Photodissociation
فوٹو ڈس ایسوسی ایشن، فوٹولیسس، فوٹو ڈی کمپوزیشن، یا فوٹو فریگمینٹیشن ایک کیمیائی رد عمل ہے جس میں کیمیائی مرکب کے مالیکیولز کو فوٹونز کے ذریعے توڑ دیا جاتا ہے۔ اس کی تعریف ایک ہدف مالیکیول کے ساتھ ایک یا زیادہ فوٹونوں کے تعامل کے طور پر کی گئی ہے۔ فوٹو ڈس ایسوسی ایشن مرئی روشنی تک محدود نہیں ہے۔ کافی توانائی والا کوئی بھی فوٹون کیمیائی مرکب کے کیمیائی بندھن کو متاثر کر سکتا ہے۔ چونکہ فوٹون کی توانائی اس کی طول موج کے الٹا متناسب ہوتی ہے، اس لیے نظر آنے والی روشنی یا اس سے زیادہ کی توانائی کے ساتھ برقی مقناطیسی تابکاری، جیسے بالائے بنفشی روشنی، ایکس رے اور گاما شعاعیں اس طرح کے رد عمل کو جنم دے سکتی ہیں۔ فوٹو سنتھیسز میں فوٹولیسس روشنی پر منحصر رد عمل یا روشنی کے مرحلے یا فوٹو کیمیکل مرحلے یا فوٹو سنتھیسز کے پہاڑی رد عمل کا حصہ ہے۔ فوٹو سنتھیٹک فوٹولیسس کا عمومی رد عمل فوٹون کے لحاظ سے اس طرح دیا جا سکتا ہے: "اے" کی کیمیائی نوعیت حیاتیات کی قسم پر منحصر ہے۔ جامنی سلفر بیکٹیریا ہائیڈروجن سلفایڈ () کو سلفر (S) میں آکسائڈائز کرتے ہیں۔ آکسیجنک فوٹو سنتھیسز میں، پانی () فوٹولیسس کے لیے سبسٹریٹ کے طور پر کام کرتا ہے جس کے نتیجے میں ڈائیٹومک آکسیجن () پیدا ہوتا ہے۔ یہ وہ عمل ہے جو زمین کے ماحول میں آکسیجن واپس کرتا ہے۔ پانی کا فوٹولیسس سائانوبیکٹیریا کے تھائلاکوئڈز اور سبز طحالب اور پودوں کے کلوروپلاسٹ میں ہوتا ہے۔ توانائی کی منتقلی کے ماڈل روایتی نیم کلاسیکی ماڈل فوٹو سنتھیٹک توانائی کی منتقلی کے عمل کو اس طرح بیان کرتا ہے جس میں محرک توانائی روشنی کو پکڑنے والے روغن کے مالیکیولز سے رد عمل کے مرکز کے مالیکیولز تک قدم بہ قدم سالماتی توانائی کی سیڑھی سے نیچے اترتی ہے۔ مختلف طول موج کے فوٹونوں کی تاثیر کا انحصار حیاتیات میں فوٹو سنتھیٹک روغنوں کے جذب سپیکٹر پر ہوتا ہے۔ کلوروفیلز سپیکٹرم کے بنفشی نیلے اور سرخ حصوں میں روشنی کو جذب کرتے ہیں، جبکہ لوازمات دیگر طول موج کو بھی پکڑتے ہیں۔ سرخ طحالب کے فائیکوبلن نیلی سبز روشنی کو جذب کرتے ہیں جو سرخ روشنی کے مقابلے پانی میں گہری گھس جاتی ہے، جس سے وہ گہرے پانیوں میں فوٹو سنتھیسز کرنے کے قابل بن جاتے ہیں۔ ہر جذب شدہ فوٹون روغن مالیکیول میں ایک ایکسائٹن (ایک اعلی توانائی کی حالت کے لیے پرجوش الیکٹران) کی تشکیل کا سبب بنتا ہے۔ ایکزائٹن کی توانائی کو گونج توانائی کی منتقلی کے ذریعے فوٹو سسٹم II کے رد عمل مرکز میں کلوروفل مالیکیول (P680، جہاں P کا مطلب روغن ہے اور 680 اس کے جذب کے لیے زیادہ سے زیادہ 680 nm) میں منتقل کیا جاتا ہے۔ P680 مناسب طول موج پر فوٹون کو براہ راست جذب بھی کر سکتا ہے۔ فوٹو سنتھیسز کے دوران فوٹولیسس روشنی سے چلنے والے آکسیکرن کے واقعات کی ایک سیریز میں ہوتا ہے۔ P680 کا متحرک الیکٹران (ایکسائٹن) فوٹو سنتھیٹک الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کے ایک بنیادی الیکٹران قبول کنندہ کے ذریعے پکڑا جاتا ہے اور اس طرح فوٹو سسٹم II سے باہر نکل جاتا ہے۔ رد عمل کو دہرانے کے لیے رد عمل کے مرکز میں موجود الیکٹران کو دوبارہ بھرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ آکسیجنک فوٹو سنتھیسز کی صورت میں پانی کے آکسیکرن سے ہوتا ہے۔ فوٹو سسٹم II (P680 *) کا الیکٹران کی کمی والا رد عمل مرکز اب تک دریافت کیا گیا سب سے مضبوط حیاتیاتی آکسیڈائزنگ ایجنٹ ہے، جو اسے پانی کی طرح مستحکم مالیکیولز کو توڑنے کی اجازت دیتا ہے۔ پانی کو تقسیم کرنے والے رد عمل کو فوٹو سسٹم II کے آکسیجن تیار کرنے والے کمپلیکس کے ذریعے اتپریرک کیا جاتا ہے۔ یہ پروٹین سے جڑا غیر نامیاتی کمپلیکس چار مینگنیج آئنوں کے علاوہ کیلشیم اور کلورائد آئنوں پر مشتمل ہوتا ہے۔ پانی کے دو مالیکیول مینگنیز کلسٹر کے ذریعہ پیچیدہ ہوتے ہیں، جو پھر فوٹو سسٹم II کے رد عمل کے مرکز کو دوبارہ بھرنے کے لیے چار الیکٹران ہٹانے (آکسیڈیشن) کی ایک سیریز سے گزرتے ہیں۔ اس چکر کے اختتام پر، آزاد آکسیجن () پیدا ہوتی ہے اور پانی کے مالیکیولز کے ہائیڈروجن کو تھائلاکوئڈ لومین (ڈولائی کے ایس-اسٹیٹ خاکے) میں چھوڑے گئے چار پروٹانوں میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ یہ پروٹون، نیز اضافی پروٹون جو الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کے ساتھ مل کر تھائلاکوئڈ جھلی میں پمپ کیے جاتے ہیں، جھلی کے پار ایک پروٹون میلان بناتے ہیں جو فوٹو فاسفوریلیشن کو چلاتا ہے اور اس طرح کیمیائی توانائی کی پیداوار اڈینوسین ٹرائی فاسفیٹ (اے ٹی پی) کی شکل میں ہوتی ہے۔ الیکٹران فوٹو سسٹم I کے P700 رد عمل کے مرکز تک پہنچتے ہیں جہاں وہ روشنی کے ذریعے دوبارہ متحرک ہوتے ہیں۔ وہ ایک اور الیکٹران ٹرانسپورٹ چین سے گزرتے ہیں اور آخر میں تھائلاکوئڈز کے باہر کوینزیم اور پروٹون کے ساتھ مل کر این اے ڈی پی ایچ بناتے ہیں۔ اس طرح، پانی کے فوٹولیسس کے خالص آکسیکرن رد عمل کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے: اس رد عمل کے لیے آزاد توانائی کی تبدیلی () 102 کلو کیلوریز فی مول ہے۔ چونکہ 700 این ایم پر روشنی کی توانایٔی تقریبا 40 کیلو کیلوری فی مول فوٹون ہوتی ہے، اس لیے رد عمل کے لیے تقریبا 320 کیلو کیلوری ہلکی توانایٔی دستیاب ہوتی ہے۔ لہذا، دستیاب روشنی توانائی کا تقریبا ایک تہائی حصہ فوٹولیسس اور الیکٹران ٹرانسفر کے دوران این اے ڈی پی ایچ کے طور پر حاصل کیا جاتا ہے۔ اے ٹی پی کی مساوی مقدار نتیجے میں آنے والے پروٹون میلان سے پیدا ہوتی ہے۔ ضمنی مصنوع کے طور پر آکسیجن رد عمل کے لیے مزید کارآمد نہیں ہے اور اس طرح ماحول میں چھوڑ دی جاتی ہے۔ کوانٹم ماڈل 2007 میں گراہم فلیمنگ اور ان کے ساتھی کارکنوں نے ایک کوانٹم ماڈل تجویز کیا تھا جس میں یہ امکان شامل ہے کہ فوٹو سنتھیٹک توانائی کی منتقلی میں کوانٹم ارتعاش شامل ہو سکتے ہیں، جس سے اس کی غیر معمولی اعلی کارکردگی کی وضاحت ہوتی ہے۔ فلیمنگ کے مطابق اس بات کے براہ راست شواہد موجود ہیں کہ فوٹو سنتھیسز کے دوران توانائی کی منتقلی کے عمل میں نمایاں طور پر طویل مدتی لہر نما الیکٹرانک کوانٹم ہم آہنگی اہم کردار ادا کرتی ہے، جو توانائی کی منتقلی کی انتہائی کارکردگی کی وضاحت کر سکتی ہے کیونکہ یہ نظام کو کم نقصان کے ساتھ تمام ممکنہ توانائی کے راستوں کا نمونہ لینے کے قابل بناتا ہے، اور سب سے موثر کا انتخاب کرتا ہے۔ تاہم اس کے بعد سے یہ دعوی کئی اشاعتوں میں غلط ثابت ہوا ہے۔ اس نقطہ نظر کی مزید تحقیقات گریگوری شولز اور ٹورنٹو یونیورسٹی میں ان کی ٹیم نے کی ہے، جس نے 2010 کے اوائل میں تحقیقی نتائج شائع کیے جو اس بات کی نشاندہی کرتے ہیں کہ کچھ سمندری طحالب اپنی توانائی کے استعمال کی کارکردگی کو بڑھانے کے لیے کوانٹم مربوط الیکٹرانک توانائی کی منتقلی (ای ای ٹی) کا استعمال کرتے ہیں۔ فوٹو انڈوسڈ پروٹون ٹرانسفر فوٹو ایسڈ وہ مالیکیول ہوتے ہیں جو روشنی کے جذب ہونے پر فوٹو بیس بنانے کے لیے پروٹون ٹرانسفر سے گزرتے ہیں۔ اے۔ ایچ۔-> [ایچ۔ نیو] اے۔-+ ایچ۔ ان تعاملات میں علیحدگی الیکٹرانک طور پر پرجوش حالت میں ہوتی ہے۔ الیکٹرانک زمینی حالت میں پروٹون کی منتقلی اور آرام کے بعد، پروٹون اور تیزاب دوبارہ مل کر فوٹو ایسڈ بنتے ہیں۔ الٹرا فاسٹ لیزر سپیکٹروسکوپی تجربات میں پی ایچ چھلانگ لگانے کے لیے فوٹو ایسڈ ایک آسان ذریعہ ہیں۔ فضا میں فوٹولیسس ماحول میں رد عمل کے ایک سلسلے کے حصے کے طور پر ہوتا ہے جس کے ذریعے ہائیڈرو کاربن اور نائٹروجن آکسائڈ جیسے بنیادی آلودگیاں ثانوی آلودگیوں جیسے پیرو آکسیسل نائٹریٹ بنانے کے لیے رد عمل ظاہر کرتی ہیں۔ فوٹو کیمیکل سموگ دیکھیں۔ ٹراپوسفیئر میں دو سب سے اہم فوٹوڈیسوسایشن رد عمل سب سے پہلے ہیں: جو ایک پرجوش آکسیجن ایٹم پیدا کرتا ہے جو پانی کے ساتھ تعامل کر کے ہائیڈروکسیل ریڈیکل دے سکتا ہے: O (^ 1D) + H2O-> 2 ^ {*} OH ہائیڈروکسیل ریڈیکل ماحولیاتی کیمسٹری کا مرکز ہے کیونکہ یہ ماحول میں ہائیڈرو کاربن کی آکسیکرن کا آغاز کرتا ہے اور اس طرح ڈٹرجنٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ دوم رد عمل: ٹراپوسفیرک اوزون کی تشکیل میں ایک کلیدی رد عمل ہے۔ اوزون پرت کی تشکیل بھی فوٹو ڈس ایسوسی ایشن کی وجہ سے ہوتی ہے۔ زمین کے اسٹریٹوسفیئر میں اوزون بالائے بنفشی روشنی سے پیدا ہوتا ہے جو آکسیجن کے دو ایٹموں () پر مشتمل آکسیجن مالیکیولز کو مارتا ہے، اور انہیں انفرادی آکسیجن ایٹموں (جوہری آکسیجن) میں تقسیم کرتا ہے۔ اس کے بعد جوہری آکسیجن اوزون بنانے کے لیے غیر ٹوٹی ہوئی آکسیجن کے ساتھ مل جاتی ہے۔ اس کے علاوہ، فوٹولیسس وہ عمل ہے جس کے ذریعے اوپری ماحول میں سی ایف سی کو توڑ کر اوزون کو تباہ کرنے والے کلورین فری ریڈیکلز بنائے جاتے ہیں۔ فلکی طبیعیات فلکی طبیعیات میں، فوٹو ڈس ایسوسی ایشن ان بڑے عملوں میں سے ایک ہے جس کے ذریعے مالیکیول ٹوٹ جاتے ہیں (لیکن نئے مالیکیول بن رہے ہیں)۔ انٹرسٹیلر میڈیم کے خلا کی وجہ سے، مالیکیولز اور فری ریڈیکلز طویل عرصے تک موجود رہ سکتے ہیں۔ فوٹو ڈس ایسوسی ایشن وہ اہم راستہ ہے جس کے ذریعے مالیکیول ٹوٹ جاتے ہیں۔ انٹرسٹیلر بادلوں کی ساخت کے مطالعہ میں فوٹو ڈس ایسوسی ایشن کی شرح اہم ہے جس میں ستارے بنتے ہیں۔ انٹرسٹیلر میڈیم میں فوٹو ڈس ایسوسی ایشن کی مثالیں یہ ہیں (فریکوئنسی کے ایک فوٹون کی توانائی ہے): H2O-> [h\nu] H + OH CH4-> [h\nu] CH3 + H ایٹموسفیرک گاما رے پھٹ فی الحال مدار میں چکر لگانے والے سیٹلائٹ فی دن اوسطا تقریبا ایک گاما رے پھٹ کا پتہ لگاتے ہیں۔ چونکہ گاما رے پھٹ زیادہ تر قابل مشاہدہ کائنات کو گھیرے ہوئے فاصلے تک نظر آتے ہیں، ایک حجم جس میں کئی ارب کہکشاؤں کا احاطہ کیا گیا ہے، اس سے پتہ چلتا ہے کہ گاما رے پھٹنا فی کہکشاں انتہائی نایاب واقعات ہونے چاہئیں۔ گاما رے پھٹنے کی صحیح شرح کی پیمائش کرنا مشکل ہے، لیکن آکاشگنگا کی طرح تقریبا ایک ہی سائز کی کہکشاں کے لیے، متوقع شرح (طویل جی آر بی کے لیے) ہر 100,000 سے 1,000,000 سالوں میں تقریبا ایک پھٹ ہے۔ ان میں سے صرف چند فیصد زمین کی طرف روانہ ہوں گے۔ مختصر جی آر بی کی شرحوں کے تخمینے نامعلوم بیمنگ فریکشن کی وجہ سے اور بھی زیادہ غیر یقینی ہیں، لیکن شاید موازنہ کرنے کے قابل ہیں۔ آکاشگنگا میں ایک گاما شعاع پھٹ جائے، اگر زمین کے کافی قریب ہو اور اس کی طرف جائے، تو اس سے کرۂ حیات پر نمایاں اثرات مرتب ہو سکتے ہیں۔ ماحول میں تابکاری کے جذب ہونے سے نائٹروجن کی فوٹو ڈس ایسوسی ایشن ہوگی، جس سے نائٹرک آکسائیڈ پیدا ہوگا جو اوزون کو تباہ کرنے کے لیے ایک اتپریرک کے طور پر کام کرے گا۔ ماحولیاتی فوٹو ڈس ایسوسی ایشن N2-> 2N O2-> 2O CO2-> C + 2O H2O-> 2H + O 2NH3-> 3H2 + N2 NO2 (400 اوزون مالیکیولز تک استعمال کرتا ہے) CH2 (برائے نام) CH4 (برائے نام) CO2 (نامکمل) پیدا کرے گا۔ 2004 کے ایک مطالعے کے مطابق، تقریبا ایک کلوپارسیک کے فاصلے پر ایک GRB زمین کی اوزون پرت کے نصف حصے کو تباہ کر سکتا ہے۔ پھٹنے سے براہ راست UV تابکاری اور کم ہونے والی اوزون پرت سے گزرنے والی اضافی شمسی UV تابکاری کے ساتھ مل کر فوڈ چین پر ممکنہ طور پر نمایاں اثرات مرتب کر سکتی ہے اور ممکنہ طور پر بڑے پیمانے پر معدومیت کا باعث بن سکتی ہے۔ مصنفین کا اندازہ ہے کہ اس طرح کا ایک پھٹ فی ارب سالوں میں متوقع ہے، اور قیاس ہے کہ آرڈوویشین-سلورین معدومیت کا واقعہ اس طرح کے پھٹ کا نتیجہ ہو سکتا ہے۔ اس بات کے مضبوط اشارے ہیں کہ لمبا گاما رے پھٹنا ترجیحی طور پر یا خصوصی طور پر کم دھات کاری والے علاقوں میں ہوتا ہے۔ چونکہ آکاشگنگا زمین کی تشکیل سے پہلے سے ہی دھات سے مالا مال رہا ہے، اس لیے یہ اثر اس امکان کو کم کر سکتا ہے یا اس امکان کو بھی ختم کر سکتا ہے کہ گزشتہ ارب سالوں میں آکاشگنگا کے اندر ایک طویل گاما رے پھٹ گیا ہے۔ اس طرح کا کوئی دھاتی تعصب مختصر گاما رے پھٹنے کے لیے نہیں جانا جاتا ہے۔ اس طرح، ان کی مقامی شرح اور چمکتی ہوئی خصوصیات کے لحاظ سے، ارضیاتی وقت میں کسی قریبی واقعے کا زمین پر بڑا اثر پڑنے کا امکان اب بھی اہم ہو سکتا ہے۔ ایک سے زیادہ فوٹون کی علیحدگی اورکت سپیکٹرم کی حد میں ایک فوٹون عام طور پر مالیکیولز کی براہ راست فوٹو ڈس ایسوسی ایشن کے لیے کافی متحرک نہیں ہوتے ہیں۔ تاہم، متعدد اورکت فوٹونوں کے جذب ہونے کے بعد ایک مالیکیول علیحدگی کے لیے اپنی رکاوٹ پر قابو پانے کے لیے اندرونی توانائی حاصل کر سکتا ہے۔ ایک سے زیادہ فوٹون کی علیحدگی (ایم پی ڈی ؛ اورکت تابکاری کے ساتھ آئی آر ایم پی ڈی) ہائی پاور لیزرز کا اطلاق کرکے حاصل کی جا سکتی ہے، جیسے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ لیزر، یا فری الیکٹران لیزر، یا تابکاری کے میدان کے ساتھ مالیکیول کے طویل تعامل کے اوقات میں تیزی سے ٹھنڈک کے امکان کے بغیر، جیسے۔ تصادم کے ذریعے۔ مؤخر الذکر طریقہ یہاں تک کہ بلیک باڈی تابکاری سے متاثر ایم پی ڈی کے لیے بھی اجازت دیتا ہے، ایک تکنیک جسے بلیک باڈی اورکت تابکاری علیحدگی (بی آئی آر ڈی) کہا جاتا ہے۔ فلیش فوٹولیسس فوٹو کیٹالیسس فوٹو ہائیڈروجن حوالہ جات فلکی طبیعیات کیمیائی رد عمل فوٹو کیمسٹری فوٹو سنتھیسز رد عمل میکانزم بھی دیکھیں۔