Chlorine-free germanium processing
کلورین سے پاک جرمنیم پروسیسنگ جرمنیم ایکٹیویشن کے طریقے ہیں جو روایتی مصنوعی راستوں کے مقابلے میں زیادہ توانائی سے موثر اور ماحول دوست طریقے سے مفید جرمنیم پریکسرز بناتے ہیں۔ جرمنیم ٹیٹراکلورائڈ بہت سے جرمنیم کمپلیکس کی ترکیب کے لیے ایک قیمتی انٹرمیڈیٹ ہے۔ اس کی عام ترکیب میں ہائیڈروجن کلورائد، ایچ سی ایل کے ساتھ جرمینیئم آکسائڈ، جی او 2 کی توانائی سے بھرپور پانی کی کمی شامل ہے۔ غیر قابل تجدید، ایچ سی ایل کے ساتھ اعلی توانائی کے رد عمل کے ماحولیاتی اور حفاظتی اثرات کی وجہ سے، کلورین کے بغیر شیلف مستحکم جرمینیئم انٹرمیڈیٹ پریکسر کی ایک متبادل ترکیب دلچسپی کا باعث ہے۔ 2017 میں، کلورائڈ پرجاتیوں کا استعمال کیے بغیر آرگنجرمنیس، جی ای آر 4 کی ترکیب کی اطلاع دی گئی، جس سے جی ای او 2، جی ای (0) کا استعمال کرتے ہوئے بہت زیادہ ماحول دوست اور کم توانائی کی ترکیب کی اجازت ملی، اور یہاں تک کہ زنک آکسائڈ (زیڈ این او) کی موجودگی میں جرمینیئم کو منتخب طور پر چالو کیا گیا، جس کے نتیجے میں ایسی مصنوعات بنچ مستحکم اور ٹھوس ہیں۔ آرگنجرمنیس کی ترکیب جرمنیم دھات گلوینوویک اور دیگر کی آکسیکرن۔ آرتھو کوئنون کا استعمال کرتے ہوئے آرگنجرمنیس کی ترکیب کی ہے، جو کہ ریڈوکس "غیر انوسینٹ" دونوں ہے اور ایک چھدم ہیلائڈ کے طور پر کام کرتا ہے، جس کے نتیجے میں ہوا اور نمی مستحکم بھورے رنگ کی ٹھوس ہوتی ہے۔ نیچے دی گئی اسکیم کا حوالہ دیتے ہوئے، جب جی ای (0)، آرتھو کوئینون، اور پیریڈائن (معاون لگینڈ کے طور پر کام کرنے والے) کو ٹولوین اور پانی کے 1:1 کے مرکب میں مائع کی مدد سے پیسنے کے ذریعے ملایا گیا، تو اس کے نتیجے میں آرگنجرمین کو ٹولوین میں دوبارہ کرسٹلائز کیا گیا جس کے نتیجے میں 88 فیصد پیداوار ہوئی۔ اس تعامل میں، کوئنون لگینڈز میں سے ہر ایک دو الیکٹران آکسیکرن سے گزرتا ہے، جس کے نتیجے میں جی ای (0) آکسائڈائز ہو کر جی ای (IV) ہو جاتا ہے۔ اس تعامل کو ملیگرام اور گرام پیمانے دونوں پر کام کرنے کے لیے دکھایا گیا، جس سے بلک پیمانے میں اس کی کارکردگی ثابت ہوتی ہے۔ جی او 2 کی پانی کی کمی آرتھو-کوئنون کے ساتھ جرمینیئم دھات کے آکسیکرن کی طرح تقریبا ایک جیسی رد عمل اسکیم کے بعد، کیٹیکول لگینڈس کے ساتھ جی او 2 کی پانی کی کمی کے نتیجے میں آکسیکرن پروڈکٹ کی طرح ہی پیداوار ہوتی ہے، جس کی پیداوار ملیگرام پیمانے پر 74 فیصد اور گرام پیمانے پر 84 فیصد ہوتی ہے۔ یہ خاص اسکیم بہت قابل ذکر ہے کیونکہ اس تعامل کا واحد ضمنی نتیجہ پانی ہے۔ یہ تعاملات دیگر دھاتوں کے لیے عام آکسائڈ کی علیحدگی کا متبادل فراہم کر سکتے ہیں جو توانائی سے بھرپور اور بصورت دیگر فضول ہوتے ہیں۔ ZnO سے صنعتی طور پر جرمینیئم کو ZnO سے نکالا جا سکتا ہے، جس میں جیو 2 کی مقدار ہوتی ہے۔ ایچ سی ایل کا استعمال کرتے ہوئے، جی ای سی ایل 4 اور زیڈ این سی ایل 2 ضمنی پیداوار کا کلیدی پروڈکٹ تیار کیا جا سکتا ہے۔ زنک کی ضمنی پیداوار کو زیادہ درجہ حرارت پر آستین کیا جا سکتا ہے، جس سے صرف جرمینیئم ٹیٹراکلورائڈ باقی رہ جاتا ہے۔ کلورین سے پاک جرمینیئم پروسیسنگ کا ایک نیا طریقہ زنک آکسائیڈ سے جرمینیئم نکالنے میں موثر ثابت ہوا ہے، جس سے اس وقت صنعت میں استعمال ہونے والے ایچ سی ایل لیچنگ اور آستین کے عمل کی جگہ لینے کی امید ہے۔ جیو 2 اور زیڈ این او کے 1:1 اور 1:5 دونوں بڑے پیمانے کے تناسب میں، جرمینیئم آکسائیڈ کو کیٹیکول کے سادہ اضافے کے ذریعے منتخب طور پر چالو کیا گیا تھا، اور رد عمل کو اسی حالات میں آگے بڑھنے دیا گیا تھا جیسے پانی کی کمی کا رد عمل۔ غیر فعال زنک آکسائیڈ کو ڈائکلورومیتھین سے دھویا جا سکتا ہے اور بیس (کیٹیکولیٹ) جرمینیئم پروڈکٹ کو سائکلوہیکسین میں دوبارہ کرسٹلائز کیا جا سکتا ہے۔ رد عمل کے برتن میں زنک آکسائڈ موجود ہونے کے باوجود، انٹرمیڈیٹ جرمینیئم پروڈکٹ کی پیداوار زیادہ رہتی ہے، جو 64 اور 66 فیصد ہے۔ یہ طریقہ، نیز ہیلوجن سے پاک جرمنیم نکالنے کے دیگر طریقے، ہیلوجن سے پاک جرمنیم پروسیسنگ کے امکان کو مستقبل کا امکان بناتے ہیں۔ دیگر معاون لگینڈس اوپر بیان کردہ جرمینیئم کی میکانکیمیکل ایکٹیویشن کو مختلف قسم کے معاون امین پر مبنی لگینڈس کے ساتھ استعمال کیا جا سکتا ہے نہ کہ صرف پیریڈائن جیسا کہ اوپر کی ترکیبوں میں استعمال ہوتا ہے۔ یونی ڈینٹیٹ لگینڈز جیسے این-میتھائل امیڈازول کو ٹرانس ڈسپوزڈ آکٹاڈرل جرمینیئم پروڈکٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو کیٹیکول اور آرتھو-کوئنون دونوں کے کمپلیکس کے لیے آئسو اسٹرکچرل ہے جس میں پائریڈین ہوتا ہے۔ تاہم، چیلیٹنگ لگینڈز کو ایک دوسرے کے ساتھ نائٹروجن سی آئی ایس کے ساتھ پروڈکٹ بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک رد عمل میں ٹیٹرامیتھائلتھائلینیڈیمین کو چیلیٹنگ بائی ڈینٹیٹ ڈائمین کے طور پر استعمال کرنے سے دوسرے آکٹاڈرل بائنڈنگ سائٹس پر کیٹیکول لگینڈس کے ساتھ سیس پروڈکٹ فراہم ہوتا ہے۔ مزید تحقیق یہ ظاہر کرنے کے لیے بھی کی گئی ہے کہ نائٹروجن پر مشتمل لگینڈ حیاتیاتی طور پر فعال ہو سکتے ہیں جو بہت کم تخفیف کی صلاحیت پر کام کرتے ہیں۔ یہ ان لگینڈوں کے ساتھ جرمینیئم کمپلیکس کو آسانی سے کم کرنے والا اور انتہائی نیوکلیوفیلک بناتا ہے، جس سے متبادل اور ایکٹیویشن اور بھی آسان ہو جاتا ہے۔ متبادل رد عمل ٹیٹرا آرگنجرمنیس ریجینٹس اور مصنوعات بنانے کے لیے متبادل مندرجہ بالا طریقہ کار کے ذریعے تیار کردہ انٹرمیڈیٹس آسانی سے نیوکلیوفائلز کے ساتھ متبادل رد عمل سے گزر کر ٹیٹرا آرگنجرمنیس، جی ای آر 4 تشکیل دے سکتے ہیں، جن میں جی ای ایچ 4، جرمن شامل ہیں۔ جرمن آپٹیکل اور الیکٹرانک ڈیوائس کی تیاری میں ایک کلیدی مواد ہے۔ یہ متبادل رد عمل اصل کیٹیکول لگینڈ کو واپس کرتے ہیں، جس سے یہ جرمینیئم ایکٹیویشن عمل آسانی سے دوبارہ قابل استعمال ہوجاتا ہے۔ ٹیٹرا ہائیڈروفوران میں الکائل یا ایرل گریگنارڈ ریجینٹ کے 20 مساوی کا حل، بیس (کیٹیکولیٹ) کمپلیکس کے ساتھ مل کر ٹی ایچ ایف میں ریجینٹس کے یکساں حل کی طرف لے جاتا ہے۔ اس محلول کو 24 گھنٹوں کے لیے ریفلکس کرنے سے متعدد ریجینٹس میں نسبتا زیادہ پیداوار میں گریگنارڈ پروڈکٹ آرگنجرمنی حاصل ہوتا ہے۔ نیچے دی گئی شکل گلاوینوویچ اور دیگر کے ذریعہ استعمال ہونے والے مختلف ریجینٹس کو ظاہر کرتی ہے، جو متبادل رد عمل کی افادیت کو ظاہر کرتی ہے۔ تجویز کردہ میکانزم اوپر بیان کردہ متبادل رد عمل کو ایک ایسے میکانزم کے ذریعے عمل کرنے کے بارے میں سوچا جاتا ہے جس میں کمپلیکس کے سٹیریک تناؤ کو رد عمل کے دوران آہستہ آہستہ کم کیا جاتا ہے۔ پہلا گریگنارڈ ریجینٹ سب سے زیادہ رکاوٹ والی آکسیجن پوزیشن کو تبدیل کرتا ہے، جہاں کیٹیکول لگینڈ کا ٹی-بیوٹیل گروپ آکسیجن کے لیے الفا ہوتا ہے۔ دوسرا گریگنارڈ ریجینٹ اب یونی ڈینٹیٹ کیٹیکول-گریگنارڈ ایڈکٹ کو تبدیل کرتا ہے، لگینڈ کو ہٹا دیتا ہے اور اس کے نتیجے میں دو مکمل متبادل ہوتے ہیں۔ نیچے دی گئی اسکیم کا حوالہ دیتے ہوئے، انٹرمیڈیٹ 2 کو گریگنارڈ ریجینٹ کے اضافی مساوی کے ساتھ ٹریٹ کرنے سے 2 بنانے کی شرح سے زیادہ تیز شرح سے 3 حاصل ہوتا ہے، اور ریجینٹ کے دو مساوی کے ساتھ 3 کا ٹریٹ کرنے سے اور بھی تیزی سے 4 حاصل ہوتا ہے۔ یہ جی ای سی ایل 4 کے متبادل رد عمل سے بالکل مختلف ہے، جس میں جرمینیئم کا مرکز رد عمل کے دوران زیادہ مستحکم طور پر رکاوٹ بن جاتا ہے کیونکہ کاربن اور کلورائڈز کا لگینڈ کا تبادلہ ہوتا ہے، جس سے متبادل کو مزید مشکل بنا دیتا ہے۔ متبادل رد عمل کی سٹیریو کیمیکل سلیکٹیویٹی کو معاون امین لگینڈ کی شناخت کے ذریعے مزید نافذ کیا جاتا ہے۔ زیادہ سٹیریکل طور پر منسلک امین لگینڈ جیسے کہ ٹرائیتھیلامائن کا استعمال کرتے ہوئے، بیو ایم جی سی ایل کے دو مساوی کے ساتھ متبادل کے بعد ڈائیبیوٹیل-جرمین-η2-کیٹیکولیٹ اور ٹرائیبیوٹیلجرمیل-η1-کیٹیکولیٹ کا ایک 1.67:1 مرکب تیار کیا جاتا ہے۔ یہ متبادل رد عمل کے پروڈکٹ پر سٹیریک اینکمبرنس کے اثر کو ثابت کرتا ہے کیونکہ اس کے نتیجے میں ٹرائی-سبسٹیوٹڈ پروڈکٹ میں سب سے کم سٹیریکل طور پر منسلک آکسیجن ہوتی ہے جو کیٹیکولیٹ سے منسلک رہتی ہے۔ یہ رد عمل کا راستہ زیادہ سٹیریو کمپلیکس اور فعال جرمینیئم کمپلیکس کے لیے نئے مصنوعی راستوں کی اجازت دے سکتا ہے۔ جرمنی بنانے کا متبادل انتہائی اتار چڑھاؤ اور زہریلا ہونے کے باوجود، جرمنی، جی ای ایچ 4، آپٹو الیکٹرانکس کے میدان میں انتہائی اہم ہے اور جرمنیم کی پتلی فلمیں بنانے کے لیے بخارات کے جمع ہونے کے لیے ایک اچھا امیدوار ہے۔ تاہم، جرمنی کو اس طرح استعمال کرنے کے لیے انتہائی خالص ہونا چاہیے، اور جرمنی کو تیار کرنے اور صاف کرنے کے لیے طریقوں کو تیار کرنے میں بہت زیادہ تحقیق کی گئی ہے۔ بیس (کیٹیکولیٹ) جرمنیم اور لتیم ایلومینیم ہائیڈرائڈ (LiAlH4) کا استعمال کرتے ہوئے ڈبیوٹائل ایتھر میں ارجن کے ساتھ بطور کیریئر گیس کا استعمال کرتے ہوئے، متبادل رد عمل آر کیریئر گیس میں اعلی طہارت جرمنی پیدا کرتا ہے جس میں وولٹائل جی ای ضمنی مصنوعات کا کوئی ارتقاء نہیں ہوتا ہے۔ جرمنی کی پیداوار کے لیے اس رد عمل کے راستے کو پوسٹ سنتھٹک پروسیسنگ یا طہارت کی ضرورت نہیں ہے، جو اسے موجودہ طریقوں سے زیادہ فائدہ مند ثابت کرتا ہے۔ حوالہ جات کیمیائی عمل