Electrohydrodynamics
الیکٹرو ہائیڈرو ڈائنامکس (ای ایچ ڈی)، جسے الیکٹرو فلوڈ ڈائنامکس (ای ایف ڈی) یا الیکٹروکینٹکس بھی کہا جاتا ہے، برقی طور پر چارج شدہ سیالوں کی حرکیات کا مطالعہ ہے۔ یہ آئنائزڈ ذرات یا مالیکیولز کی حرکات اور برقی میدانوں اور آس پاس کے سیال کے ساتھ ان کے تعاملات کا مطالعہ ہے۔ اس اصطلاح کو بلکہ وسیع برقی رگڑ ہائیڈرو ڈائنامکس کا مترادف سمجھا جا سکتا ہے۔ ای ایس ایچ ڈی مندرجہ ذیل قسم کے ذرہ اور سیال کی نقل و حمل کے طریقہ کار کا احاطہ کرتا ہے: الیکٹروفورسس، الیکٹروکینیسس، ڈائی الیکٹروفورسس، الیکٹرو اوسموسس، اور الیکٹروروٹیشن۔ عام طور پر، مظاہر کا تعلق برقی توانائی کو حرکی توانائی میں براہ راست تبدیل کرنے سے ہے، اور اس کے برعکس۔ پہلی مثال میں، شکل والے الیکٹروسٹیٹک فیلڈز (ای ایس ایف) ڈائی الیکٹرک میڈیا میں ہائیڈروسٹیٹک پریشر (ایچ ایس پی، یا حرکت) پیدا کرتے ہیں۔ جب اس طرح کے ذرائع سیال ہوتے ہیں تو ایک بہاؤ پیدا ہوتا ہے۔ اگر ڈائی الیکٹرک خلا یا ٹھوس ہے، تو کوئی بہاؤ پیدا نہیں ہوتا ہے۔ اس طرح کے بہاؤ کو الیکٹروڈ کے خلاف، عام طور پر الیکٹروڈ کو منتقل کرنے کے لیے ہدایت کی جا سکتی ہے۔ ایسی صورت میں، حرکت پذیر ڈھانچہ برقی موٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ ای ایچ ڈی کے دلچسپی کے عملی شعبے عام ایئر آئنائزر، الیکٹرو ہائیڈروڈائنامک تھرسٹرز اور ای ایچ ڈی کولنگ سسٹم ہیں۔ دوسری مثال میں، الٹا ہوتا ہے۔ ایک شکل والے الیکٹروسٹیٹک فیلڈ کے اندر میڈیم کا ایک طاقتور بہاؤ نظام میں توانائی کا اضافہ کرتا ہے جسے الیکٹروڈ کے ذریعے ممکنہ فرق کے طور پر اٹھایا جاتا ہے۔ ایسی صورت میں، ڈھانچہ برقی جنریٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ الیکٹروکینیسس وہ ذرہ یا سیال نقل و حمل ہے جو خالص متحرک چارج والے سیال پر کام کرنے والے برقی میدان سے پیدا ہوتا ہے۔ (وضاحت اور-کینیسیس لاحقہ کے مزید استعمال کے لیے-کینیسیس دیکھیں۔) الیکٹروکینیسس کا مشاہدہ سب سے پہلے فرڈینینڈ فریڈرک راس نے 1808 کے دوران مٹی کے ذرات کے الیکٹروفورسس میں کیا تھا۔ اس اثر کو 1920 کی دہائی میں تھامس ٹاؤنسینڈ براؤن نے بھی دیکھا اور اس کی تشہیر کی جسے انہوں نے بائیفیلڈ براؤن اثر کہا، حالانکہ ایسا لگتا ہے کہ انہوں نے اسے کشش ثقل پر کام کرنے والے برقی میدان کے طور پر غلط شناخت کیا ہے۔ اس طرح کے میکانزم میں بہاؤ کی شرح برقی میدان میں لکیری ہوتی ہے۔ مائکرو فلوڈکس میں الیکٹروکینیسس کافی عملی اہمیت کا حامل ہے، کیونکہ یہ صرف برقی شعبوں کا استعمال کرتے ہوئے مائکرو سسٹمز میں سیالوں کو جوڑنے اور پہنچانے کا ایک طریقہ پیش کرتا ہے، جس میں کوئی حرکت پذیر حصے نہیں ہوتے ہیں۔ سیال پر کام کرنے والی قوت، اس مساوات کے ذریعے دی جاتی ہے جہاں، نتیجتی قوت ہے، جسے نیوٹن میں ماپا جاتا ہے، کرنٹ ہے، جسے ایمپیر میں ماپا جاتا ہے، الیکٹروڈ کے درمیان فاصلہ ہے، جسے میٹر میں ماپا جاتا ہے، اور ڈائی الیکٹرک سیال کا آئن موبلٹی گتانک ہے، جسے m2/(V·s) میں ماپا جاتا ہے۔ اگر الیکٹروڈ ایک دوسرے سے اپنا فاصلہ طے رکھتے ہوئے سیال کے اندر حرکت کرنے کے لیے آزاد ہیں، تو ایسی قوت دراصل سیال کے حوالے سے الیکٹروڈ کو آگے بڑھائے گی۔ الیکٹروکینیسس کا مشاہدہ حیاتیات میں بھی کیا گیا ہے، جہاں یہ ان کی جھلیوں میں حرکت کو ہوا دے کر نیوران کو جسمانی نقصان پہنچاتا ہے۔ اس پر آر جے ایلول کی "فکسڈ چارج ان دی سیل میمبرین" (1967) میں بحث کی گئی ہے۔ اکتوبر 2003 میں، ڈاکٹر ڈینیئل کوک، ڈاکٹر لیری کوسٹیوک اور البرٹا یونیورسٹی کے دو گریجویٹ طلباء نے دباؤ کے فرق کے ساتھ چھوٹے مائیکرو چینلز کے ذریعے سیالوں کو پمپ کرکے، عام نل کے پانی جیسے مائع کی قدرتی برقی حرکی خصوصیات کا استحصال کرکے ہائیڈرو ڈائنامک سے برقی توانائی میں تبدیلی کے طریقہ کار پر تبادلہ خیال کیا۔ یہ ٹیکنالوجی کسی دن ایک عملی اور صاف توانائی ذخیرہ کرنے والا آلہ فراہم کر سکتی ہے، جو آج کی بیٹریوں کی جگہ لے سکتی ہے، موبائل فون یا کیلکولیٹر جیسے آلات کے لیے جو صرف ہائی پریشر پر پانی پمپ کر کے چارج کیے جاتے ہیں۔ اس کے بعد مانگ پر دباؤ چھوڑا جائے گا، تاکہ مائیکرو چینلز پر سیال کا بہاؤ ہو۔ جب پانی سفر کرتا ہے، یا کسی سطح پر بہتا ہے، جس کے آئنوں کو ٹھوس کے خلاف "رگڑ" بنایا جاتا ہے، جس سے سطح قدرے چارج ہو جاتی ہے۔ اس طرح حرکت پذیر آئنوں سے پیدا ہونے والی حرکی توانائی برقی توانائی میں تبدیل ہو جائے گی۔ اگرچہ ایک چینل سے پیدا ہونے والی بجلی انتہائی کم ہوتی ہے، لیکن لاکھوں متوازی مائیکرو چینلز کو بجلی کی پیداوار بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس بہاؤ کی صلاحیت، پانی کے بہاؤ کا رجحان 1859 میں جرمن طبیعیات دان جارج ہرمن کوئنک نے دریافت کیا تھا۔ الیکٹروکینیٹک عدم استحکام مائکرو فلوڈک اور نینو فلوڈک آلات میں سیال کا بہاؤ اکثر مستحکم ہوتا ہے اور چپچپا قوتوں کے ذریعہ مضبوطی سے ڈمپ ہوتا ہے (رینالڈز نمبرز آف آرڈر یونٹی یا چھوٹے کے ساتھ)۔ تاہم، اطلاق شدہ برقی میدانوں کی موجودگی میں متنوع آئنک چالکتا کے میدان، بعض حالات میں، برقی حرکی عدم استحکام (ای کے آئی) کی وجہ سے غیر مستحکم بہاؤ کا میدان پیدا کر سکتے ہیں۔ چالکتا کے میلان آن چپ الیکٹروکینیٹک عمل جیسے کہ پری کنسنٹریشن کے طریقوں میں رائج ہیں (مثال کے طور پر۔ فیلڈ ایمپلیفائیڈ سیمپل اسٹیکنگ اور آئسو الیکٹرک فوکسنگ)، کثیر جہتی جانچ، اور ناقص طور پر مخصوص سیمپل کیمسٹری والے نظام۔ الیکٹروکینٹک عدم استحکام کی حرکیات اور وقتا فوقتا مورفولوجی ریلیگ-ٹیلر عدم استحکام والے دیگر نظاموں سے ملتی جلتی ہیں۔ نچلے حصے میں یکساں آئنوں کے انجکشن کے ساتھ فلیٹ پلین جیومیٹری کا خاص معاملہ ایک ریاضیاتی فریم کی طرف جاتا ہے جو ریلیگ-بینارڈ کنویکشن سے ملتا جلتا ہے۔ ای کے آئی کو تیزی سے اختلاط کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے یا نمونہ انجکشن، علیحدگی اور اسٹیکنگ میں ناپسندیدہ بازی کا سبب بن سکتا ہے۔ یہ عدم استحکام برقی میدانوں اور آئنک چالکتا کے میلان کے جوڑے کی وجہ سے ہوتے ہیں جس کے نتیجے میں برقی جسم کی قوت پیدا ہوتی ہے۔ اس جوڑے کے نتیجے میں برقی ڈبل پرت کے باہر بلک مائع میں برقی باڈی فورس پیدا ہوتی ہے، جو عارضی، کنویکٹو اور مطلق بہاؤ کی عدم استحکام پیدا کر سکتی ہے۔ کنڈکٹیویٹی گریڈینٹس کے ساتھ الیکٹروکینٹک بہاؤ غیر مستحکم ہو جاتے ہیں جب کنڈکٹیویٹی انٹرفیس کا الیکٹرو وسکس اسٹریچنگ اور فولڈنگ مالیکیولر ڈفیوژن کے ڈسپیٹو اثر سے زیادہ تیزی سے بڑھتا ہے۔ چونکہ ان بہاؤ کی خصوصیت کم رفتار اور چھوٹی لمبائی کے پیمانے ہیں، اس لیے رینالڈز نمبر 0.1 سے نیچے ہے اور بہاؤ لیمینار ہے۔ ان بہاؤ میں عدم استحکام کے آغاز کو برقی "ریلیگ نمبر" کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ متفرق مائعوں کو پائرو-ای ایچ ڈی کے ذریعے نینو اسکیل پر چھاپا جا سکتا ہے۔ میگنیٹو ہائیڈروڈائنامک ڈرائیو میگنیٹو ہائیڈروڈائنامکس الیکٹروڈائنامک بوند کی اخترتی الیکٹروسپرے الیکٹروکینیٹک مظاہر آپٹو الیکٹرو فلوئڈکس الیکٹروسٹیٹک پریپیٹیٹر حوالہ جات بیرونی لنکس ڈاکٹر لیری کوسٹیوک کی ویب سائٹ بھی دیکھیں۔ دریافت کے بارے میں سائنس ڈیلی آرٹیکل۔ گرافکس کے ساتھ بی بی سی کا مضمون۔ برقی حرکیات توانائی کی تبدیلی سیال حرکیات