Sessile drop technique
مواد کی سائنس میں، سیسائل ڈراپ تکنیک ایک ایسا طریقہ ہے جو ٹھوس سطح کی توانائیوں کی خصوصیت کے لیے استعمال ہوتا ہے، اور بعض صورتوں میں، مائع سطح کی توانائیوں کے پہلو۔ طریقہ کار کی بنیادی بنیاد یہ ہے کہ مائع کی ایک بوند کو معروف سطح کی توانائی اور رابطے کے زاویے کے ساتھ رکھ کر ٹھوس سبسٹریٹ کی سطح کی توانائی کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے تجربات کے لیے استعمال ہونے والے مائع کو پروب مائع کہا جاتا ہے، اور کئی مختلف پروب مائعوں کا استعمال ضروری ہے۔ پروب مائع سطح کی توانائی کو جول فی مربع میٹر کی اکائیوں میں ماپا جاتا ہے، جو مائع کے معاملے میں سطح کے تناؤ کے برابر ہے، جسے نیوٹن فی میٹر میں ماپا جاتا ہے۔ کسی مائع کی مجموعی سطح کا تناؤ/توانائی ٹینسومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے یا لاکٹ ڈراپ طریقہ اور زیادہ سے زیادہ بلبلے کے دباؤ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے مختلف طریقوں سے حاصل کی جا سکتی ہے۔ پروب مائع اور ٹھوس سطح کے انٹرفیس پر انٹرفیس تناؤ کو اضافی طور پر مختلف قسم کی بین سالماتی قوتوں کے نتیجے کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ اس طرح، سطح کی توانائیوں کو ان کے سبب بننے والے مختلف تعاملات کے مطابق تقسیم کیا جا سکتا ہے، جیسے کہ منتشر ہونے کی وجہ سے سطح کی توانائی (جیسے۔ وان ڈیر والز قوتیں) اور دیگر تعاملات (مثال کے طور پر۔ ہائیڈروجن بانڈنگ، قطبی تعاملات، ایسڈ بیس تعاملات، وغیرہ)۔ سیسائل ڈراپ تکنیک کے لیے اکثر ایسے مائعوں کا استعمال مفید ہوتا ہے جو ان میں سے کچھ تعاملات کے قابل نہیں ہوتے ہیں (ٹیبل 1 دیکھیں)۔ مثال کے طور پر، تمام سیدھے الکینوں کے سطحی تناؤ کو مکمل طور پر منتشر کہا جاتا ہے، اور دیگر تمام اجزاء صفر ہوتے ہیں۔ یہ الجبرائی طور پر مفید ہے، کیونکہ یہ بعض صورتوں میں متغیر کو ختم کرتا ہے اور ان مائعوں کو جانچ کے لیے ضروری مواد بناتا ہے۔ ٹھوس اور مائع دونوں کے لیے مجموعی سطح کی توانائی کو روایتی طور پر محض زیر غور اجزاء کا مجموعہ سمجھا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، سطح کی توانائی کی ذیلی تقسیم کو منتشر تعاملات اور قطبی تعاملات کی شراکت میں بیان کرنے والی مساوات یہ ہوگی جہاں σS ٹھوس کی کل سطح کی توانائی ہے، σSD اور σSP بالترتیب ٹھوس سطح کی توانائی کے منتشر اور قطبی اجزاء ہیں، σL مائع کی کل سطح کا تناؤ/سطح کی توانائی ہے، اور σLD اور σLP بالترتیب سطح کے تناؤ کے منتشر اور قطبی اجزاء ہیں۔ ٹینسومیٹر اور لاکٹ ڈراپ تکنیک کے علاوہ، سیسائل ڈراپ تکنیک کو بعض صورتوں میں مائع کی معلوم کل سطحی توانائی کو اس کے اجزاء میں الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک حوالہ ٹھوس سطح کے تعارف کے ساتھ مذکورہ خیال کو الٹ کر کیا جاتا ہے جس کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ قطبی تعاملات کے قابل نہیں ہے، جیسے کہ پولی ٹیٹرافلوورویتھیلین (پی ٹی ایف ای)۔ رابطہ زاویہ رابطے کے زاویے کو مائع/ٹھوس انٹرفیس اور مائع/ہوا انٹرفیس کے چوراہے سے بنے زاویے کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ اسے متبادل طور پر ٹھوس نمونے کی سطح اور بوند کے کنارے پر بوند کی انڈاکار شکل کے ٹینجینٹ کے درمیان کے زاویے کے طور پر بیان کیا جا سکتا ہے۔ اعلی رابطہ زاویہ کم ٹھوس سطح کی توانائی یا کیمیائی وابستگی کی نشاندہی کرتا ہے۔ اسے لو ڈگری آف ویٹنگ بھی کہا جاتا ہے۔ کم رابطہ زاویہ اعلی ٹھوس سطح کی توانائی یا کیمیائی وابستگی کی نشاندہی کرتا ہے، اور زیادہ یا کبھی کبھی مکمل حد تک گیلا ہونے کی نشاندہی کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، صفر ڈگری کا رابطہ زاویہ اس وقت پیدا ہوتا ہے جب بوند چپٹے گڑھے میں بدل جاتی ہے ؛ اسے مکمل گیلا پن کہا جاتا ہے۔ کانٹیکٹ اینگل گونیومیٹر طریقہ کی پیمائش سیسائل ڈراپ کے کانٹیکٹ اینگل کی پیمائش کا سب سے آسان طریقہ کانٹیکٹ اینگل گونیومیٹر کے ساتھ ہے، جو صارف کو کانٹیکٹ اینگل کی بصری پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ایک بوند ایک سرنج کے ذریعے جمع کی جاتی ہے جو نمونے کی سطح کے اوپر رکھی جاتی ہے، اور ایک ہائی ریزولوشن کیمرا پروفائل یا سائیڈ ویو سے تصویر کو پکڑتا ہے۔ اس کے بعد تصویر کا تجزیہ یا تو آنکھ کے ذریعے (پروٹریکٹر کے ساتھ) کیا جا سکتا ہے یا اکثر تصویری تجزیہ سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے۔ اس قسم کی پیمائش کو جامد رابطہ زاویے کی پیمائش کہا جاتا ہے۔ رابطہ زاویہ نہ صرف سطح کی کیمسٹری سے بلکہ سطح کی کھردری سے بھی متاثر ہوتا ہے۔ ینگ مساوات، جو رابطے کے زاویے کی بنیاد ہے، ایک یکساں سطح کو فرض کرتی ہے جس کی سطح کی کھردری نہیں ہوتی ہے۔ اگر سطح کی کھردری موجود ہو تو بوند وینزل حالت (یکساں گیلاپن)، کیسی-بیکسٹر حالت (متنوع گیلاپن) یا درمیانی حالت میں ہو سکتی ہے۔ سطح کی کھردری سطح کی کیمسٹری کی وجہ سے گیلا ہونے کے رویے کو بڑھاتا ہے۔ کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس کی پیمائش کرنے کے لیے، سیسائل بوند کو حجم میں بتدریج بڑھایا جا سکتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ ممکنہ رابطے کے زاویے کو آگے بڑھنے والے رابطے کے زاویے کے طور پر جانا جاتا ہے۔ گھٹتے ہوئے رابطے کے زاویے کو بوند سے حجم کو ہٹا کر ماپا جا سکتا ہے جب تک کہ گیلا نہ ہو جائے۔ کم از کم ممکنہ رابطے کے زاویے کو کم ہوتے ہوئے رابطے کے زاویے کے طور پر جانا جاتا ہے۔ کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس آگے بڑھنے اور کم ہونے والے کانٹیکٹ اینگل کے درمیان فرق ہے۔ فوائد اور نقصانات اس طریقہ کار کا فائدہ، اس کی نسبتا سیدھی نوعیت کے علاوہ، یہ حقیقت ہے کہ کافی بڑی ٹھوس سطح کے ساتھ، متفرقیت کا تعین کرنے کے لیے نمونے پر مختلف مقامات پر متعدد بوندوں کو جمع کیا جا سکتا ہے۔ رابطہ زاویے کی مخصوص اقدار کی تولید سطح کی توانائی کی خصوصیات کی متنوعیت کی عکاسی کرے گی۔ اس کے برعکس، نقصان یہ ہے کہ اگر نمونہ صرف ایک بوند کے لیے کافی بڑا ہے، تو متفرقیت کا تعین کرنا مشکل ہوگا، یا اس کے نتیجے میں یکسانیت کو فرض کرنا مشکل ہوگا۔ یہ خاص طور پر درست ہے کیونکہ روایتی، تجارتی طور پر دستیاب گونیومیٹر اسٹیج کے مقابلے میں سیٹ اپ کیمرے/بیک لائٹ کو گھومتے نہیں ہیں، اور اس طرح صرف دو نکات پر رابطے کا زاویہ دکھا سکتے ہیں: بوند کا دائیں اور بائیں کنارے۔ اس کے علاوہ، اس پیمائش میں اس کی موروثی ساپیکشیت کی وجہ سے رکاوٹ آتی ہے، کیونکہ لائنوں کی جگہ کا تعین یا تو صارف تصاویر کو دیکھ کر یا امیج اینالیسس سافٹ ویئر کی لائنوں کی تعریف سے ہوتا ہے۔ ولہیلمی طریقہ رابطہ زاویے کی پیمائش کے لیے ایک متبادل طریقہ ولہیلمی طریقہ ہے، جو کسی قوت کی پیمائش کے لیے کسی قسم کے حساس قوت میٹر کو استعمال کرتا ہے جسے رابطہ زاویے کی قدر میں ترجمہ کیا جا سکتا ہے۔ اس طریقہ کار میں، ٹھوس کا ایک چھوٹا سا پلیٹ کی شکل کا نمونہ، جو ایک فورس میٹر کے بازو سے منسلک ہوتا ہے، کو پروب مائع کے تالاب میں عمودی طور پر ڈوبا جاتا ہے (حقیقت میں، ایک اسٹیشنری فورس میٹر کے ڈیزائن میں نمونہ کو نیچے لانے کے بجائے مائع کو اوپر لایا جاتا ہے)، اور مائع کے ذریعہ نمونے پر لگائی جانے والی قوت کو فورس میٹر کے ذریعے ماپا جاتا ہے۔ اس قوت کا تعلق رابطہ کے زاویے سے مندرجہ ذیل مساوات سے ہے: جہاں F قوت میٹر کے ذریعے ناپی جانے والی کل قوت ہے، Fb مائع کو ہٹانے والے ٹھوس نمونے کی وجہ سے بہاؤ کی قوت ہے، I گیلی ہوئی لمبائی ہے، اور σ مائع کا معروف سطح کا تناؤ ہے۔ فوائد اور نقصانات اس طریقہ کار کا فائدہ یہ ہے کہ یہ کافی حد تک معروضی ہے اور پیمائش سے ڈیٹا حاصل ہوتا ہے جو فطری طور پر گیلی لمبائی پر اوسط ہوتا ہے۔ اگرچہ اس سے متفرقیت کا تعین کرنے میں مدد نہیں ملتی ہے، لیکن یہ خود بخود زیادہ درست اوسط قدر دیتا ہے۔ اس کے نقصانات، گونیومیٹر طریقہ کار سے زیادہ پیچیدہ ہونے کے علاوہ، اس حقیقت میں شامل ہیں کہ مناسب سائز کا نمونہ زیر آب سمت میں یکساں کراس سیکشن کے ساتھ تیار کیا جانا چاہیے، اور گیلی ہوئی لمبائی کو کچھ درستگی کے ساتھ ماپا جانا چاہیے۔ اس کے علاوہ، یہ طریقہ صرف اس صورت میں مناسب ہے جب نمونے کے دونوں اطراف ایک جیسے ہوں، بصورت دیگر ماپا گیا ڈیٹا دو مکمل طور پر مختلف تعاملات کا نتیجہ ہوگا۔ سختی سے بات کرتے ہوئے، یہ سیسائل ڈراپ تکنیک نہیں ہے، کیونکہ ہم ایک بوند کے بجائے ایک چھوٹا سا زیر آب پول استعمال کر رہے ہیں۔ تاہم، مندرجہ ذیل حصوں میں بیان کردہ حسابات، جو سطح کی توانائی سے سیسائل ڈراپ کانٹیکٹ اینگل کے تعلق کے لیے اخذ کیے گئے تھے، بالکل اسی طرح لاگو ہوتے ہیں۔ سطح کی توانائی کا تعین جبکہ سطح کی توانائی کو روایتی طور پر کسی دی گئی سطح کے رقبے کی اکائی کی تعمیر کے لیے درکار کام کے طور پر بیان کیا جاتا ہے، جب سیسائل ڈراپ تکنیک کے ذریعے اس کی پیمائش کی بات آتی ہے، تو سطح کی توانائی کی اچھی طرح سے وضاحت نہیں کی جاتی ہے۔ سیسائل ڈراپ تکنیک کے ذریعے حاصل کردہ اقدار کا انحصار نہ صرف زیر بحث ٹھوس نمونے پر ہوتا ہے، بلکہ یکساں طور پر استعمال ہونے والے پروب مائع کی خصوصیات کے ساتھ ساتھ ریاضیاتی طور پر پیرامیٹرز کو ایک دوسرے سے متعلق مخصوص نظریہ پر بھی ہوتا ہے۔ اس طرح کے متعدد نظریات مختلف محققین نے تیار کیے ہیں۔ یہ طریقے کئی لحاظ سے مختلف ہیں، جیسے مشتق اور روایت، لیکن سب سے اہم بات یہ ہے کہ وہ اجزاء یا پیرامیٹرز کی تعداد میں مختلف ہیں جن کا وہ تجزیہ کرنے کے لیے لیس ہیں۔ کم اجزاء پر مشتمل آسان طریقے سطح کی توانائی کو ایک نمبر میں ملا کر نظام کو آسان بناتے ہیں، جبکہ سطح کی توانائی کے مختلف اجزاء کے درمیان فرق کرنے کے لیے زیادہ اجزاء کے ساتھ زیادہ سخت طریقے اخذ کیے جاتے ہیں۔ ایک بار پھر، ٹھوسوں اور مائعوں کی کل سطحی توانائی مختلف قسم کے سالماتی تعاملات پر منحصر ہوتی ہے، جیسے کہ منتشر (وین ڈیر والز)، قطبی، اور تیزاب/بیس تعاملات، اور ان آزاد اجزاء کا مجموعہ سمجھا جاتا ہے۔ کچھ نظریات دوسرے نظریات کے مقابلے میں ان میں سے زیادہ مظاہر کا محاسبہ کرتے ہیں۔ یہ فیصلہ کرتے وقت کہ کون سا طریقہ تجربے کے لیے موزوں ہے، ان فرقوں پر غور کیا جانا چاہیے۔ مندرجہ ذیل کچھ عام طور پر استعمال ہونے والے ایسے نظریات ہیں۔ ایک جزو کے نظریات زسمین کا نظریہ زسمین کا نظریہ سب سے آسان عام طور پر استعمال ہونے والا نظریہ ہے، کیونکہ یہ ایک جزو کا نظریہ ہے، اور غیر قطبی سطحوں کے لیے بہترین استعمال ہوتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ پولیمر کی وہ سطحیں جن کا گرمی کے علاج، کورونا کے علاج، پلازما کی صفائی، یا پولیمر جن میں ہیٹروآٹم ہوتے ہیں، اس مخصوص نظریہ کو قبول نہیں کرتے ہیں، کیونکہ وہ کم از کم کسی حد تک قطبی ہوتے ہیں۔ زسمان کا نظریہ عملی طور پر کم توانائیوں والی سطحوں کے لیے بھی زیادہ مفید ثابت ہوتا ہے۔ زسمان تھیوری صرف سطح کی توانائی کو اس طرح بیان کرتی ہے کہ وہ سب سے زیادہ سطح کی توانائی مائع کی سطح کی توانائی کے برابر ہے جو ٹھوس کو مکمل طور پر گیلا کرتی ہے۔ یعنی بوند جتنا ممکن ہو منتشر ہو جائے گی، یعنی۔ اس مائع اور کم سطح کی توانائیوں والے کسی بھی مائع کے لیے سطح کو مکمل طور پر گیلا کرنا، لیکن زیادہ سطح کی توانائیوں والے مائعوں کے لیے نہیں۔ چونکہ یہ پروب مائع فرضی طور پر کوئی بھی مائع ہو سکتا ہے، جس میں ایک خیالی مائع بھی شامل ہے، اس لیے زسمان طریقہ کار کے ذریعے سطح کی توانائی کا تعین کرنے کا بہترین طریقہ یہ ہے کہ زیر بحث ٹھوس سطح پر کئی پروب مائعوں کے لیے رابطے کے زاویوں کے ڈیٹا پوائنٹس حاصل کیے جائیں، اور پھر اس زاویہ کی کوسائن کو پروب مائع کی معلوم سطح کی توانائی کے خلاف پلاٹ کیا جائے۔ زسمان پلاٹ کی تعمیر سے، کوئی بھی سب سے زیادہ مائع سطح کی توانائی، حقیقی یا فرضی، کو خلاصہ کر سکتا ہے، جس کے نتیجے میں صفر ڈگری کے رابطے کے زاویے کے ساتھ نمونے کو مکمل طور پر گیلا کیا جا سکے گا۔ درستگی/درستگی لائن گتانک (شکل 5) سے پتہ چلتا ہے کہ یہ کافی حد تک درست نتیجہ ہے، تاہم یہ صرف ان مخصوص مائعوں کے ساتھ اس مخصوص ٹھوس کی جوڑی کے معاملے میں ہے۔ دوسرے معاملات میں، فٹ اتنا اچھا نہیں ہو سکتا ہے (اس طرح کا معاملہ ہے اگر ہم پولی تھیلین کو پولی (میتھائل میتھاکریلیٹ) سے تبدیل کرتے ہیں، جس میں پلاٹ کا لائن گتانک مائع کی ایک ہی فہرست کا استعمال کرتے ہوئے نمایاں طور پر کم ہوگا)۔ یہ خامی اس حقیقت کا نتیجہ ہے کہ زسمان نظریہ سطح کی توانائی کو ایک واحد پیرامیٹر کے طور پر پیش کرتا ہے، اس حقیقت کا حساب لگانے کے بجائے کہ، مثال کے طور پر، قطبی تعاملات منتشر ہونے والوں کے مقابلے میں بہت زیادہ مضبوط ہوتے ہیں، اور اس طرح جس حد تک ایک دوسرے کے مقابلے میں ہو رہا ہے وہ ضروری حسابات کو بہت زیادہ متاثر کرتا ہے۔ اس طرح، یہ ایک سادہ لیکن خاص طور پر مضبوط نظریہ نہیں ہے۔ چونکہ اس طریقہ کار کی بنیاد مائع کی فرضی خصوصیات کا تعین کرنا ہے، اس لیے نتیجہ کی درستگی کا انحصار اس درستگی پر ہوتا ہے جس کے لیے پروب مائع کی سطح کی توانائی کی اقدار معلوم ہوتی ہیں۔ اوونس/وینڈٹ تھیوری (ڈی کے اوونس اور آر سی وینڈٹ کے بعد) سطح کی توانائی کو دو اجزاء میں تقسیم کرتی ہے: منتشر تعاملات کی وجہ سے سطح کی توانائی اور قطبی تعاملات کی وجہ سے سطح کی توانائی۔ یہ نظریہ ینگ کے تعلق کے امتزاج سے اخذ کیا گیا ہے، جو رابطے کے زاویے کو ٹھوس اور مائع کی سطح کی توانائیوں اور انٹرفیس تناؤ سے جوڑتا ہے، اور گڈز مساوات (آر جے کے بعد)۔ اچھا)، جو انٹرفیس تناؤ کو سطح کی توانائی کے قطبی اور منتشر اجزاء سے متعلق کرتا ہے۔ نتیجہ خیز مساوات یہ ہے کہ نوٹ کریں کہ اس مساوات میں y = mx + b کی شکل ہے، اس طرح، ٹھوس کی سطح کی توانائی کے قطبی اور منتشر اجزاء کا تعین نتیجے میں گراف کی ڈھلوان اور مداخلت سے ہوتا ہے۔ یقینا، اس مقام پر مسئلہ یہ ہے کہ اس گراف کو بنانے کے لیے، پروب مائع کی سطحی توانائی کو جاننا کافی نہیں ہے، کیونکہ یہ خاص طور پر جاننا ضروری ہے کہ یہ اپنے قطبی اور منتشر اجزاء میں بھی کیسے ٹوٹ جاتا ہے۔ ایسا کرنے کے لیے، پی ٹی ایف ای جیسے قطبی تعاملات کے قابل نہ ہونے والے معیاری حوالہ ٹھوس کے خلاف تحقیقات کے مائع کی جانچ کر کے طریقہ کار کو آسانی سے الٹ دیا جا سکتا ہے۔ اگر پروب مائع کے سیسائل ڈراپ کا رابطہ زاویہ پی ٹی ایف ای کی سطح پر ماپا جاتا ہے جس میں اصول مساوات کم ہو جاتی ہے۔ چونکہ مائع کا کل سطح کا تناؤ پہلے ہی معلوم ہے، اس لیے یہ مساوات منتشر جزو کا تعین کرتی ہے، اور کل اور منتشر اجزاء کے درمیان فرق قطبی جزو دیتا ہے۔ درستگی/درستگی اس طریقہ کار کی درستگی اور درستگی کو بڑی حد تک مناسب مائع/ٹھوس امتزاج کے نتائج کے اعتماد کی سطح سے تقویت ملتی ہے (جیسا کہ دیکھا گیا ہے، مثال کے طور پر، شکل 6 میں)۔ اوونز/وینڈٹ تھیوری عام طور پر کم چارج اور اعتدال پسند قطعیت والی سطحوں پر لاگو ہوتی ہے۔ کچھ اچھی مثالیں پولیمر ہیں جن میں ہیٹروآٹم ہوتے ہیں، جیسے پی وی سی، پولی یوریتھینس، پولیامائڈز، پالئیسٹرز، پولی کریلیٹس، اور پولی کاربونیٹس۔ فاکس تھیوری فاکس تھیوری (ایف ایم فاکس کے بعد) اوونز/وینڈ تھیوری سے قدرے مختلف انداز میں اخذ کی گئی ہے، حالانکہ فاکس تھیوری کی اصول مساوات ریاضیاتی طور پر اوونز اور وینڈ کے مساوی ہے: نوٹ کریں کہ مساوات کے دونوں اطراف کو تقسیم کرنے سے اوونز/وینڈ اصول مساوات حاصل ہوتی ہے۔ اس طرح، سطحی توانائی کے اجزاء کے مناسب تعین کے اختیارات میں سے ایک ایک ہی ہے۔ اس طریقہ کار کے علاوہ، یہ بھی ممکن ہے کہ آسانی سے ایسی مائعوں کا استعمال کرتے ہوئے ٹیسٹ کیے جائیں جن کی سطح کی توانائیاں قطبی اجزاء کے بغیر ہوں، اور پھر ایسی مائع جن میں قطبی اور منتشر دونوں اجزاء ہوں، اور پھر مساوات کو لکیری بنائیں (ٹیبل 1 دیکھیں)۔ سب سے پہلے، کوئی سوال میں موجود ٹھوس اور صفر کے قطبی اجزاء کے ساتھ مائع کے لیے معیاری سیسائل ڈراپ کانٹیکٹ اینگل کی پیمائش انجام دیتا ہے (؛) دوسرا مرحلہ دوسرے پروب مائع کا استعمال کرنا ہے جس میں اس کی سطح کی توانائی کے لیے منتشر اور قطبی جزو دونوں ہوں، اور پھر نامعلوم کو الجبرائی طور پر حل کریں۔ فوکس تھیوری میں عام طور پر صرف دو پروب مائعوں کے استعمال کی ضرورت ہوتی ہے، جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، اور تجویز کردہ ڈائیوڈومیتھین ہیں، جن میں اس کی سالماتی ہم آہنگی کی وجہ سے کوئی قطبی جزو نہیں ہونا چاہیے، اور پانی، جو عام طور پر ایک بہت ہی قطبی مائع کے طور پر جانا جاتا ہے۔ درستگی/درستگی اگرچہ بنیادی مساوات بنیادی طور پر اوونز اور وینڈٹ سے ملتی جلتی ہے، لیکن بڑے معنوں میں فوکس تھیوری کے استعمال قدرے مختلف ہیں۔ کیونکہ یہ اوونز/وینڈٹ کے مقابلے میں مختلف اصولوں سے ماخوذ ہے، باقی معلومات جن سے فوکس تھیوری کا تعلق ہے وہ چپکنے سے متعلق ہے۔ اس طرح، یہ ان حالات پر زیادہ لاگو ہوتا ہے جہاں چپکنے والی ہوتی ہے، اور اعلی سطح کی توانائیوں سے نمٹنے کے دوران عام طور پر اوونز/وینڈ تھیوری سے بہتر کام کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، ایک توسیعی فوکس تھیوری ہے، جس کی جڑیں انہی اصولوں پر ہیں، لیکن کل سطح کی توانائی کو دو اجزاء کے بجائے تین کے مجموعے میں تقسیم کرتی ہے: منتشر تعاملات، قطبی تعاملات، اور ہائیڈروجن بانڈنگ کی وجہ سے سطح کی توانائی۔ وو نظریہ (سوہینگ وو کے بعد) بھی بنیادی طور پر اوونز/وینڈٹ اور فوکس کے نظریات سے ملتا جلتا ہے، اس میں یہ سطح کی توانائی کو قطبی اور منتشر جزو میں تقسیم کرتا ہے۔ بنیادی فرق یہ ہے کہ وو معلوم سطح کے تناؤ کے ہندسی ذرائع کے بجائے ہم آہنگ ذرائع استعمال کرتا ہے، اور اس کے بعد زیادہ سخت ریاضی کا استعمال کیا جاتا ہے۔ درستگی/درستگی وو نظریہ دیگر دو اجزاء کے نظریات کے مقابلے میں زیادہ درست نتائج فراہم کرتا ہے، خاص طور پر اعلی سطح کی توانائیوں کے لیے۔ تاہم، یہ ایک پیچیدگی کا شکار ہے: اس میں شامل ریاضی کی وجہ سے، وو نظریہ ہر جزو کے لیے دو نتائج دیتا ہے، ایک حقیقی نتیجہ ہے، اور ایک محض ریاضی کا نتیجہ ہے۔ اس مقام پر چیلنج تشریح میں مضمر ہے جو کہ حقیقی نتیجہ ہے۔ بعض اوقات یہ اتنا ہی آسان ہوتا ہے جتنا کہ اس نتیجے کو ختم کرنا جو کوئی جسمانی معنی نہیں رکھتا (ایک منفی سطح کی توانائی) یا وہ نتیجہ جو واضح طور پر غلط ہے اس وجہ سے کہ اس کی شدت کے بہت سے آرڈر اس سے بڑے یا چھوٹے ہونے چاہئیں۔ بعض اوقات تشریح زیادہ مشکل ہوتی ہے۔ شولٹز نظریہ (ڈی۔ ایل۔ شولٹز کے بعد) صرف بہت زیادہ توانائی والے ٹھوس مادوں پر لاگو ہوتا ہے۔ ایک بار پھر، یہ اوونز، وینڈٹ، فوکس اور وو کے نظریات سے ملتا جلتا ہے، لیکن یہ ایسی صورت حال کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جہاں ان نظریات کے لیے درکار روایتی پیمائش ناممکن ہے۔ کافی زیادہ سطح کی توانائی والے ٹھوسوں کی کلاس میں، زیادہ تر مائع صفر ڈگری کے رابطے کے زاویے سے سطح کو مکمل طور پر گیلا کرتے ہیں، اور اس طرح کوئی مفید ڈیٹا اکٹھا نہیں کیا جا سکتا۔ شولٹز تھیوری اور طریقہ کار میں زیر بحث ٹھوس سطح پر پروب مائع کا ایک سیسائل ڈراپ جمع کرنے کا مطالبہ کیا گیا ہے، لیکن یہ سب اس وقت کیا جاتا ہے جب نظام کھلی ہوا میں ہونے کے بجائے کسی اور مائع میں ڈوبا ہوا ہو۔ نتیجے کے طور پر، ارد گرد کے مائع کی وجہ سے زیادہ "ماحولیاتی" دباؤ پروب مائع کی بوند کو سکڑنے کا سبب بنتا ہے تاکہ ایک قابل پیمائش رابطہ زاویہ ہو۔ درستگی/درستگی یہ طریقہ مضبوط ہونے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جہاں دوسرے طریقے خاص طور پر کوئی نتیجہ بھی فراہم نہیں کرتے ہیں۔ اس طرح، یہ ناگزیر ہے، کیونکہ یہ بہت زیادہ سطح کی توانائی کے ٹھوس مادوں پر سیسائل ڈراپ تکنیک کو استعمال کرنے کا واحد طریقہ ہے۔ اس کی سب سے بڑی خرابی یہ حقیقت ہے کہ یہ ریاضی اور تجرباتی دونوں لحاظ سے کہیں زیادہ پیچیدہ ہے۔ شولٹز تھیوری کے لیے بہت سے اور عوامل کا حساب دینا ضروری ہے، کیونکہ اب آس پاس کے مائع کے ساتھ پروب مائع مرحلے کا غیر معمولی تعامل ہوتا ہے۔ تین اجزاء کے نظریات وین اوس کا نظریہ وین اوس کا نظریہ ٹھوس اور مائع کی سطح کی توانائی کو تین اجزاء میں الگ کرتا ہے۔ اس میں پہلے کی طرح منتشر سطح کی توانائی شامل ہے، اور قطبی جزو کو دو مزید مخصوص اجزاء کے مجموعے کے طور پر ذیلی تقسیم کرتا ہے: تیزابیت کے تعاملات کی وجہ سے سطح کی توانائی () اور بنیادی تعاملات کی وجہ سے ()۔ تیزاب کا جزو نظریاتی طور پر کسی دوسری سطح کے ساتھ قطبی تعاملات کے لیے سطح کے رجحان کو بیان کرتا ہے جو الیکٹرانوں کا عطیہ دے کر بنیادی طور پر کام کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ اس کے برعکس، سطح کی توانائی کا بنیادی جزو کسی سطح کے دوسری سطح کے ساتھ قطبی تعاملات کے رجحان کو بیان کرتا ہے جو الیکٹرانوں کو قبول کرکے تیزابیت کا کام کرتا ہے۔ اس نظریہ کے لیے بنیادی مساوات یہ ہے کہ پھر، اس نظریہ سے نمٹنے کا بہترین طریقہ، دو اجزاء کے نظریات کی طرح، کم از کم تین مائعوں کا استعمال کرنا ہے (اعداد و شمار کے مقاصد کے لیے مزید نتائج حاصل کرنے کے لیے زیادہ استعمال کیا جا سکتا ہے) ایک جس میں اس کی سطحی توانائی میں صرف ایک منتشر جزو () ہو، ایک جس میں صرف ایک منتشر اور ایک تیزابیت یا بنیادی جزو () ہو، اور آخر میں یا تو ایک منتشر اور بنیادی یا تیزابیت والے جزو (جو بھی دوسرے پروب مائع میں () نہ ہو) والا مائع ہو، یا تینوں اجزاء () والا مائع ہو اور نتائج کو لکیری بنانا ہو۔ یہ قدرتی طور پر دیگر نظریات کے مقابلے میں زیادہ مضبوط ہے، خاص طور پر ان صورتوں میں جہاں قطبی سطح کی توانائی کے تیزاب اور بنیادی اجزاء کے درمیان بہت زیادہ عدم توازن ہوتا ہے۔ وین او ایس ایس تھیوری غیر نامیاتی، نامیاتی دھاتیں، اور آئنوں پر مشتمل سطح کی سطح کی توانائیوں کی جانچ کے لیے سب سے زیادہ موزوں ہے۔ وین او ایس ایس تھیوری کو لاگو کرنے میں سب سے اہم مشکل یہ حقیقت ہے کہ حوالہ ٹھوسوں کے ایک سیٹ کے حوالے سے زیادہ معاہدہ نہیں ہے جو ممکنہ تحقیقات مائعوں کے تیزاب اور بنیادی اجزاء کی خصوصیت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم کچھ ایسے مائع ہوتے ہیں جن پر عام طور پر اتفاق کیا جاتا ہے کہ ان کی سطح کی توانائیوں میں معلوم منتشر/تیزاب/بنیادی اجزاء ہوتے ہیں۔ ان میں سے دو جدول 1 میں درج ہیں۔ عام پروب مائعوں کی فہرست ممکنہ مسائل سطح پر فعال عناصر جیسے آکسیجن اور سلفر کی موجودگی کا اس تکنیک سے حاصل ہونے والی پیمائش پر بڑا اثر پڑے گا۔ سطح پر فعال عناصر مائع کے بڑے حصے کے مقابلے میں سطح پر بڑے ارتکاز میں موجود ہوں گے، جس کا مطلب ہے کہ ان عناصر کی کل سطح کو احتیاط سے بہت کم سطح تک کنٹرول کیا جانا چاہیے۔ مثال کے طور پر، مائع لوہے میں صرف 50 پی پی ایم سلفر کی موجودگی سطح کے تناؤ کو تقریبا 20 فیصد تک کم کر دے گی۔ عملی ایپلی کیشنز سیسائل ڈراپ تکنیک میں میٹریل انجینئرنگ اور سیدھی خصوصیت دونوں کے لیے مختلف ایپلی کیشنز ہیں۔ عام طور پر، یہ حوالہ ٹھوسوں کے استعمال کے ذریعے مائعوں کی سطح کے تناؤ کا تعین کرنے میں مفید ہے، اسی طرح کی تکنیک کیپٹو ببل طریقہ ہے۔ مختلف دیگر مخصوص ایپلی کیشنز ہیں جنہیں مندرجہ بالا نظریات میں سے کس کے حالات پر لاگو ہونے کا زیادہ امکان ہے اس کے مطابق تقسیم کیا جا سکتا ہے: زسمان تھیوری زیادہ تر کم توانائی کی سطحوں کے لیے استعمال ہوتی ہے اور صرف کل سطح کی توانائی کی خصوصیت رکھتی ہے۔ اس طرح، یہ شاید ان صورتوں میں سب سے زیادہ مفید ہے جو سطحوں کی روایتی تعریف کو یاد کرتے ہیں، مثال کے طور پر اگر کوئی کیمیائی انجینئر جاننا چاہتا ہے کہ سطح بنانے سے وابستہ توانائی کیا ہے۔ یہ ان صورتوں میں بھی مفید ہو سکتا ہے جہاں سطحی توانائی کا ٹھوس پر استعمال ہونے والی سپیکٹروسکوپک تکنیک پر کچھ اثر پڑتا ہے۔ دو اجزاء کے نظریات زیادہ تر ممکنہ طور پر مائعوں اور ٹھوسوں کے عملی تعاملات کے بارے میں میٹریل انجینئرنگ کے سوالات پر لاگو ہوں گے۔ فوکس کا نظریہ، چونکہ یہ اعلی توانائی والی ٹھوس سطحوں کے لیے زیادہ موزوں ہے، اور چونکہ اس کی زیادہ تر جڑیں چپکنے کے بارے میں نظریات میں ہیں، ممکنہ طور پر تعاملات کی خصوصیت کے لیے موزوں ہوگا جہاں ٹھوس اور مائع ایک دوسرے کے لیے زیادہ وابستگی رکھتے ہیں، جیسے، منطقی طور پر کافی، چپکنے والی اور چپکنے والی کوٹنگز۔ اوونز/وینڈٹ تھیوری، جو کم توانائی والی ٹھوس سطحوں سے متعلق ہے، ان تعاملات کی خصوصیت میں مددگار ثابت ہوگی جہاں ٹھوس اور مائع ایک دوسرے کے لیے مضبوط وابستگی نہیں رکھتے ہیں-مثال کے طور پر، واٹر پروفنگ کی تاثیر۔ پولی یوریتھینس اور پی وی سی واٹر پروف پلاسٹک کی اچھی مثالیں ہیں۔ شولٹز تھیوری کا بہترین استعمال بہت زیادہ توانائی والی سطحوں کی خصوصیت کے لیے کیا جاتا ہے جن کے لیے دیگر نظریات غیر موثر ہیں، جس کی سب سے اہم مثال ننگی دھاتیں ہیں۔ وین او ایس ایس تھیوری ان صورتوں کے لیے سب سے زیادہ موزوں ہے جن میں تیزاب/بیس کا تعامل ایک اہم غور ہے۔ مثالوں میں روغن، دواسازی اور کاغذ شامل ہیں۔ خاص طور پر، قابل ذکر مثالوں میں پرنٹنگ کے باقاعدہ مقصد کے لیے استعمال ہونے والا کاغذ، اور لیٹمس کاغذ کا زیادہ مخصوص کیس، جو خود تیزابیت اور بنیادی حیثیت کی خصوصیت کے لیے استعمال ہوتا ہے، دونوں شامل ہیں۔ کونٹیکٹ اینگل ڈو نوئی رنگ میتھڈ گونیومیٹر سرفیس انرجی ولہیلمی پلیٹ رائز ان کور حوالہ جات بیرونی لنکس کانٹیکٹ اینگل میٹریل ٹیسٹنگ سرفیس سائنس شمیزو، آر این، اور ڈیمارکیٹ، این آر (2000) بھی دیکھیں۔ مختلف ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے ٹھوس پولیمر کی سطحی توانائی کی تشخیص۔ جرنل آف اپلائیڈ پولیمر سائنس، 76 (12)، 1831-1845۔