Plasmonic nanoparticles
پلازمونک نینو پارٹیکلز وہ ذرات ہیں جن کی الیکٹران کثافت طول موج کی برقی مقناطیسی تابکاری کے ساتھ جوڑی بن سکتی ہے جو میڈیم اور ذرات کے درمیان ڈائی الیکٹرک-میٹل انٹرفیس کی نوعیت کی وجہ سے ذرہ سے کہیں زیادہ بڑی ہوتی ہے: خالص دھات کے برعکس جہاں مواد کے سائز کی بنیاد پر کس سائز کی طول موج کو مؤثر طریقے سے جوڑا جا سکتا ہے اس کی زیادہ سے زیادہ حد ہوتی ہے۔ جو چیز ان ذرات کو عام سطح کے پلازمون سے الگ کرتی ہے وہ یہ ہے کہ پلازمونک نینو پارٹیکلز بھی اپنی جیومیٹریز اور متعلقہ پوزیشنوں کی بنیاد پر دلچسپ بکھرنے، جذب کرنے اور جوڑنے کی خصوصیات کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ ان منفرد خصوصیات نے انہیں شمسی خلیوں، سپیکٹروسکوپی، امیجنگ کے لیے سگنل بڑھانے، اور کینسر کے علاج سمیت بہت سی ایپلی کیشنز میں تحقیق کا مرکز بنا دیا ہے۔ ان کی اعلی حساسیت انہیں میکینو آپٹیکل آلات کو ڈیزائن کرنے کے لیے اچھے امیدواروں کے طور پر بھی شناخت کرتی ہے۔ پلازمون آزاد الیکٹرانوں کے ارتعاش ہیں جو برقی مقناطیسی لہروں کی وجہ سے مادے میں ڈائی پول کی تشکیل کا نتیجہ ہیں۔ الیکٹران اپنی ابتدائی حالت کو بحال کرنے کے لیے مادے میں نقل مکانی کرتے ہیں ؛ تاہم، روشنی کی لہریں ارتعاش کرتی ہیں، جس کی وجہ سے ڈائپول میں مستقل تبدیلی آتی ہے جو الیکٹرانوں کو روشنی کی طرح اسی تعدد پر ارتعاش کرنے پر مجبور کرتی ہے۔ یہ جوڑا صرف اس وقت ہوتا ہے جب روشنی کی تعدد پلازما تعدد کے برابر یا اس سے کم ہوتی ہے اور پلازما تعدد پر سب سے زیادہ ہوتی ہے جسے گونج تعدد کہا جاتا ہے۔ بکھرے ہوئے اور جذب کراس سیکشن بکھرے ہوئے یا جذب ہونے کے لیے دی گئی تعدد کی شدت کو بیان کرتے ہیں۔ مطلوبہ سائز اور جیومیٹری کے لحاظ سے اس طرح کے نینو پارٹیکلز کی تیاری کے لیے بہت سے من گھڑت عمل یا کیمیائی ترکیب کے طریقے موجود ہیں۔ نینو پارٹیکلز کلسٹرز (نام نہاد "پلازمونک مالیکیولز") تشکیل دے سکتے ہیں اور کلسٹر اسٹیٹس بنانے کے لیے ایک دوسرے کے ساتھ تعامل کر سکتے ہیں۔ نینو پارٹیکلز کی ہم آہنگی اور ان کے اندر الیکٹرانوں کی تقسیم سالماتی مداروں کی طرح نینو پارٹیکلز کے درمیان ایک قسم کے بندھن یا اینٹی بانڈنگ کردار کو متاثر کر سکتی ہے۔ چونکہ الیکٹرانوں کے ساتھ ہلکے جوڑے، پولرائزڈ لائٹ کو الیکٹرانوں کی تقسیم کو کنٹرول کرنے اور ناقابل تلافی نمائندگی کے لیے مولکن اصطلاح کی علامت کو تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نینو پارٹیکلز کی جیومیٹری کو تبدیل کرنے کا استعمال نظام کی نظری سرگرمی اور خصوصیات کو جوڑنے کے لیے کیا جا سکتا ہے، لیکن اسی طرح پولرائزڈ لائٹ بھی ذرات کے اندر کنڈکٹو الیکٹرانوں کی ہم آہنگی کو کم کر کے اور کلسٹر کے ڈائپول مومنٹ کو تبدیل کر کے کر سکتی ہے۔ ان کلسٹروں کو نینو پیمانے پر روشنی کو جوڑنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نظریہ کواسسٹیٹک مساوات جو بہت چھوٹے کروی نینو پارٹیکلز کے لیے بکھرنے اور جذب کراس سیکشنز کو بیان کرتی ہیں وہ یہ ہیں: جہاں برقی میدان کی لہر کی تعداد ہے، ذرہ کا رداس ہے، ڈائی الیکٹرک میڈیم کی رشتہ دار اجازت ہے اور نینو پارٹیکل کی رشتہ دار اجازت ہے جسے ڈروڈ ماڈل کے نام سے بھی جانا جاتا ہے جہاں پلازما فریکوئنسی ہے، چارج کی آرام دہ تعدد ہے، اور برقی مقناطیسی تابکاری کی تعدد ہے۔ یہ مساوات ایک ہارمونک آسکیلیٹر کے لیے تفریقی مساوات کو برقی میدان کے متناسب محرک قوت کے ساتھ حل کرنے کا نتیجہ ہے جس کے ذرہ تابع ہے۔ مزید مکمل مشتق کے لیے، سرفیس پلازمون دیکھیں۔ یہ منطقی طور پر اس بات کی پیروی کرتا ہے کہ ان مساوات کے لیے گونج کے حالات اس وقت پہنچتے ہیں جب ڈینومینیٹر صفر کے آس پاس ہوتا ہے کہ جب یہ شرط پوری ہو جاتی ہے تو کراس سیکشن اپنی زیادہ سے زیادہ حد تک ہوتے ہیں۔ یہ کراس سیکشن واحد، کروی ذرات کے لیے ہوتے ہیں۔ مساوات تب بدلتی ہیں جب ذرات غیر کروی ہوتے ہیں، یا 1 یا اس سے زیادہ دیگر نینو پارٹیکلز کے ساتھ جڑے ہوتے ہیں، جیسے کہ جب ان کی جیومیٹری بدلتی ہے۔ یہ اصول کئی ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔ ایک محدود سائز کے کروی دھات کے نینو پارٹیکل میں پلازما کے ارتعاش کا سخت برقی تجزیہ کیا گیا۔ ایپلی کیشنز پلازمونک شمسی خلیات روشنی کو فوٹو وولٹک ڈھانچے میں واپس منتشر کرنے کی صلاحیت اور کم جذب کی وجہ سے، پلازمونک نینو پارٹیکلز شمسی سیل کی کارکردگی کو بڑھانے کے طریقہ کار کے طور پر زیر تفتیش ہیں۔ ڈائی الیکٹرک کے ذریعے زیادہ روشنی کو جذب کرنے پر مجبور کرنے سے کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ پلازمون نظری تابکاری سے پرجوش ہو سکتے ہیں اور سونے کے ذرات اور پورفن کے ہلکے حساس مالیکیولز سے بنے مواد میں گرم الیکٹرانوں سے برقی کرنٹ کو متحرک کر سکتے ہیں، عین مطابق سائز اور مخصوص نمونوں کے۔ وہ طول موج جس پر پلازمون ردعمل ظاہر کرتا ہے، ذرات کے سائز اور فاصلے کا ایک فعل ہے۔ یہ مواد فیرو الیکٹرک نینولیتھگرافی کا استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا ہے۔ روایتی فوٹو ایکسائٹیشن کے مقابلے میں، مواد کرنٹ سے تین سے 10 گنا زیادہ پیدا ہوتا ہے۔ سپیکٹروسکوپی پچھلے 5 سالوں میں پلازمونک نینو پارٹیکلز کو ہائی ریزولوشن سپیکٹروسکوپی کے طریقہ کار کے طور پر دریافت کیا گیا ہے۔ ایک گروپ نے 40 این ایم گولڈ نینو پارٹیکلز کا استعمال کیا جنہیں اس طرح فعال کیا گیا تھا کہ وہ سیل پر ان ریسیپٹرز کی کثافت کا تعین کرنے کے لیے خاص طور پر ایپیڈرمل گروتھ فیکٹر ریسیپٹرز سے منسلک ہوں گے۔ یہ تکنیک اس حقیقت پر منحصر ہے کہ ذرات کی موثر جیومیٹری اس وقت تبدیل ہوتی ہے جب وہ ایک دوسرے کے ایک ذرہ قطر (40 این ایم) کے اندر ظاہر ہوتے ہیں۔ اس حد کے اندر، سیل جھلی میں ای جی ایف آر کثافت کے بارے میں مقداری معلومات کو پلازمونک ذرات کی گونج تعدد میں تبدیلی کی بنیاد پر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ کینسر کے علاج پلازمونک نینو پارٹیکلز نے کینسر کے جدید علاج کے قیام کے لیے وسیع صلاحیت کا مظاہرہ کیا ہے۔ اس کے باوجود، طبی عمل میں اب بھی پلازمونک نینو میٹریل استعمال نہیں کیے گئے ہیں، کیونکہ اس سے وابستہ دھات کی استقامت ہے۔ ابتدائی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ کچھ نینو میٹریلز، جن میں گولڈ نینوروڈز اور الٹراسمال ان نینو آرکیٹیکچرز شامل ہیں، آئی آر لیزر لائٹ کو مقامی حرارت میں تبدیل کر سکتے ہیں، اور کینسر کے دیگر قائم شدہ علاج کے ساتھ بھی۔ مقامی سطح کے پلازمون پلازمونک میٹامٹریئلز حوالہ جات فوٹو وولٹیکس سپیکٹروسکوپی کینسر کے علاج نینو پارٹیکلز بذریعہ فزیکل پراپرٹی پلازمونکس بھی دیکھیں۔