Particle deposition
ذرات کا جمع ہونا سطحوں پر ذرات کا بے ساختہ لگاؤ ہے۔ زیر بحث ذرات عام طور پر کولائڈ ذرات ہوتے ہیں، جبکہ اس میں شامل سطحیں ہموار، مڑے ہوئے ہو سکتے ہیں، یا جمع ہونے والے ذرات (مثال کے طور پر ریت کے دانے) کے مقابلے میں سائز میں بہت بڑے ذرات کی نمائندگی کر سکتے ہیں۔ جمع کرنے کے عمل کو مناسب ہائیڈروڈائنامک بہاؤ کے حالات اور سازگار ذرہ سطح کے تعاملات سے متحرک کیا جا سکتا ہے۔ جمع ہونے والے ذرات صرف ایک یک پرت تشکیل دے سکتے ہیں جو اضافی ذرہ جمع ہونے کو مزید روکتا ہے، اور اس طرح ایک سطح کو روکنے سے مراد ہے۔ ابتدائی طور پر منسلک ذرات مزید ذرہ جمع کرنے کے لیے بیجوں کے طور پر بھی کام کر سکتے ہیں، جو کہ موٹے ذرہ ذخائر کی تشکیل کا باعث بنتا ہے، اور اس عمل کو سطح کا پکنا یا غلط ہونا کہا جاتا ہے۔ جبکہ جمع کرنے کے عمل عام طور پر ناقابل واپسی ہوتے ہیں، ابتدائی طور پر جمع شدہ ذرات بھی الگ ہو سکتے ہیں۔ مؤخر الذکر عمل کو ذرہ رہائی کے نام سے جانا جاتا ہے اور اکثر مناسب کیمیکلز کے اضافے یا بہاؤ کے حالات میں ترمیم کی وجہ سے شروع ہوتا ہے۔ مائکروجنزم سطحوں پر اسی طرح جمع ہو سکتے ہیں جیسے کولائڈ ذرات۔ جب میکرو مالیکیولز، جیسے پروٹین، پولیمر یا پولی الیکٹرولائٹس سطحوں سے منسلک ہوتے ہیں، تو اس عمل کو ایڈسورپشن کہا جاتا ہے۔ اگرچہ میکرو مالیکیولز کا جذب بڑی حد تک ذرہ جمع سے ملتا جلتا ہے، لیکن میکرو مالیکیولز جذب کے دوران کافی حد تک خراب ہو سکتے ہیں۔ موجودہ مضمون بنیادی طور پر مائعوں سے ذرہ جمع کرنے سے متعلق ہے، لیکن اسی طرح کا عمل اس وقت ہوتا ہے جب گیس مرحلے سے ایروسول یا دھول جمع ہوتی ہے۔ ابتدائی مراحل ایک ذرہ پرسکون حالات میں کسی سطح پر پھیل سکتا ہے، لیکن یہ عمل غیر موثر ہے کیونکہ ایک موٹی کمی کی پرت تیار ہوتی ہے، جس کی وجہ سے جمع ہونے کی رفتار بتدریج کم ہوتی ہے۔ جب ذرہ جمع کرنا موثر ہوتا ہے، تو یہ تقریبا خصوصی طور پر زیر بہاؤ نظام میں آگے بڑھتا ہے۔ ایسے حالات میں، ہائیڈروڈائنامک بہاؤ ذرات کو سطح کے قریب لے جائے گا۔ ایک بار جب کوئی ذرہ سطح کے قریب واقع ہو جاتا ہے، تو یہ خود بخود منسلک ہو جائے گا، جب ذرہ سطح کے تعاملات پرکشش ہوں گے۔ اس صورت حال میں، ایک سازگار جمع کرنے کے حالات کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ جب تعامل بڑے فاصلے پر ناگوار ہوتا ہے، لیکن کم فاصلے پر پرکشش ہوتا ہے، تب بھی جمع ہوگا لیکن اس کی رفتار سست ہو جائے گی۔ ایک یہاں غیر موافق جمع کرنے کے حالات کی طرف اشارہ کرتا ہے۔ جمع کرنے کے عمل کے ابتدائی مراحل کو شرح مساوات کے ساتھ بیان کیا جا سکتا ہے جہاں ؛ جمع شدہ ذرات کی تعداد کی کثافت ہے، وقت، ذرہ نمبر کا ارتکاز، اور جمع کرنے کی شرح گتانک ہے۔ شرح کا گتانک بہاؤ کی رفتار، بہاؤ کی جیومیٹری، اور سبسٹریٹ کے ساتھ جمع ہونے والے ذرہ کی تعامل کی صلاحیت پر منحصر ہوتا ہے۔ بہت سے حالات میں، اس صلاحیت کا تخمینہ پرکشش وین ڈیر والز قوتوں اور پسپا برقی ڈبل پرت قوتوں کی سپرپوزیشن سے لگایا جا سکتا ہے اور اسے ڈی ایل وی او تھیوری کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے۔ جب ذرات کا چارج سبسٹریٹ کی طرح ہی ہوتا ہے، تو نمک کی اعلی سطح پر جمع ہونا سازگار ہوگا، جبکہ نمک کی کم سطح پر یہ ناموافق ہوگا۔ جب ذرات کا چارج سبسٹریٹ کے طور پر مخالف علامت کا ہوتا ہے، تو جمع نمک کی تمام سطحوں کے لیے سازگار ہوتا ہے، اور پرکشش الیکٹروسٹیٹک ڈبل پرت قوتوں کی وجہ سے نمک کی سطح میں کمی کے ساتھ جمع ہونے کی شرح میں ایک چھوٹا سا اضافہ ہوتا ہے۔ جمع کرنے کے عمل کے ابتدائی مراحل ذرہ ہیٹرو ایگریگیشن کے ابتدائی مراحل سے نسبتا ملتے جلتے ہیں، جس میں ایک ذرہ دوسرے سے بہت بڑا ہوتا ہے۔ بلاک کرنا جب ذرات جمع ہوتے ہیں تو ایک دوسرے کو پسپا کرتے ہیں، اس وقت تک جمع ہونا بند ہو جائے گا جب کافی ذرات جمع ہو چکے ہوں گے۔ ایک موقع پر، اس طرح کی سطح کی پرت کسی بھی ایسے ذرات کو پسپا کر دے گی جو اب بھی جمع کرنے کی کوشش کر سکتے ہیں۔ کہا جاتا ہے کہ سطح جمع شدہ ذرات سے سنترپت یا مسدود ہوتی ہے۔ بلاکنگ کے عمل کو درج ذیل مساوات سے بیان کیا جا سکتا ہے جہاں سرفیس بلاکنگ فنکشن ہے۔ جب کوئی جمع شدہ ذرات نہ ہوں، اور۔ جمع شدہ ذرات کی بڑھتی ہوئی تعداد کی کثافت کے ساتھ، بلاکنگ فنکشن کم ہو جاتا ہے۔ سطح اور پر سنترپت ہوتی ہے۔ سب سے آسان بلاکنگ فنکشن ہے اور اسے لینگموائر بلاکنگ فنکشن کہا جاتا ہے، کیونکہ اس کا تعلق لینگموائر آئسوتھرم سے ہے۔ بلاکنگ کے عمل کا بے ترتیب ترتیب جذب (آر ایس اے) ماڈل کے لحاظ سے تفصیل سے مطالعہ کیا گیا ہے۔ کروی ذرات کے جمع ہونے سے متعلق سب سے آسان آر ایس اے ماڈل سرکلر ڈسک کے ناقابل واپسی جذب پر غور کرتا ہے۔ ایک کے بعد ایک ڈسک کو بے ترتیب طور پر سطح پر رکھا جاتا ہے۔ ایک بار ڈسک رکھے جانے کے بعد، یہ اسی جگہ پر چپک جاتی ہے، اور اسے ہٹایا نہیں جا سکتا۔ جب ڈسک جمع کرنے کی کوشش کے نتیجے میں پہلے سے جمع شدہ ڈسک کے ساتھ اوورلیپ ہوتا ہے، تو اس کوشش کو مسترد کر دیا جاتا ہے۔ اس ماڈل کے اندر، سطح ابتدائی طور پر تیزی سے بھری جاتی ہے، لیکن جتنی زیادہ سیچوریشن تک پہنچتی ہے سطح اتنی ہی آہستہ بھری جا رہی ہے۔ آر ایس اے ماڈل کے اندر، سیچوریشن کو جامنگ کہا جاتا ہے۔ سرکلر ڈسک کے لیے، جیمنگ 0.547 کی کوریج پر ہوتی ہے۔ جب جمع ہونے والے ذرات پولی ڈسپرس ہوتے ہیں، تو سطح کی بہت زیادہ کوریج تک پہنچا جا سکتا ہے، کیونکہ چھوٹے ذرات بڑے جمع شدہ ذرات کے درمیان سوراخوں میں جمع ہو سکیں گے۔ دوسری طرف، چھڑی جیسے ذرات بہت کم احاطہ کا باعث بن سکتے ہیں، کیونکہ کچھ غلط ترتیب والی چھڑیاں سطح کے ایک بڑے حصے کو روک سکتی ہیں۔ چونکہ آبی معطلی میں ذرات کے درمیان پسپائی برقی دوہری پرت قوتوں سے پیدا ہوتی ہے، اس لیے نمک کی موجودگی کا سطح کو روکنے پر اہم اثر پڑتا ہے۔ چھوٹے ذرات اور کم نمک کے لیے، پھیلی ہوئی پرت ذرہ سے بہت آگے تک پھیلے گی، اور اس طرح اس کے ارد گرد ایک اخراج زون بنائے گی۔ لہذا، سطح کو آر ایس اے ماڈل کی بنیاد پر توقع سے کہیں زیادہ کم کوریج پر بلاک کیا جائے گا۔ زیادہ نمک پر اور بڑے ذرات کے لیے، یہ اثر کم اہم ہے، اور جمع کو آر ایس اے ماڈل کے ذریعے اچھی طرح بیان کیا جا سکتا ہے۔ پکنا جب جمع ہونے والے ذرات ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، تو وہ ایک ہی وقت میں جمع اور جمع ہوں گے۔ اس صورت حال کے نتیجے میں سطح پر ذرہ مجموعوں سے بنی ایک سوراخ دار پرت بن جائے گی، اور اسے پکنا کہا جاتا ہے۔ اس پرت کی سوراخ داری کا انحصار اس بات پر ہوگا کہ ذرہ جمع کرنے کا عمل تیز ہے یا سست۔ آہستہ جمع ہونا ایک زیادہ کمپیکٹ پرت کی طرف لے جائے گا، جبکہ تیزی سے جمع ہونا زیادہ سوراخ دار پرت کی طرف لے جائے گا۔ پرت کی ساخت جمع کرنے کے عمل کے بعد کے مراحل میں بننے والے مجموعوں کی ساخت سے ملتی جلتی ہوگی۔ تجرباتی تکنیک ذرات کے جمع ہونے کے بعد مختلف تجرباتی تکنیکیں استعمال کی جا سکتی ہیں۔ جمع شدہ ذرات کا براہ راست مشاہدہ آپٹیکل خوردبین، اسکیننگ الیکٹران خوردبین، یا جوہری قوت خوردبین سے ممکن ہے۔ آپٹیکل مائکروسکوپی کا فائدہ یہ ہے کہ ویڈیو تکنیک کے ذریعے حقیقی وقت میں ذرات کے جمع ہونے کی پیروی کی جا سکتی ہے اور تصاویر کی ترتیب کا مقداری تجزیہ کیا جا سکتا ہے۔ دوسری طرف، آپٹیکل مائکروسکوپی کے ریزولوشن کے لیے ضروری ہے کہ تحقیقات شدہ ذرہ سائز کم از کم 100 این ایم سے تجاوز کرے۔ ایک متبادل یہ ہے کہ ذرہ جمع کرنے کی پیروی کرنے کے لیے سطح کی حساس تکنیکوں کا استعمال کیا جائے، جیسے کہ عکاسی، ایلیپسومیٹری، سطح پلازمون گونج، یا کوارٹز کرسٹل مائکرو بیلنس۔ یہ تکنیکیں اچھی درستگی کے ساتھ وقت کی تقریب کے طور پر جمع ہونے والے ذرات کی مقدار کے بارے میں معلومات فراہم کر سکتی ہیں، لیکن وہ ذرات کے پس منظر کی ترتیب سے متعلق معلومات حاصل کرنے کی اجازت نہیں دیتی ہیں۔ ذرہ جمع کرنے کا مطالعہ کرنے کا ایک اور طریقہ کرومیٹوگرافک کالم میں ان کی نقل و حمل کی تحقیقات کرنا ہے۔ کالم بڑے ذرات سے بھرا ہوا ہے یا تحقیقات کے لیے ایک سوراخ دار میڈیم کے ساتھ ہے۔ اس کے بعد، کالم کی جانچ پڑتال کے لیے سالوینٹ کے ساتھ فلش کیا جاتا ہے، اور چھوٹے ذرات کی معطلی کو کالم انلیٹ پر انجکشن کیا جاتا ہے۔ ذرات کا پتہ ایک معیاری کرومیٹوگرافک ڈٹیکٹر کے ساتھ آؤٹ لیٹ پر لگایا جاتا ہے۔ جب ذرات سوراخ دار میڈیم میں جمع ہوتے ہیں، تو وہ آؤٹ لیٹ پر نہیں پہنچیں گے، اور مشاہدہ شدہ فرق سے جمع ہونے کی شرح گتانک کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ مطابقت ذرات کا جمع ہونا متعدد قدرتی اور صنعتی نظاموں میں ہوتا ہے۔ چند مثالیں ذیل میں دی گئی ہیں۔ کوٹنگز اور سطح فنکشنلائزیشن۔ پینٹ اور چپکنے والے اکثر کولائڈ ذرات کے متمرکز معطلی ہوتے ہیں، اور سطح پر اچھی طرح سے چپکنے کے لیے ذرات کو زیر بحث سطح پر جمع ہونا ضروری ہے۔ کولائڈ ذرات کی یک پرت کے ذخائر کو سطح کو ایم یو ایم یا این ایم پیمانے پر نمونہ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، ایک ایسا عمل جسے کولائڈ لیتھوگرافی کہا جاتا ہے۔ فلٹر اور فلٹریشن جھلی۔ جب ذرات فلٹرز یا فلٹریشن جھلی میں جمع ہوتے ہیں، تو وہ جھلی کی خرابی کو روکتے ہیں۔ اچھی طرح سے کام کرنے والی جھلیوں کو ڈیزائن کرتے وقت، ذرات کے جمع ہونے سے گریز کرنا چاہیے، اور جھلیوں کی مناسب فعالیت ضروری ہے۔ مائکروجنزموں کا جمع ہونا۔ مائکروجنزم کولائڈ ذرات کی طرح جمع ہو سکتے ہیں۔ یہ جمع زیر زمین پانیوں میں ایک مطلوبہ رجحان ہے، کیونکہ آبی ذخائر بالآخر آبی ذخائر کے ریچارج کے دوران انجکشن شدہ مائکروجنزموں کو فلٹر کرتے ہیں۔ دوسری طرف، اس طرح کا ذخیرہ انسانی دانتوں کی سطح پر انتہائی ناپسندیدہ ہے کیونکہ یہ دانتوں کی تختیوں کی ابتدا کی نمائندگی کرتا ہے۔ مائکروجنزموں کا جمع ہونا بائیو فلمز کی تشکیل میں بھی متعلقہ ہے۔ ایڈسورپشن ایروسول بائیو فلم کولائڈ ڈی ایل وی او تھیوری ڈبل لیئر فورسز الیکٹریکل ڈبل لیئر فولنگ نینو پارٹیکل پارٹیکل ایگریگیشن پولی الیکٹرولائٹ ایڈسورپشن پولیمر ایڈسورپشن پروٹین ایڈسورپشن رینڈم سیکوینشل ایڈسورپشن سرفیس چارج وین ڈیر والس فورس حوالہ جات کیمسٹری میٹریل سائنس کولائڈل کیمسٹری