Conjugated microporous polymer
کنجوگیٹڈ مائکروپورس پولیمر (سی ایم پی) سوراخ دار مواد کی ایک ذیلی کلاس ہیں جو زیولائٹس، دھاتی نامیاتی فریم ورک، اور کوولینٹ نامیاتی فریم ورک جیسے ڈھانچوں سے متعلق ہیں، لیکن کرسٹل لائن کے بجائے بے ساختہ نوعیت کے ہیں۔ سی ایم پیز بھی کنجوگیٹڈ پولیمر کی ایک ذیلی کلاس ہیں اور ان میں بہت سی ایک جیسی خصوصیات ہیں جیسے چالکتا، مکینیکل سختی، اور اگھلنشیلتا۔ سی ایم پیز بلڈنگ بلاکس کو π-مربوط انداز میں جوڑ کر بنائے جاتے ہیں اور 3-D نیٹ ورک رکھتے ہیں۔ کنجگیشن سی ایم پیز کے نظام کے ذریعے پھیلا ہوا ہے اور سی ایم پیز کو کنڈکٹو پراپرٹیز دیتا ہے۔ سی ایم پیز کے بلڈنگ بلاکس اس لحاظ سے پرکشش ہیں کہ بلاکس π اکائیوں میں وسیع تنوع رکھتے ہیں جو استعمال کیے جا سکتے ہیں اور کنکال کی ٹیوننگ اور اصلاح اور اس کے بعد سی ایم پیز کی خصوصیات کی اجازت دیتے ہیں۔ زیادہ تر بلڈنگ بلاکس میں الکین جیسے سخت اجزاء ہوتے ہیں جو مائکروپوروسٹی کا سبب بنتے ہیں۔ سی ایم پیز کے گیس اسٹوریج، ہیٹرجینیئس کیٹالیسس، لائٹ ایمیٹنگ، لائٹ ہارویسٹنگ، اور الیکٹرک انرجی اسٹوریج میں استعمال ہوتے ہیں۔ سی ایم پیز کے نیٹ ورک کو بنانے والے بلڈنگ بلاکس میں ایک خوشبودار نظام ہونا چاہیے اور کم از کم دو رد عمل والے گروپ ہونے چاہئیں۔ سی ایم پیز کی سوراخ دار ساخت پیدا کرنے کے لیے، 3-ڈی پولیمر ریڑھ کی ہڈی بنانے کے لیے مختلف جیومیٹریز کے ساتھ بلڈنگ بلاکس کا کراس-جوڑا ضروری ہے، جبکہ اسی طرح کی جیومیٹری والے بلڈنگ بلاکس کے ہومو-جوڑے میں خود سنکشیپن کے رد عمل ہوتے ہیں۔ بلڈنگ بلاکس کی جیومیٹریز ان کے پوائنٹ گروپ پر مبنی ہوتی ہیں۔ سی 2، سی 3، سی 4، سی 6 وہ جیومیٹریز ہیں جو سی ایم پیز کے بلڈنگ بلاکس کے لیے دیکھی جاتی ہیں۔ سوزوکی جوڑی 1979 سے، سوزوکی جوڑی ایرل آرل بانڈ کی تشکیل کے لیے ایک موثر طریقہ رہا ہے۔ سی ایم پیز کے لیے بائیفینائل ریپیٹ یونٹ کی تشکیل کے لیے سوزوکی جوڑے کے رد عمل کے حالات میں کسی بیس کی موجودگی میں نامیاتی ہالائڈ یا سلفونٹ کے ساتھ آرگن-بورون ریجینٹ کا پیلیڈیم اتپریرک کراس جوڑا شامل ہے۔ سی ایم پیز کی ترکیب کے لیے اس طریقہ کو استعمال کرنے کا ایک فائدہ یہ ہے کہ رد عمل کے حالات ہلکے ہوتے ہیں، نامیاتی بورون ریجینٹس کی تجارتی دستیابی ہوتی ہے، اور رد عمل میں اعلی فعال گروپ رواداری ہوتی ہے۔ یہ طریقہ سی ایم پیز کی بڑے پیمانے پر ترکیب کے لیے بہترین استعمال ہوتا ہے۔ سوزوکی جوڑے میں ایک خرابی یہ ہے کہ ردعمل آکسیجن حساس ہوتا ہے، جو اکثر ضمنی مصنوعات کا باعث بنتا ہے، اور ساتھ ہی رد عمل کو ڈیگاس کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ اریل ہالائڈز اور الکینل گروپوں کا سونوگشیرا کراس جوڑا ایک بیس کی موجودگی میں پیلیڈیم-تانبے کے شریک اتپریرک کے ساتھ ہوتا ہے۔ جوڑی میں حاصل ہونے والی بہتر رد عمل کی وجہ سے پیلیڈیم-تانبے کا شریک اتپریرک استعمال کیا جاتا ہے۔ سونوگشیرا جوڑے کے رد عمل اس لحاظ سے فائدہ مند ہیں کہ رد عمل میں تکنیکی سادگی کے ساتھ ساتھ فعال گروپ مطابقت بھی ہوتی ہے۔ 3-D نیٹ ورک حاصل کرنے کے لیے پلانر مونومرز میں الکینز کی گردش میں آسانی کی وجہ سے اس طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے CMPs آسانی سے تشکیل پاتے ہیں۔ سی ایم پیز کے سوراخ کے قطر کو کنٹرول کرنے کے لیے ان پلانر مونومرز کی طاقت کو ٹیون کیا جا سکتا ہے۔ سونوگشیرا جوڑے کے رد عمل میں سالوینٹس بھی سی ایم پیز کی تشکیل میں کردار ادا کر سکتے ہیں۔ وہ سالوینٹس جو سی ایم پیز کی ترکیب کو سب سے بہتر بناتے ہیں وہ ڈائی میتھائلفارمائڈ، 1,4-ڈائی آکسین، اور ٹیٹرا ہائیڈروفوران ہیں۔ یہ سالوینٹس ضمنی مصنوع کے طور پر پیدا ہونے والے ہائیڈروجن ہالائڈ کی تشکیل کو بے اثر کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ ٹرمینل الکائنز کو مونومر کے طور پر استعمال کرنے کا ایک نقصان یہ ہے کہ ٹرمینل الکائنز آکسیجن کی موجودگی میں آسانی سے ہوموکپلنگ سے گزرتے ہیں، لہذا ردعمل آکسیجن اور پانی کی موجودگی کے بغیر انجام دیا جانا چاہیے۔ یاماموٹو جوڑی یاماموٹو جوڑی میں، ایرل ہیلوجینیڈ مرکبات کے کاربن-کاربن بانڈ ایک منتقلی دھاتی اتپریرک سے ثالثی کے ذریعے تشکیل پاتے ہیں، عام طور پر بیس (سائکلو آکٹاڈین) نکل (0)، جسے اکثر نی (کوڈ) 2 کے طور پر لکھا جاتا ہے۔ یاماموٹو جوڑے کا ایک فائدہ یہ ہے کہ صرف ایک ہی ہیلوجن فعال مونومر کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے مونومر پرجاتیوں میں تنوع کے ساتھ ساتھ ردعمل کا ایک آسان طریقہ کار بھی ہوتا ہے۔ جبکہ سی ایم پیز میں زیادہ تر تحقیق سوراخ کے سائز اور سطح کے رقبے کو کنٹرول کرنے پر مرکوز ہے، یاماموٹو جوڑوں میں استعمال ہونے والے مونومرز میں لچک کی کمی سی ایم پیز میں آزاد حجم اور سوراخ کو راستہ دیتی ہے۔ صرف حال ہی میں یاماموٹو جوڑے کے ذریعے سوراخ کے سائز اور سطح کے رقبے کے سی ایم پیز کو کنٹرول کیا گیا ہے۔ افزان اور دیگر نے بھی حال ہی میں یاماموٹو جوڑے کے رد عمل کا استعمال کرتے ہوئے متضاد طور پر تبدیل شدہ [6] سی ایم پی کی اطلاع دی۔ شیف بیس ری ایکشن فی الحال سی ایم پیز کی ترکیب کے لیے استعمال ہونے والے زیادہ تر طریقوں کو دھاتی اتپریرک کی موجودگی کی وجہ سے پانی سے پاک اور آکسیجن سے پاک ماحول میں انجام دیا جانا چاہیے۔ دھاتی اتپریرک کے استعمال کی وجہ سے، پولیمر میں لامحالہ ٹریس دھاتیں موجود ہوتی ہیں۔ رد عمل، جیسے شیف بیس رد عمل، نے اس لحاظ سے زیادہ توجہ حاصل کی ہے کہ رد عمل دھات سے پاک ہیں۔ شیف بیس میں، امین پر مبنی مونومرز اور مونومرز پر مشتمل ایلڈیہائیڈ سی ایم پیز کے لیے ریپیٹ یونٹ بنانے کے لیے ایک رد عمل سے گزرتے ہیں۔ متعدد ایلڈیہائیڈ فنکشنل گروپوں پر مشتمل صنعتی پیمانے کے سستے مونومرز کی وجہ سے شیف بیس ایک ترجیحی دھات سے پاک طریقہ ہے۔ شیف بیس کا ایک اور فائدہ یہ ہے کہ نائٹروجن سی ایم پیز بنانے میں پیدا ہوتا ہے، جو بہت سے استعمالات کے لیے فائدہ مند ہو سکتا ہے۔ سیانو سائکلوٹریمیرائزیشن سیانو سائکلوٹریمیرائزیشن رد عمل آئنوتھرمل حالات میں ہوتے ہیں، جہاں سی ایم پیز اعلی درجہ حرارت پر پگھلی ہوئی زنک کلورائد میں حاصل کیے جاتے ہیں۔ بلڈنگ یونٹس C3N3 رنگز تیار کر سکتے ہیں۔ ان بجتوں کو پھر ایک سہ رخی سطح سے ثانوی عمارت کی اکائی کے طور پر جوڑا جاتا ہے۔ سائکلوٹریمیرائزیشن اکثر سی ایم پیز بنانے کے لیے ٹیٹراہیڈرل مونومرز کو جوڑنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ سی ایم پیز جو سائانو سائکلوٹریمیرائزیشن کے ذریعے ترکیب کیے جاتے ہیں وہ تنگ مائکروپور سائز کی تقسیم، ایچ 2 ایڈسورپشن کی اعلی اینتھالپیز اور تیز انتخابی گیس ایڈسورپشن کی نمائش کرتے ہیں۔ خصوصیات سی ایم پیز کی متعدد جسمانی خصوصیات کو ان کے توسیعی امتزاج یا مائکروپوروسٹی سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔ برقی خصوصیات زیادہ تر کنڈکٹو دھاتوں کی طرح، کنجوگیٹڈ پولیمر الیکٹرانک بینڈ کی نمائش کرتے ہیں۔ کنجوگیٹڈ سسٹم کے الیکٹران ویلینس بینڈ پر قابض ہوتے ہیں اور اس بینڈ سے الیکٹرانوں کو ہٹانا یا اعلی توانائی کنڈکٹو بینڈ میں الیکٹرانوں کا اضافہ چالکتا کا باعث بن سکتا ہے۔ جڑے ہوئے مواد بہت سے معاملات میں اپنے غیر مقامی π-نظام کی وجہ سے مرئی روشنی کو جذب کر سکتے ہیں۔ ان خصوصیات کی وجہ سے نامیاتی الیکٹرانکس اور نامیاتی فوٹوونکس میں استعمال ہوا ہے۔ جسمانی خصوصیات سی ایم پیز سطح کے رقبے اور سوراخ کے سائز کے حوالے سے اعلی سطح کی مطابقت کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ سطح کے رقبے کو بڑھانے کے لیے مونومرز کو طویل سخت موئٹیز کے ساتھ ڈیزائن کیا جا سکتا ہے۔ CMP-1,4 سے CMP-5 کا سلسلہ سطح کے رقبے میں 500 m2/g سے 1000 m2/g تک ڈرامائی اضافہ ظاہر کرتا ہے۔ سطح کے رقبے میں اضافہ مختلف ایپلی کیشنز کے لیے مختلف نامیاتی اور غیر نامیاتی مرکبات سے بھرنے کی ان کی صلاحیت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ سطح کے رقبے میں اضافہ گیس جذب کرنے کی صلاحیتوں کو بھی بہتر بنا سکتا ہے۔ سی ایم پیز کی ایک اہم خرابی ان کی موروثی عدم حل پذیری ہے۔ یہ عدم حل پذیری مونومرز کی طویل سخت موئٹیز کی وجہ سے ہوتی ہے۔ گھلنشیل سائیڈ چینز کے اضافے سے گھلنشیلتا کو بڑھانے کے لیے کئی کوششیں کی گئی ہیں لیکن یہ اب بھی وسیع تر ایپلی کیشنز میں رکاوٹ بنی ہوئی ہے۔ ایپلی کیشنز سی ایم پیز کی دریافت کے بعد سے کئی ایپلی کیشنز کے لیے تحقیقات کی گئی ہیں۔ سی ایم پیز میں سطح کے علاقے بہت سے معاملات میں 1000 m2/g سے تجاوز کر سکتے ہیں، حالانکہ متعلقہ سوراخ دار خوشبودار فریم ورک، جن میں توسیعی امتزاج کا فقدان ہے، کے سطح کے علاقے 5500 m2/g سے زیادہ ہو سکتے ہیں۔ ان مادوں کی سوراخ کرنے کی وجہ سے ان کی تشخیص سوربنٹس کے طور پر ہوئی ہے۔ حالیہ کام نے اتپریرک کے لحاظ سے ان کی صلاحیت پر توجہ مرکوز کی ہے، مثال کے طور پر 'دھاتی نامیاتی سی ایم پیز' کی شکل میں، اور ہلکی کٹائی کے لیے بھی، اور سپر کیپیسیٹرز اپنی انتہائی مربوط نوعیت سے فائدہ اٹھا رہے ہیں۔ سی ایم پی مواد کے لیے دعوی کیا جانے والا ایک اور فائدہ فنکشنل گروپوں کی ایک وسیع رینج کے ساتھ ان کو مشتق کرنے کی صلاحیت ہے۔ سی ایم پیز کو کئی ایسے شعبوں میں لاگو کیا گیا ہے جو اپنی الیکٹرانک خصوصیات اور غیر محفوظ نوعیت دونوں سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ سوراخوں کو غیر نامیاتی مواد سے بھرا جا سکتا ہے، جیسے کہ ٹی او او 2، فوٹو وولٹیکس میں استعمال کے لیے۔ انہیں الیکٹرانک جنکشن کے طور پر کام کرنے کے لیے پروسیس کیا جا سکتا ہے۔ وہ سوراخوں کے اندر اور باہر بہنے کی اجازت دیتے ہیں جنہیں سطح کے برقی کیمیائی استعمال کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات غیر محفوظ میڈیا