங்களுக்கு சாதாரண ஆக்சைடு பிரிப்புகளுக்கு மாற்றாக வழங்கக்கூடும். தொழில்துறை ரீதியாக, ஜெர்மானியம் ZnO இலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படலாம், இதில் ஜியோ 2 அளவு உள்ளது. எச். சி. எல். ஐப் பயன்படுத்தி, ஜி. இ. சி. எல். 4 மற்றும் இசட். என். சி. எல். 2 துணை உற்பத்தியின் முக்கிய தயாரிப்பை உற்பத்தி செய்யலாம். துத்தநாகத்தின் துணை விளைபொருளை அதிக வெப்பநிலையில் வடிகட்ட முடியும், இதனால் ஜெர்மானியம் டெட்ராக்ளோரைடு மட்டுமே இருக்கும். குளோரின் இல்லாத ஜெர்மானியம் பதப்படுத்துதலின் ஒரு புதிய முறை துத்தநாக ஆக்சைடிலிருந்து ஜெர்மானியத்தை பிரித்தெடுப்பதில் பயனுள்ளதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, இது தற்போது தொழில்துறையில் பயன்படுத்தப்படும் எச். சி. எல் கசிவு மற்றும் வடிகட்டுதல் செயல்முறையை மாற்றும் நம்பிக்கையை அளிக்கிறது. ஜியோ2 மற்றும் இசட்என்ஓ ஆகியவற்றின் 1:1 மற்றும் 1:5 வெகுஜன விகிதங்களில், ஜெர்மானியம் ஆக்சைடு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட முறையில் கேடெக்கோலை எளிமையாகச் சேர்ப்பதன் மூலம் செயல்படுத்தப்பட்டது, மேலும் நீரிழப்பு எதிர்வினை போன்ற அதே நிலைமைகளின் கீழ் எதிர்வினை தொடர அனுமதிக்கிறது. எதிர்வினையாற்றப்படாத துத்தநாக ஆக்சைடை டைகுளோரோமீத்தேன் மூலம் கழுவலாம் மற்றும் பிஸ் (கேட்டகோலேட்) ஜெர்மானியம் தயாரிப்பு சைக்ளோஹெக்ஸேனில் மறு படிகமாக்கப்படலாம். எதிர்வினை பாத்திரத்தில் துத்தநாக ஆக்சைடு இருந்தபோதிலும், இடைநிலை ஜெர்மானியம் தயாரிப்பு விளைச்சல் 64 மற்றும் 66 சதவீதமாக அதிகமாக உள்ளது. இந்த முறையும், பிற ஆலசன் இல்லாத ஜெர்மானியம் பிரித்தெடுத்தல் முறைகளும், ஆலசன் இல்லாத ஜெர்மானியம் செயலாக்கத்தின் சாத்தியத்தை எதிர்கால சாத்தியமாக்குகின்றன. பிற துணை ஈந்தணைவிகள் மேலே விவரிக்கப்பட்ட ஜெர்மானியத்தின் இயந்திர வேதியியல் செயல்பாட்டை பல்வேறு துணை அமீன் அடிப்படையிலான ஈந்தணைவிகளுடன் பயன்படுத்தலாம், மேலே உள்ள தொகுப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுவது போல் பைரிடின் மட்டுமல்ல. என்-மெத்தில் இமிடாசோல் போன்ற யுனி-டென்டேட் ஈந்தணைவிகள் ஒரு டிரான்ஸ்-டிஸ்போஸ்ட் எண்முக ஜெர்மானியம் தயாரிப்பை உருவாக்க பயன்படுத்தப்படலாம், இது பைரிடினைக் கொண்ட கேட்டகோல் மற்றும் ஆர்தோ-குயினோன் ஆகிய இரண்டின் வளாகங்களுக்கும் ஐசோஸ்ட்ரக்சரல் ஆகும். இருப்பினும், நைட்ரஜன்கள் ஒருவருக்கொருவர் சிஸ் உடன் தயாரிப்பை உருவாக்க செலேட்டிங் ஈந்தணைவிகளைப் பயன்படுத்தலாம். