Electrochromism
الیکٹروکرومزم ایک ایسا رجحان ہے جس میں کوئی مواد برقی محرک کے جواب میں رنگ یا اوپیسیٹی میں تبدیلیاں ظاہر کرتا ہے۔ اس طرح، الیکٹروکرومک مواد سے بنی ایک سمارٹ ونڈو بالائے بنفشی، نظر آنے والی یا (قریب) اورکت روشنی کی مخصوص طول موج کو روک سکتی ہے۔ قریب اورکت روشنی کی ترسیل کو کنٹرول کرنے کی صلاحیت عمارت کی توانائی کی کارکردگی میں اضافہ کر سکتی ہے، جس سے موسم گرما میں ٹھنڈا ہونے اور سردیوں میں گرمی کے لیے درکار توانائی کی مقدار کم ہو جاتی ہے۔ چونکہ رنگ کی تبدیلی مستقل ہوتی ہے اور توانائی کو صرف تبدیلی کو اثر انداز کرنے کے لیے استعمال کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، الیکٹروکرومک مواد کا استعمال روشنی اور حرارت کی مقدار کو کنٹرول کرنے کے لیے کیا جاتا ہے جو کسی سطح سے گزرنے کی اجازت دیتا ہے، عام طور پر "سمارٹ ونڈوز"۔ ایک مقبول ایپلی کیشن آٹوموبائل انڈسٹری میں ہے جہاں یہ مختلف روشنی کے حالات میں خود بخود ریئر ویو آئینے کو رنگنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اصول الیکٹروکرومزم کا رجحان کچھ منتقلی دھاتی آکسائڈز میں ہوتا ہے جو الیکٹرانوں اور آئنوں دونوں کو چلاتے ہیں، جیسے ٹونگسٹن ٹرائی آکسائیڈ (WO3)۔ ان آکسائڈز میں آکسیجن کے آکٹاڈرل ڈھانچے ہوتے ہیں جو ایک مرکزی دھاتی ایٹم کو گھیرے ہوئے ہوتے ہیں اور کونوں پر ایک ساتھ جڑے ہوتے ہیں۔ یہ انتظام انفرادی آکٹاڈرل حصوں کے درمیان "سرنگوں" کے ساتھ ایک تین جہتی نینوپورس ڈھانچہ تیار کرتا ہے۔ یہ سرنگیں جداگانہ آئنوں کو مادہ سے گزرنے کی اجازت دیتی ہیں جب وہ برقی میدان سے متحرک ہوتے ہیں۔ اس مقصد کے لیے استعمال ہونے والے عام آئن H + اور Li + ہیں۔ برقی میدان عام طور پر دو چپٹے، شفاف الیکٹروڈ سے متاثر ہوتا ہے جو آئن پر مشتمل تہوں کو سینڈوچ کرتے ہیں۔ جیسا کہ ان الیکٹروڈوں پر وولٹیج لگایا جاتا ہے، دونوں اطراف کے درمیان چارج میں فرق آئنوں کو آکسائڈ میں گھسنے کا سبب بنتا ہے کیونکہ چارج بیلنسنگ الیکٹران الیکٹروڈ کے درمیان بہتے ہیں۔ یہ الیکٹران آکسائڈ میں دھات کے ایٹموں کی ویلینسی کو تبدیل کرتے ہیں، اور ان کے چارج کو کم کرتے ہیں، جیسا کہ ٹونگسٹن ٹرائی آکسائڈ کی مندرجہ ذیل مثال میں ہے: + n (+ e−) → یہ ایک ریڈوکس رد عمل ہے کیونکہ برقی دھات الیکٹروڈ سے الیکٹرانوں کو قبول کرتی ہے، جس سے نصف خلیہ بنتا ہے۔ سختی سے بات کرتے ہوئے، الیکٹروڈ ایک کیمیائی اکائی کے طور پر فلیٹ پلیٹ کے ساتھ ساتھ اس کے ساتھ رابطے میں سیمی کنڈکٹنگ مادہ پر مشتمل ہوتا ہے۔ تاہم، اصطلاح "الیکٹروڈ" اکثر صرف فلیٹ پلیٹ سے مراد ہے، جسے زیادہ خاص طور پر الیکٹروڈ "سبسٹریٹ" کہا جاتا ہے۔ آکسائڈ کی پرت تک پہنچنے والے فوٹون ایک الیکٹران کو دو قریبی دھاتی آئنوں کے درمیان منتقل کرنے کا سبب بن سکتے ہیں۔ فوٹون کے ذریعہ فراہم کردہ توانائی ایک الیکٹران کی حرکت کا سبب بنتی ہے جو بدلے میں فوٹون کے نظری جذب کا سبب بنتی ہے۔ مثال کے طور پر، ٹونگسٹن آکسائڈ میں دو ٹونگسٹن آئنوں a اور b کے لیے درج ذیل عمل ہوتا ہے: + + فوٹوون → + الیکٹروکرومک مواد الیکٹروکرومک مواد، جسے کروموفورز بھی کہا جاتا ہے، جب وولٹیج لگایا جاتا ہے تو سطح کے نظری رنگ یا غیر واضح کو متاثر کرتا ہے۔ دھاتی آکسائڈوں میں، ٹونگسٹن آکسائڈ (ڈبلیو او 3) سب سے زیادہ وسیع پیمانے پر مطالعہ شدہ اور معروف الیکٹروکرومک مواد ہے۔ دیگر میں مولیبڈینم، ٹائٹینیم اور نیوبیئم آکسائڈز شامل ہیں، حالانکہ یہ نظری طور پر کم موثر ہیں۔ وائولوجین نامیاتی مادوں کی ایک کلاس ہے جس کی الیکٹروکرومک ایپلی کیشنز کے لیے گہری تحقیقات کی جا رہی ہیں۔ یہ 4,4′-bipyridine مرکبات ریڈوکس رد عمل کی وجہ سے بے رنگ اور گہرے نیلے رنگ کے درمیان بدلنے والے رنگ کی تبدیلیاں ظاہر کرتے ہیں۔ محققین انہیں گہرے نیلے یا شدید سبز رنگ میں "ٹیون" کر سکتے ہیں۔ نامیاتی مواد کے طور پر، وائولوجینز کو دھات پر مبنی نظاموں کے مقابلے میں الیکٹرانک ایپلی کیشنز کے لیے امید افزا متبادل کے طور پر دیکھا جاتا ہے، جو مہنگے، زہریلے اور ری سائیکل کرنے میں ایک مسئلہ ہوتے ہیں۔ وائولوجین کے ممکنہ فوائد میں ان کے نظری برعکس، رنگ کی کارکردگی، ریڈوکس استحکام، ڈیزائن میں آسانی، اور بڑے علاقے کی تیاری کے لیے پیمانے کی صلاحیت شامل ہیں۔ جینٹیکس کارپوریشن کے ذریعہ فینلیینیڈیمین کے ساتھ وائولوجینز کا استعمال کیا گیا ہے، جس نے بوئنگ 787 طیاروں میں آٹو ڈمنگ ریئر ویو آئینے اور سمارٹ ونڈوز کو تجارتی بنایا ہے۔ چھوٹے ڈیجیٹل ڈسپلے کی تخلیق میں ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (ٹی او او 2، جسے ٹائٹینیا بھی کہا جاتا ہے) کے ساتھ مل کر وائولوجن کا استعمال کیا گیا ہے۔ مختلف قسم کے کنڈکٹنگ پولیمر بھی ڈسپلے کے لیے دلچسپی کے حامل ہیں، جن میں پولی پائرول، پی ای ڈی او ٹی، اور پولی نین لائن شامل ہیں۔ ٹونگسٹن آکسائیڈ کی ترکیب ٹونگسٹن آکسائیڈ کی ترکیب کے لیے بہت سے طریقے استعمال کیے گئے ہیں، جن میں کیمیائی بخارات کا جمع ہونا (سی وی ڈی)، سپٹرنگ، تھرمل بخارات، سپرے پائرولیسس (بخارات یا سول جیل سے)، اور ہائیڈروتھرمل ترکیب (مائع سے) شامل ہیں۔ صنعت میں، ٹونگسٹن آکسائڈ کے جمع ہونے کے لیے سپٹررنگ سب سے عام طریقہ ہے۔ مواد کی ترکیب کے لیے، سول جیل کا عمل وسیع پیمانے پر اس کے آسان عمل، کم لاگت اور آسان کنٹرول کے فوائد کی وجہ سے استعمال ہوتا ہے۔ سول جیل کا عمل ٹونگسٹن ٹرائی آکسائیڈ کے سول جیل کے عمل میں، الکحل میں تحلیل کیا جاتا ہے اور پھر اس کے محلول میں صاف کرکے آکسائڈائز کیا جاتا ہے: + → + کی تشکیل الکحل اور کلورین کے رد عمل کے ذریعے کی جاتی ہے جو اس کے نیلے محلول کو حاصل کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے: + → + + → نینو پارٹیکلز کو امونیم ٹونگ اسٹیٹ پیرا پینٹاہائڈریٹ، یا نائٹرک ایسڈ کی بارش کے ذریعے بھی حاصل کیا جا سکتا ہے، آبی حلوں سے تیزابیت کے حالات میں۔ الیکٹروکرومک ونڈوز کا عملی اصول الیکٹروکرومک خصوصیات والی فنکشنل سمارٹ ونڈو کے لیے متعدد تہوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ پہلا اور آخری سلکا () سے بنا ہوا شفاف گلاس ہے، وولٹیج کو لاگو کرنے کے لیے دو الیکٹروڈ کی ضرورت ہوتی ہے، جو بدلے میں آئن اسٹوریج پرت سے آئنوں کو الیکٹرولائٹ کے ذریعے الیکٹروکرومک مواد (یا اس کے برعکس) میں دھکیل دے گا (یا کھینچ لے گا)۔ ہائی وولٹیج (4 V یا اس سے زیادہ) لگانے سے لتیم آئنوں کو الیکٹروکرومک پرت میں دھکیل دیا جائے گا، جس سے الیکٹروکرومک مواد غیر فعال ہو جائے گا۔ ونڈو اب مکمل طور پر شفاف ہے۔ کم وولٹیج (مثال کے طور پر 2.5 V) لگانے سے الیکٹروکرومک پرت میں لی آئنوں کا ارتکاز کم ہو جاتا ہے، اس طرح (N) IR-فعال ٹونگسٹن آکسائیڈ کو چالو کیا جاتا ہے۔ یہ ایکٹیویشن اورکت روشنی کی عکاسی کا سبب بنتا ہے، اس طرح گرین ہاؤس اثر کو کم کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ایئر کنڈیشنگ کے لیے درکار توانائی کی مقدار کم ہو جاتی ہے۔ استعمال شدہ الیکٹروکرومک مواد پر منحصر ہے، سپیکٹرم کے مختلف حصوں کو بلاک کیا جا سکتا ہے، اس طرح یو وی، مرئی اور آئی آر روشنی کو صارف کی مرضی پر آزادانہ طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ ایپلی کیشنز کئی الیکٹروکرومک آلات تیار کیے گئے ہیں۔ الیکٹروکرومزم عام طور پر الیکٹروکرومک ونڈوز یا "سمارٹ گلاس" کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے، اور حال ہی میں کاغذ کے سبسٹریٹ پر الیکٹروکرومک ڈسپلے پیکیجنگ میں مربوط جعل سازی مخالف نظام کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ این آئی او مواد کا جامع الیکٹروکرومک آلات، خاص طور پر سمارٹ ونڈوز کے لیے کاؤنٹر الیکٹروڈ کے طور پر وسیع پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے۔ ICE 3 تیز رفتار ٹرینیں مسافر کے ڈبے اور ڈرائیور کے کیبن کے درمیان الیکٹروکرومک گلاس پینل استعمال کرتی ہیں۔ سٹینڈرڈ موڈ صاف ہے، اور ڈرائیور اسے فروسٹڈ میں تبدیل کر سکتا ہے۔ بوئنگ 787 ڈریم لائنر میں الیکٹروکرومک ونڈوز کا استعمال کیا جاتا ہے، جس سے عملے اور مسافروں کو ونڈوز کی شفافیت کو کنٹرول کرنے اور چمک کو روکنے میں مدد ملتی ہے۔ یہ بھی دیکھیں الیکٹروکرومک ڈیوائسز اسمارٹ گلاس الیکٹرانک پیپر فاسففینالین مزید پڑھنے کے حوالہ جات جینٹ یونیورسٹی میں الیکٹروکرومٹک ڈسپلے پر ٹیوٹوریل (6 جنوری 2012 کو اصل سے آرکائیو کیا گیا) نیشنل رینیوایبل انرجی لیبارٹری میں الیکٹروکرومک ونڈوز کی توانائی کی کارکردگی پر مضمون (21 جولائی 2017 کو اصل سے آرکائیو کیا گیا) یوٹیوب کرومزم بکھرنے، جذب اور تابکاری منتقلی (آپٹکس) پر ٹرانسلوسنٹ سے شفاف میں تبدیل ہونے والے الیکٹروکرومک گلاس کی ویڈیو