Nanoparticle interfacial layer
نینو پارٹیکل انٹرفیسیل پرت نینو پارٹیکل کے ارد گرد عام طور پر نامیاتی مالیکیولز کی ایک اچھی طرح سے تشکیل شدہ پرت ہے۔ ان مالیکیولز کو اسٹیبلائزرز، کیپنگ اور سرفیس لگینڈز یا پاسیوٹنگ ایجنٹس کے نام سے جانا جاتا ہے۔ انٹرفیسیل پرت نینو پارٹیکل کی خصوصیات پر نمایاں اثر ڈالتی ہے اور اس لیے اسے اکثر نینو پارٹیکل کا لازمی حصہ سمجھا جاتا ہے۔ انٹرفیسیل پرت کی ایک عام موٹائی 0.1 اور 4 این ایم کے درمیان ہوتی ہے، جو اس پر منحصر ہوتی ہے کہ یہ پرت کس قسم کے مالیکیول سے بنی ہے۔ نامیاتی مالیکیول جو انٹرفیسیل پرت بناتے ہیں وہ اکثر ایمفیفیلک مالیکیول ہوتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ ان کا پولر ہیڈ گروپ غیر پولر دم کے ساتھ مل کر ہوتا ہے۔ تعاملات انٹرفیسیل پرت کا اثر نینو پارٹیکلز کے درمیان تعاملات میں واضح طور پر دیکھا جاتا ہے۔ ان تعاملات کو ڈی ایل وی او تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے نمونہ بنایا جا سکتا ہے۔ کلاسیکی طور پر یہ نظریہ بیان کرتا ہے کہ کسی ذرہ کی صلاحیت الیکٹروسٹیٹک اور وین ڈیر والس کے تعامل کا مجموعہ ہے۔ یہ نظریہ تقریبا تمام کولائیڈل ذرات کے لیے بہت درست ثابت ہوا ہے، لیکن نینو پارٹیکلز کے لیے ماپا جانے والے تمام تعاملات کو بیان نہیں کر سکتا۔ لہذا اس نظریہ کو نام نہاد غیر ڈی ایل وی او اصطلاحات کے ساتھ بڑھایا گیا ہے۔ اس توسیع میں ہائیڈریشن فورس، ہائیڈروفوبک فورس، سٹیریک فورس اور بریجنگ فورس پر بھی غور کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں کل صلاحیت مندرجہ ذیل ہوتی ہے: یہ آخری اصطلاحات زیادہ تر انٹرفیسیل پرت کے ذریعہ طے کی جاتی ہیں کیونکہ یہ ذرہ کا سب سے بیرونی حصہ ہے، اس طرح سطح کے تعاملات کا تعین ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، پل کی اصطلاح صرف اس وقت کردار ادا کرتی ہے جب انٹرفیسیل پرت میں مالیکیول پولیمرائز ہوتے ہیں۔ کرسٹل سے بنے نینو پارٹیکلز کے معاملے میں، کوانٹم مکینیکل تعاملات کی توقع کی جائے گی، لیکن انٹرفیسیل پرت کی وجہ سے کور ایک دوسرے کے کافی قریب نہیں جا سکتے، اور اس وجہ سے یہ تعاملات نظر انداز کیے جا سکتے ہیں۔ ایک مثالی لمٹ کیس ایک مثالی سیال میں غیر چارج شدہ سیمی کنڈکٹنگ کوانٹم ڈاٹس (کیو ڈی) ہوتے ہیں۔ مثالی سیال کی وجہ سے کیو ڈی-کیو ڈی تعامل اور کیو ڈی-سیال تعامل کے درمیان کوئی فرق نہیں ہے۔ صرف وی ڈی ڈبلیو تعامل انٹرفیسیل تہوں کے درمیان تعامل میں اہمیت کا حامل ہے، جو سپر فلوئڈ، اور دیگر انٹرفیسیل تہوں یا سالوینٹ سے بنی ہوتی ہیں۔ اس کا مطلب ہے کہ ذرات کے درمیان کوئی کشش نہیں ہے، لہذا انہیں ہارڈ سپیئر ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے درست طریقے سے بیان کیا جا سکتا ہے۔ نظری خصوصیات انٹرفیسیل پرت کے نامیاتی لگینڈ مختلف میکانزم کے ذریعے نینو پارٹیکل کے فوٹو لومینسینس (پی ایل) کو متاثر کر سکتے ہیں، جن میں سے دو سطح کی غیر فعالیت اور کیریئر ٹریپنگ ہیں۔ سطح کی غیر فعالیت: ایک بے نقاب نینو پارٹیکل کی سطح پر (انٹرفیسیل پرت کے بغیر) لٹکتے ہوئے ایٹم پائے جاتے ہیں۔ یہ بند HOMO-LUMO فرق کے درمیان توانائی کی سطح بناتے ہیں، اس طرح غیر تابکار نرمی کا باعث بنتے ہیں۔ لٹکتے ہوئے مداروں کے ساتھ لگینڈ مالیکیولز کے بائنڈنگ کی وجہ سے، ان حالتوں کی توانائی HOMO-LUMO فرق سے دور منتقل ہو جاتی ہے۔ یہ غیر تابکار نرمی کو روکتا ہے، اور اس طرح زیادہ پی ایل کا نتیجہ نکلتا ہے۔ اس اثر کی طاقت مضبوطی سے لگینڈ کی قسم پر منحصر ہے۔ عام طور پر، چھوٹے، لکیری لگینڈز، بڑے لگینڈز سے بہتر کام کرتے ہیں، کیونکہ وہ سطح کی کوریج کی کثافت کو بڑھاتے ہیں، اس لیے زیادہ لٹکتے ہوئے مداروں کو غیر فعال ہونے کی اجازت دیتے ہیں۔ ایک اور سطحی اثر کیریئر ٹریپنگ ہے۔ یہاں لگینڈ نینو پارٹیکل میں الیکٹران (سوراخ) کو صاف کر سکتے ہیں، اس طرح ریڈی ایٹو ریکومبینیشن کو روکتے ہیں اور اس طرح پی ایل میں کمی کی طرف لے جاتے ہیں۔ اس طرح کے لگینڈوں کی ایک معروف مثال تھائولز ہیں۔ روشنی کی تبدیلی کی کارکردگی کو ایک انٹرفیسیل پرت کا استعمال کرتے ہوئے بھی بہتر بنایا جا سکتا ہے جو ایسے مرکبات سے موجود ہے جو وسیع تر توانائی کی حد میں جذب ہوتے ہیں اور نینو پارٹیکل کی جذب توانائی سے خارج ہوتے ہیں۔ سی۔ ایس۔ اناگاکی اور دیگر کے مطابق دھاتی نینو پارٹیکل کے جذب بینڈ کی چوڑائی میں زبردست اضافہ دیکھا گیا، جو انٹرفیسیل پرت اور نینو پارٹیکل کے پلازمون گونج بینڈ میں منتقلی کے اوورلیپ کی وجہ سے ہوا۔ اس رجحان کو ایل ای ڈی اور شمسی خلیوں جیسی عملی ایپلی کیشنز میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ان ٹیکنالوجیز میں یا تو جذب یا اخراج کی کارکردگی انتہائی اہمیت کی حامل ہے اور انٹرفیسیل پرت والے نینو پارٹیکلز کو توانائی کی وسیع رینج کو جذب یا خارج کرکے اس کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پلازمون گونج نینو پارٹیکلز کے ذریعہ ظاہر ہونے والی پلازمون گونج، سونے کے ذرات اکثر مثال کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، انٹرفیسیل پرت کا استعمال کرتے ہوئے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ جب مثال کے طور پر سونے سے بنے نینو پارٹیکل سے جڑے ہوئے آئنک یا کیٹیانک لگینڈس کی لمبائی میں اضافہ کیا جاتا ہے، تو پلازمون گونج کی طول موج سرخ ہو جائے گی۔ ایک اور اثر کی ایک مثال، جسے حال ہی میں امینڈولا اور دیگر نے مشاہدہ کیا ہے۔ 10 این ایم یا اس سے کم کے چھوٹے سونے کے نینو پارٹیکلز پر، یہ ہے کہ گھنے مونو لیئرز جو کچھ مخصوص شارٹ چین لگینڈز پر مشتمل ہوتے ہیں، سطح کے پلازمون گونج کے اثرات کو کم کرتے ہیں۔ پلازمون گونج کو نینو پارٹیکل کے سرفیکٹینٹس کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ اصول نام نہاد فریہلچ حالت پر مبنی ہے جس میں کہا گیا ہے کہ نینو پارٹیکل کے آس پاس کے میڈیم کا ریفریکٹیو انڈیکس سطح پلازمون گونج کی تعدد کو ٹیون یا تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مساوات جو دونوں خصوصیات سے متعلق ہے وہ مندرجہ ذیل ہے: جس میں طول موج ہے جس پر پلازمون گونج تعدد عروج پر ہے، ماحول کا ریفریکٹیو انڈیکس ہے، جو میڈیم کے ڈائی الیکٹرک مستقل سے درج ذیل تعلق رکھتا ہے۔ مزید برآں پلازمون گونج کی تعدد ہے اور خلا میں روشنی کی رفتار ہے۔ طول موج اور ماحول کے اضطراری اشاریہ کے درمیان تعلق سختی سے لکیری نہیں ہے لیکن نظریاتی پیش گوئیوں کی چھوٹی اقدار کے لیے تجرباتی نتائج کے ساتھ ہم آہنگ ہے۔ اس طرح اس تعلق کو نینو پارٹیکل کے ماحول کا تجزیہ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، یعنی۔ انٹرفیسیل پرت، پلازمون گونج کی طول موج کی پیمائش کرکے۔ تھرمل چالکتا تھرمل چالکتا کسی مادے کی حرارت کو چلانے کی صلاحیت کی پیمائش ہے۔ نینو فلوئڈ میں یہ چالکتا محلول میں معطل نینو پارٹیکلز سے متاثر ہوتی ہے۔ ایک سادہ ماڈل صرف مائع اور معطل ٹھوسوں کی تھرمل چالکتا پر غور کرتا ہے۔ اسے میکسویل-گارنیٹ ماڈل (1891) کہا جاتا ہے اور اس کی تعریف اس طرح کی گئی ہے: جس میں بالترتیب موثر تھرمل چالکتا، سیال کی تھرمل چالکتا اور ذرہ کی تھرمل چالکتا ہوتی ہے اور یہ ذرات کا پیکنگ حصہ ہوتا ہے۔ یہ ماڈل نینو پارٹیکلز کے لیے بہت درست نہیں ہے کیونکہ یہ نینو پارٹیکل کے ارد گرد سیال کے ذریعے بننے والی انٹرفیسیل پرت کو مدنظر نہیں رکھتا ہے۔ 2006 میں کے سی لیونگ اور دیگر نے ایک نئے ماڈل کی تجویز پیش کی، جس میں ایک انٹرفیسیل پرت کے وجود کو مدنظر رکھا گیا۔ انہوں نے نینو پارٹیکل کے ارد گرد کے علاقے پر غور کرتے ہوئے اور یہ کہتے ہوئے ایسا کیا کہ یہ تین الگ الگ علاقوں میں موجود ہے۔ ان میں سے ہر ایک مخصوص لیکن مختلف تھرمل چالکتا کے ساتھ۔ اس کے نتیجے میں مندرجہ ذیل نمونہ سامنے آیا: جس میں مؤثر تھرمل چالکتا، اور بالترتیب ذرہ، سیال اور انٹرفیسیل پرت کی تھرمل چالکتا ہے۔ سیال کا پیکنگ حصہ ہے یا۔ اور اور بالترتیب اور، انٹرفیسیل پرت کی موٹائی اور ذرہ سائز کے تناسب کے ساتھ ہیں۔ یہ ماڈل تجرباتی نتائج کے ساتھ زیادہ متفق دکھایا گیا تھا، لیکن اس کے اطلاق میں محدود ہے کیونکہ تھرمل چالکتا، یا اس پرت کی موٹائی کو قائم کرنے کا ابھی تک کوئی نظریاتی طریقہ نہیں ہے۔ گھلنشیلتا نینو پارٹیکلز کی ایک اور خاصیت جو سرفیکٹینٹس سے بہت زیادہ متاثر ہوتی ہے وہ نینو پارٹیکل کی گھلنشیلتا ہے۔ کوئی تصور کر سکتا ہے کہ دھاتی نینو پارٹیکل نامیاتی سالوینٹس میں اچھی طرح سے تحلیل نہیں ہوگا۔ سرفیکٹینٹس کو شامل کرنے سے نینو پارٹیکلز پورے سالوینٹ میں زیادہ یکساں طور پر منتشر رہیں گے۔ یہ، اکثر، سرفیکٹینٹس کی ایمفیفیلک نوعیت کی وجہ سے ہوتا ہے۔ انٹرفیسیل پرت کو مختلف ذرائع ابلاغ میں نینو پارٹیکلز کی گھلنشیلتا کو لازمی طور پر ٹیون کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو انتہائی ہائیڈروفیلک سے لے کر ہائیڈروفوبک تک ہو سکتا ہے۔ نینو پارٹیکل کا استحکام ایک اصطلاح ہے جو اکثر ذرہ کے مخصوص، عام طور پر سائز پر منحصر، خاصیت کے تحفظ کو بیان کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ مثال کے طور پر حوالہ دے سکتا ہے۔ : اس کا سائز، شکل، ساخت، کرسٹل ڈھانچہ، سطح کی خصوصیات یا حل کے اندر پھیلنا۔ نینو پارٹیکل کی انٹرفیسیل پرت اس قسم کے استحکام میں مختلف طریقوں سے مدد کر سکتی ہے۔ لگینڈ نینو پارٹیکل کے مختلف پہلوؤں سے جڑے ہو سکتے ہیں، جس کا سائز اور قسم اس بات کا تعین کرے گی کہ لگینڈ کو کس طرح ترتیب دیا جائے گا۔ جس طرح سے لگینڈز ذرہ سے منسلک ہوتے ہیں، بے ترتیب ترتیب یا درمیان میں کہیں، مختلف ذرات کے تعامل کے طریقے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ یہ بدلے میں نینو پارٹیکل کی رد عمل کو متاثر کرتا ہے، جو ذرہ کے استحکام کو دیکھنے کا ایک اور طریقہ ہے۔ تجزیہ انٹرفیسیل پرت کا تجزیہ کرنے کے لیے مختلف قسم کی تکنیکیں استعمال کی جا سکتی ہیں، اکثر ایس اے ایکس ایس، این ایم آر، اے ایف ایم، ایس ٹی ایم استعمال کیے جاتے ہیں، لیکن ریفریکٹیو انڈیکس کی پیمائش جیسے دیگر طریقے بھی معلومات کو ظاہر کر سکتے ہیں۔ چھوٹے زاویے کا ایکس رے ڈفریکشن نینو پارٹیکلز کے سائز اور منتشر ہونے کے بارے میں ڈیٹا فراہم کرتا ہے، اور انٹرفیسیل پرت کی کثافت کے بارے میں معلومات فراہم کرتا ہے۔ کیونکہ بکھرنے کی مقدار کثافت کے متناسب ہوتی ہے۔ اس کے اوپر پرت کی موٹائی کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ تاہم ایک نقصان یہ ہے کہ SAXS تباہ کن ہے۔ اے ایف ایم اور ایس ٹی ایم کی پیمائش انٹرفیسیل پرت کی ساخت اور شکل کے بارے میں جوہری ریزولوشن پر معلومات ظاہر کر سکتی ہے۔ یہ معلومات نینو پارٹیکل کی سطح تک محدود ہے، کیونکہ آپ صرف سطح کی تحقیقات کر سکتے ہیں۔ ایس ٹی ایم کی ایک اور خرابی یہ ہے کہ یہ صرف اس صورت میں لاگو ہوتا ہے جب انٹرفیسیل پرت چل رہی ہو۔ (سالڈ اسٹیٹ) این ایم آر کا استعمال انٹرفیسیل پرت میں ساخت، مختصر رینج کی ترتیب اور حرکیات کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ حرکیات کا مطالعہ ٹائم اسکیل کی ایک وسیع رینج پر کیا جا سکتا ہے، جو بین سالماتی تعاملات، کیمیائی رد عمل اور نقل و حمل کے مظاہر کا تجزیہ کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ حوالہ جات نینو پارٹیکلز