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு எதிர்வினையில் டெட்ராமெத்தில்திலீனெடியமைனை ஒரு செலேட்டிங் இரு-டென்டேட் டயமினாகப் பயன்படுத்துவது மற்ற எண்முக பிணைப்பு தளங்களில் கேட்டகோல் ஈந்தணைவிகளுடன் சிஸ்-தயாரிப்பை வழங்குகிறது. நைட்ரஜன் கொண்ட ஈந்தணைவிகள் உயிரியல் ரீதியாக சுறுசுறுப்பாக இருக்கக்கூடும் என்பதைக் காட்ட கூடுதல் ஆராய்ச்சி கூடுதலாக செய்யப்பட்டுள்ளது, அவை மிகக் குறைந்த குறைப்பு திறன்களில் செயல்படுகின்றன. இது அந்த ஈந்தணைவிகளைக் கொண்ட ஜெர்மானியம் வளாகங்களை எளிதில் குறைக்கக்கூடியதாகவும், அதிக நியூக்ளியோஃபிலிக் ஆகவும் ஆக்குகிறது, இது மாற்று மற்றும் செயல்படுத்தலை இன்னும் எளிதாக்குகிறது. மேற்கண்ட முறையால் தயாரிக்கப்பட்ட இடைநிலைகள் எளிதில் நியூக்ளியோஃபில்களுடன் மாற்று எதிர்வினைகளுக்கு உட்பட்டு டெட்ரா ஆர்கனோஜெர்மென்ஸ், ஜிஇஆர் 4 ஐ உருவாக்க முடியும், அவற்றில் ஜிஇஎச் 4, ஜெர்மன் ஆகியவை அடங்கும். ஒளியியல் மற்றும் மின்னணு சாதனத் தயாரிப்பில் ஜெர்மன் ஒரு முக்கிய பொருள். இந்த மாற்று எதிர்வினைகள் அசல் கேட்டோகால் ஈந்தணைவியைத் திருப்பித் தருகின்றன, இதனால் இந்த ஜெர்மானியம் செயல்படுத்தும் செயல்முறை எளிதில் மறுசுழற்சி செய்யக்கூடியது. டெட்ராஹைட்ரோஃபுரானில் உள்ள ஒரு அல்கைல் அல்லது ஆரில் கிரிக்னார்ட் வினைப்பொருளின் 20 சமமான கரைசல், பிஸ் (கேட்டகோலேட்) காம்ப்ளக்ஸ் உடன் இணைந்து டி. எச். எஃப் இல் உள்ள வினைப்பொருள்களின் ஒரே மாதிரியான கரைசலுக்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த கரைசலை 24 மணி நேரத்திற்கு ரிஃப்ளக்ஸ் செய்தால், கிரிக்னார்ட் தயாரிப்பு ஆர்கனோஜர்மேன் பல வினைப்பொருட்களில் ஒப்பீட்டளவில் அதிக விளைச்சலை அளிக்கிறது. கீழே உள்ள படம் கிளாவினோவிக் மற்றும் பலர் பயன்படுத்தும் வெவ்வேறு வினைப்பொருள்களைக் காட்டுகிறது, இது மாற்று எதிர்வினையின் செயல்திறனைக் காட்டுகிறது. முன்மொழியப்பட்ட பொறிமுறை மேலே விவரிக்கப்பட்ட மாற்று எதிர்வினை ஒரு பொறிமுறையின் மூலம் செயலாக்கப்படும் என்று கருதப்படுகிறது, இதில் சிக்கலான ஸ்டெரிக் திரிபு மெதுவாக எதிர்வினையின் போக்கில் குறைக்கப்படுகிறது. முதல் கிரிக்னார்ட் வினைக்காரணி மிகவும் ஸ்டெரிக்கலாக தடைசெய்யப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் நிலையை மாற்றுகிறது, அங்கு கேட்டகோல் ஈந்தணைவியின் டி-பியூட்டைல் குழு ஆக்ஸிஜனுக்கு ஆல்பா ஆகும். இரண்டாவது கிரிக்னார்ட் வினைக்காரணி இப்போது யுனி-டென்டேட் கேடெக்கோல்-கிரிக்னார்ட் அடக்டை மாற்றுகிறது, இது ஈந்தணைவியை அகற்றி இரண்டு முழுமையான மாற்றீடுகளை விளைவிக்கிறது. கீழேயுள்ள திட்டத்தை குறிப்பிடுகையில், இடைநிலை 2 ஐ கிரிக்னார்ட் வினையூக்கிக்கு சமமான கூடுதல் விகிதத்துடன் சிகிச்சையளிப்பது 3 ஐ 2 உருவாக்கும் விகிதத்தை விட விரைவான விகிதத்தில் விளைவிக்கிறது, மேலும் 