स्पेक्ट्रोस्कोपिक सामग्री लक्षण वर्णन

स्पेक्ट्रोस्कोपिक सामग्री लक्षण वर्णन किसी सामग्री की संरचना, रासायनिक अवस्था और बंधन को निर्धारित करने के लिए प्रकाश, एक्स-रे और कणों की परस्पर क्रिया का उपयोग करता है, जो विवर्तन और माइक्रोस्कोपी से प्राप्त संरचनात्मक चित्र का पूरक है।

Definition

स्पेक्ट्रोस्कोपिक सामग्री लक्षण वर्णन किसी सामग्री की मौलिक संरचना, रासायनिक अवस्था और बंधन का निर्धारण है, यह मापकर कि यह फोटॉनों को कैसे अवशोषित, उत्सर्जित या बिखेरता है या यह उत्तेजना के तहत इलेक्ट्रॉनों को कैसे छोड़ता है, विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के प्रासंगिक क्षेत्रों में।

Scope

यह विषय सामग्री का विश्लेषण करने के लिए उपयोग की जाने वाली स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियों को शामिल करता है: कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी (इन्फ्रारेड और रमन) जो बंधन और चरणों को चिह्नित करती हैं; एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन और ऑगर स्पेक्ट्रोस्कोपी जो सतह की संरचना और ऑक्सीकरण अवस्था की रिपोर्ट करती हैं; और एक्स-रे अवशोषण और अन्य विधियाँ जो स्थानीय संरचना और इलेक्ट्रॉनिक अवस्था की जांच करती हैं। यह बताता है कि प्रत्येक तकनीक क्या मापती है, इसकी सतह या थोक संवेदनशीलता क्या है, और स्पेक्ट्रोस्कोपिक डेटा रासायनिक प्रजातियों और बंधन वातावरण की पहचान कैसे करता है।

Core questions

• कंपन स्पेक्ट्रा बंधन को कैसे प्रकट करते हैं और चरणों की पहचान कैसे करते हैं?
• फोटोइलेक्ट्रॉन और ऑगर विधियाँ सतह की संरचना और ऑक्सीकरण अवस्था कैसे देती हैं?
• एक्स-रे अवशोषण स्थानीय संरचना और इलेक्ट्रॉनिक अवस्था की जांच कैसे करता है?
• सतह-संवेदनशील और थोक विधियों का चयन और संयोजन कैसे किया जाता है?

Key concepts

• इन्फ्रारेड और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी
• एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
• ऑगर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी
• एक्स-रे अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी
• सतह बनाम थोक संवेदनशीलता
• रासायनिक अवस्था और बंधन

Key theories

कंपन फिंगरप्रिंटिंग

इन्फ्रारेड अवशोषण और रमन प्रकीर्णन बंधों की कंपन आवृत्तियों को मापते हैं, जो परमाणुओं और उनके बंधन पर निर्भर करते हैं; परिणामी स्पेक्ट्रा फिंगरप्रिंट के रूप में कार्य करते हैं जो एक सामग्री में कार्यात्मक समूहों, चरणों और संरचनात्मक परिवर्तनों की पहचान करते हैं।

फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी और रासायनिक अवस्था

एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी एक सतह से निष्कासित कोर इलेक्ट्रॉनों की बंधन ऊर्जा को मापती है; ये ऊर्जाएं ऑक्सीकरण अवस्था और बंधन वातावरण के साथ बदलती हैं, इसलिए यह तकनीक मौजूद तत्वों और सबसे बाहरी परमाणु परतों में उनकी रासायनिक अवस्था दोनों की रिपोर्ट करती है।

Mechanisms

इन्फ्रारेड फोटॉन अवशोषित होते हैं और रमन फोटॉन बंधन कंपन द्वारा निर्धारित ऊर्जाओं पर अप्रत्यास्थ रूप से बिखरे होते हैं; एक्स-रे कोर इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं जिनकी बंधन ऊर्जा, रासायनिक वातावरण द्वारा स्थानांतरित, फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी में मापी जाती है; और अवशोषण किनारों पर एक्स-रे ऊर्जा को ट्यून करना एक चुने हुए तत्व के स्थानीय समन्वय और इलेक्ट्रॉनिक अवस्था की जांच करता है।

Clinical relevance

स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियाँ सामग्रियों में रासायनिक प्रजातियों, ऑक्सीकरण अवस्थाओं और बंधन की पहचान करती हैं, सतह की संरचना और संदूषण का निदान करती हैं, और संश्लेषण, उत्प्रेरण और क्षरण के दौरान रासायनिक परिवर्तनों का पालन करती हैं, रासायनिक-अवस्था की जानकारी प्रदान करती हैं जो केवल संरचनात्मक तकनीकें प्रदान नहीं कर सकती हैं।

History

रमन की 1928 में अप्रत्यास्थ प्रकाश प्रकीर्णन की खोज और इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी के परिपक्व होने ने रसायनज्ञों को सामग्रियों के कंपन फिंगरप्रिंट दिए। 1950 और 1960 के दशक में सीगबान द्वारा उच्च-रिज़ॉल्यूशन एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी का विकास, जिसे 1981 के नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली, ने मात्रात्मक सतह संरचना और रासायनिक-अवस्था विश्लेषण को जोड़ा, जिससे सामग्रियों के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपिक टूलकिट पूरा हुआ।

Key figures

• Kai Siegbahn
• Chandrasekhara Venkata Raman

Seminal works

• leng2013
• vickerman2009

Frequently asked questions

यदि विवर्तन पहले से ही संरचना देता है तो स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग क्यों करें?

विवर्तन औसत आवधिक संरचना को प्रकट करता है लेकिन रासायनिक अवस्था, बंधन, या अनाकार और सतह प्रजातियों के बारे में बहुत कम बताता है। स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑक्सीकरण अवस्थाओं, कार्यात्मक समूहों और स्थानीय बंधन की रिपोर्ट करती है, इसलिए दोनों दृष्टिकोण अकेले की तुलना में कहीं अधिक पूर्ण विवरण देते हैं।

एक्स-रे फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी को सतह-संवेदनशील क्या बनाता है?

हालांकि एक्स-रे एक नमूने में गहराई तक प्रवेश करते हैं, वे जो फोटोइलेक्ट्रॉन बाहर निकालते हैं, वे केवल सबसे बाहरी कुछ नैनोमीटर से ही बच सकते हैं, इससे पहले कि वे फिर से अवशोषित हो जाएं। क्योंकि इस पतले निकट-सतह क्षेत्र से केवल इलेक्ट्रॉन डिटेक्टर तक पहुंचते हैं, यह तकनीक सतह की संरचना और रासायनिक अवस्था की रिपोर्ट करती है।