سونو کیمسٹری ایک نیا بین الضابطہ مضمون ہے جو ١٩٨٠ کی دہائی کے وسط اور اواخر میں تیار کیا گیا تھا۔ یہ مقامی گرم مقامات بنانے کے لئے الٹراسونک کیویٹیشن اثر کا استعمال کرتا ہے۔ یہ 4000-6000 ہزار کے انتہائی مائیکرو ماحول میں کیمیائی رد عمل، 100 ایم پی اے کا دباؤ اور 109ہزار / ایس کی تیز ٹھنڈک کی شرح میں کیمیائی رد عمل پیدا کر سکتا ہے۔ حالیہ برسوں میں کیمسٹری کے شعبے میں الٹراساؤنڈ کے اطلاق پر بہت سی تحقیقی رپورٹیں ہیں۔ بہت سے علما اپنی تحقیق میں الٹراساؤنڈ متعارف کراتے ہیں، الٹراساؤنڈ کے ذریعہ بنائے گئے خصوصی ماحول کو کیمیائی رد عمل کے عمل کو تبدیل کرنے اور بہتر بنانے کے لئے استعمال کرنے کی کوشش کرتے ہیں، یا کچھ عجیب رد عمل کے مظاہر تلاش کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔
سونو کیمسٹری صوتی خاندان کا ایک رکن ہے
طاقت کی خصوصیات - جب آواز کی لہریں ہوا میں پھیلتی ہیں تو وہ ذرات کو ہوا میں دھکیل کر آگے پیچھے ارتعاش کرتی ہیں اور ذرات پر کام کرتی ہیں۔ آواز موج طاقت جسمانی مقدار ہے جو آواز کی لہر کے کام کی رفتار کی نشاندہی کرتی ہے۔ اسی شدت سے آواز کی لہر کی فریکوئنسی اتنی ہی کم ہوتی ہے، اس میں اتنی ہی زیادہ طاقت ہوتی ہے۔ الٹراسونک لہر کی اعلی فریکوئنسی کی وجہ سے، الٹراسونک لہر کی طاقت عام آواز کی لہر کے مقابلے میں بہت بڑی ہے.
کیویٹیشن: جب الٹراسونک لہر مائع میں پھیلتی ہے تو مائع ذرات کے پرتشدد ارتعاش کی وجہ سے مائع میں چھوٹی کیویٹیز پیدا ہوں گی۔ یہ چھوٹی چھوٹی گہرائیاں تیزی سے پھیلتی اور بند ہوتی ہیں جس کے نتیجے میں مائع ذرات کے درمیان پرتشدد اثرات مرتب ہوتے ہیں جس کے نتیجے میں ہزاروں سے ہزاروں ماحول دباؤ کا شکار ہوتے ہیں۔ ذرات کے درمیان شدید تعامل سے مائع کا درجہ حرارت اچانک بڑھ جائے گا اور ہلچل میں اچھا کردار ادا کرے گا، تاکہ دو ایمیسیبل مائعات (جیسے پانی اور تیل) کو ایملسیف کیا جائے، اور تحلیل اور کیمیائی رد عمل کو تیز کیا جائے گا۔ مائع میں الٹراسونک ایکشن کی وجہ سے اس قسم کے اثر کو الٹراسونک کیویٹیشن کہا جاتا ہے۔
کیمیائی رد عمل میں الٹراساؤنڈ کا اطلاق رد عمل کی شرح میں اضافہ کر سکتا ہے، رد عمل کا وقت کم کر سکتا ہے، رد عمل کی منتخبیت کو بہتر بنا سکتا ہے، اور کیمیائی رد عمل کو متحرک کر سکتا ہے جو الٹراساؤنڈ کے بغیر نہیں ہو سکتا۔ اپنے منفرد رد عمل کی خصوصیات کی وجہ سے، سونو کیمسٹری نے وسیع توجہ مبذول کرائی ہے اور مصنوعی کیمیاء میں سب سے اہم اور فعال تحقیقی شعبوں میں سے ایک ہے۔