3 ஐ இரண்டு சமமான வினையூக்கிகளுடன் சிகிச்சையளிப்பது 4 ஐ இன்னும் விரைவாக விளைவிக்கிறது. இது ஜி. இ. சி. எல் 4 இன் மாற்று எதிர்வினைகளிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது, இதில் கார்பன்கள் மற்றும் குளோரைடுகளின் ஈந்தணைவுப் பரிமாற்றம் முன்னேறும்போது ஜெர்மானியம் மையம் எதிர்வினையின் போக்கில் மிகவும் ஸ்டெரிக்கலாகத் தடுக்கப்படுகிறது, இது மாற்றீட்டை மிகவும் கடினமாக்குகிறது. மாற்று எதிர்வினையின் ஸ்டீரியோகெமிக்கல் தேர்ந்தெடுப்பு துணை அமீன் ஈந்தணைவியின் அடையாளத்தால் மேலும் செயல்படுத்தப்படுகிறது. ட்ரைஎதிலமைன் போன்ற அதிக ஸ்டெரிக்கல் என்கம்பர்டு செய்யப்பட்ட அமின் லிகாண்டைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், டிபியூட்டைல்-ஜெர்மேன்-η2-கேட்டகோலேட் மற்றும் டிரிபியூட்டைல்ஜெர்மைல்-η1-கேட்டகோலேட் ஆகியவற்றின் 1.67:1 கலவை புஎம்ஜிசிஎல் இன் இரண்டு சமமானவற்றுடன் மாற்றப்பட்ட பிறகு உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. இது மாற்று எதிர்வினையின் விளைபொருளில் ஸ்டெரிக் சிக்கலின் விளைவை நிரூபிக்கிறது, ஏனெனில் இதன் விளைவாக முக்கோண மாற்றீடு செய்யப்பட்ட தயாரிப்பு கேட்கோலேட்டுடன் பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் குறைந்த ஸ்டெரிக் என்கம்பர்டு ஆக்ஸிஜனைக் கொண்டுள்ளது. இந்த எதிர்வினை பாதை அதிக ஸ்டீரியோ சிக்கலான மற்றும் செயல்பாட்டு ஜெர்மானியம் வளாகங்களுக்கு புதிய செயற்கை பாதைகளை அனுமதிக்கும். மிகவும் கொந்தளிப்பாகவும் நச்சுத்தன்மையுடனும் இருந்தபோதிலும், ஜெர்மன், ஜிஇஎச்4, ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் துறையில் மிகவும் முக்கியமானது மற்றும் ஜெர்மானியத்தின் மெல்லிய படலங்களை உருவாக்க நீராவி படிதலுக்கு ஒரு நல்ல வேட்பாளராகும். இருப்பினும், ஜெர்மன் அத்தகைய வழியில் பயன்படுத்த மிகவும் தூய்மையானதாக இருக்க வேண்டும், மேலும் ஜெர்மன் தயாரிக்கவும் சுத்திகரிக்கவும் முறைகளை உருவாக்குவதில் அதிக ஆராய்ச்சி மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளது. பைஸ் (கேட்டகோலேட்) ஜெர்மானியம் மற்றும் லித்தியம் அலுமினியம் ஹைட்ரைடு (LiAlH4) ஆகியவற்றை டைப்யுடைல் ஈதரில் ஆர்கானை ஒரு கேரியர் வாயுவாகப் பயன்படுத்தி, மாற்று எதிர்வினை ஆர் கேரியர் வாயுவில் அதிக தூய்மையான ஜெர்மானேவை உருவாக்குகிறது, இதில் வோலிடைல் ஜிஇ துணை தயாரிப்புகளின் பரிணாமம் இல்லை. ஜெர்மானின் உற்பத்திக்கான இந்த எதிர்வினை பாதைக்கு பிந்தைய செயற்கை செயலாக்கம் அல்லது சுத்திகரிப்பு தேவையில்லை, இது தற்போதைய முறைகளை விட மிகவும் சாதகமானது என்பதை நிரூபிக்கிறது. குறிப்புகள் வேதியியல் செயல்முறைகள்