سونو کیمسٹری کا استعمال کیمسٹری کے ہر شعبے میں وسیع پیمانے پر کیا گیا ہے، جیسے نامیاتی مصنوعی کیمیاء، نینو مواد کی تیاری، حیاتی کیمیاء، تجزیاتی کیمسٹری، پولیمر کیمسٹری، پولیمر مواد، سطح ی پروسیسنگ، بائیو ٹیکنالوجی اور ماحولیاتی تحفظ۔
الٹراسونک کیمسٹری ایک ایسا مظہر ہے جو کیمیائی رد عمل کو تیز کرنے اور کنٹرول کرنے، رد عمل کی شرح کو بہتر بنانے اور نئے کیمیائی رد عمل کا آغاز کرنے کے لئے پاور الٹراساؤنڈ کے کیویٹیشن مظہر کا استعمال کرتا ہے۔ فرنٹیئر انٹر ڈسپلنری سائنس، جو 1980 کی دہائی میں ابھری تھی، کیمیائی رد عمل کو تیز کرنے، رد عمل کی صورتحال کو کم کرنے، رد عمل کی شمولیت کے وقت کو کم کرنے اور کچھ کیمیائی رد عمل کرنے کے قابل ہونے کی خصوصیات رکھتی ہے جو روایتی طریقوں سے انجام دینا مشکل ہے۔ یہ آواز کی توانائی اور مادے کے درمیان ایک منفرد تعامل ہے۔
میڈیم میں الٹراسونک پروپیگنڈہ کے عمل میں مثبت اور منفی دباؤ کا متبادل دور ہے۔ مثبت دباؤ کے مرحلے میں مائع میڈیم کی اصل کثافت الٹراسونک لہر کے ذریعہ درمیانے سالمات کے اخراج کی وجہ سے بڑھ جاتی ہے جبکہ منفی دباؤ کے مرحلے میں میڈیم کی کثافت کم ہو جاتی ہے۔
جب مائع میڈیم پر کافی وسعت کے ساتھ الٹراسونک لہر کا اطلاق کیا جاتا ہے تو منفی دباؤ کے خطے میں سالمات کے درمیان اوسط فاصلہ مائع میڈیم کو غیر تبدیل رکھنے کے لئے اہم سالماتی فاصلے سے تجاوز کر جائے گا، اور مائع میڈیم فریکچر ہو جائے گا اور مائیکرو بلبلے تشکیل دے گا، جو کیویٹیشن بلبلوں میں بڑھ جائے گا۔ مندرجہ ذیل کمپریشن کے عمل میں، ان کیویٹیشن بلبلوں کو کمپریس کیا جاتا ہے، ان کا حجم کم ہو جاتا ہے، اور کچھ مکمل طور پر غائب ہو جاتے ہیں۔
جب گونج کا مرحلہ ختم ہو جاتا ہے تو کیویٹیشن بلبلہ مستحکم نہیں رہتا۔ اس وقت، کیویٹیشن بلبلہ میں دباؤ اب اپنے سائز کی حمایت نہیں کر سکتا، یعنی یہ گرنا یا غائب ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ اس عمل کو کیویٹیشن یا پٹنگ کہا جاتا ہے۔
کیویٹیشن کی وجہ سے رد عمل کے حالات کی تبدیلی کیمیائی رد عمل کی تھرموڈائنامکس کی تبدیلی کا باعث بنتی ہے، جو کیمیائی رد عمل کی رفتار اور پیداوار کو بہتر بناتی ہے۔
تبلیغ کے عمل میں الٹراسونک لہر درمیانے درجے کے ساتھ تعامل کرتی ہے اور مرحلہ اور وسعت تبدیل ہوتی ہے جو میڈیم کی حالت، ترکیب، ساخت، فعل اور ملکیت کو تبدیل کر سکتی ہے۔ اس طرح کی تبدیلی کو الٹراسونک اثر کہا جاتا ہے۔ الٹراساؤنڈ اور میڈیم کے درمیان تعامل کو تھرمل میکانزم، میکانیکی میکانزم اور کیویٹیشن میکانزم میں تقسیم کیا جاسکتا ہے
(1) تھرمل میکانزم: جب الٹراسونک لہر درمیانے درجے میں پھیلتی ہے تو اس کی ارتعاش توانائی کو درمیانے درجے سے مسلسل جذب کیا جاتا ہے اور گرمی میں تبدیل کیا جاتا ہے جس سے درمیانے درجے کا درجہ حرارت بڑھ جاتا ہے۔ میڈیم کا درجہ حرارت بڑھانے کے اس اثر کو الٹراساؤنڈ کا تھرمل میکانزم کہا جاتا ہے۔
(2) میکانیکی میکانزم: جب فریکوئنسی کم ہوتی ہے، جذب کرنے والا کوایفیشینٹ چھوٹا ہوتا ہے، اور الٹراسونک ایکشن ٹائم بہت کم ہوتا ہے، الٹراسونک اثر واضح تھرمل اثر کے ساتھ نہیں ہوتا ہے۔ اس وقت، الٹراسونک اثر میکانکی میکانزم سے منسوب کیا جا سکتا ہے, یعنی, الٹراسونک اثر صوتی میدان کی نمائندگی میکانیکی مقدار کی شراکت سے آتا ہے. الٹراسونک بھی میکانیکی توانائی کی ترسیل کی ایک شکل ہے۔ میکانیکی پیرامیٹرز جیسے اصل بے گھری، ارتعاش کی رفتار، تیزی اور آواز کا دباؤ الٹراسونک اثر کو بیان کر سکتے ہیں۔
(3) کیویٹیشن میکانزم: الٹراسونک سونوکیمیکل اثر کے اہم میکانزم میں سے ایک صوتی کیویٹیشن ہے (بشمول بلبلہ کی تشکیل، نمو اور انتشار)۔ اس واقعے میں دو پہلو شامل ہیں، یعنی مائع میں بلبلے جو زیادہ شدت کے الٹراساؤنڈ سے پیدا ہوتے ہیں اور اعلی شدت کے الٹراساؤنڈ کی کارروائی کے تحت بلبلوں کی خصوصی نقل و حرکت شامل ہیں۔
الٹراسونک لہر اعلی فریکوئنسی میکانیکی لہر کی ایک قسم ہے، جو مرتکز توانائی اور مضبوط گھسنے کی خصوصیات ہے. الٹراسونک لہر کثافت متبادل کے ساتھ طول البلد لہروں کی ایک سیریز پر مشتمل ہے, اور مائع میڈیم کے ذریعے ارد گرد پھیلتا ہے. جب آواز کی توانائی کافی زیادہ ہو جائے گی تو مائع مرحلے میں بین سالماتی کشش ڈھیلے نصف عرصے میں ٹوٹ جائے گی اور کیویٹیشن نیوکلیس بن جائے گا۔ کیویٹنگ نیوکلیس کی زندگی تقریبا 0.1 μ ہے۔ یہ دھماکے کے وقت تقریبا 4000-6000 کلومیٹر اور 100 ایم پی اے کا مقامی اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کا ماحول پیدا کر سکتا ہے، اور تقریبا 110 میٹر /ایس کی مضبوط اثر قوت اور رفتار کے ساتھ مائیکرو جیٹ تیار کر سکتا ہے۔ اس مظہر کو الٹراسونک کیویٹیشن کہا جاتا ہے۔
سونوکیمیائی رد عمل بنیادی طور پر صوتی کیویٹیشن کے میکانزم سے آتا ہے، جو سونوکیمیائی رد عمل کی اہم طاقت ہے۔ یہ حالات کیمیائی بانڈ توڑنے، آبی دہن، پائرولیسس یا کیویٹیشن بلبلوں میں بنیاد پرست رد عمل کا سبب بننے کے لئے کافی ہیں۔