फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया: Difference between revisions

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==इलेक्ट्रॉन उत्तेजना==
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भौतिकी में [[ऊर्जा स्तर]] के लिए विशिष्ट विधि परिभाषा है जो अधिकांशतः परमाणु के उत्तेजित अवस्था में आने से जुड़ी होती है। उत्तेजित अवस्था, सामान्यतः, ज़मीनी अवस्था के संबंध में होती है, जहाँ उत्तेजित अवस्था ज़मीनी अवस्था की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर पर होती है।
भौतिकी में [[ऊर्जा स्तर]] के लिए विशिष्ट विधि की परिभाषा है जो अधिकांशतः परमाणु के उत्तेजित अवस्था में आने से जुड़ी होती है। उत्तेजित अवस्था, सामान्यतः, ज़मीनी अवस्था के संबंध में होती है, जहाँ उत्तेजित अवस्था ज़मीनी अवस्था की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर पर होती है।


==फ़ोटोउत्तेजना==
==फ़ोटोउत्तेजना==
{{See also|प्रकाश विद्युत प्रभाव}}
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फोटोउत्तेजना फोटॉन अवशोषण द्वारा इलेक्ट्रॉन उत्तेजना का तंत्र है, जब फोटॉन की ऊर्जा फोटोआयनीकरण के कारण बहुत कम होती है। फोटॉन का अवशोषण प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार होता है।
फोटोउत्तेजना फोटॉन अवशोषण द्वारा इलेक्ट्रॉन उत्तेजना का तंत्र है, जब फोटॉन की ऊर्जा फोटोआयनीकरण के कारण बहुत कम होती है। इस प्रकार फोटॉन का अवशोषण प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार होता है।


फोटोएक्सिटेशन फोटोआइसोमेराइजेशन में भूमिका निभाता है। फोटोउत्तेजना का उपयोग डाई-सेंसिटाइज़्ड सौर कोशिकाओं, [[प्रकाश रसायन]], [[चमक]], ऑप्टिकली [[ लेजर पम्पिंग |लेजर पम्पिंग]] लेजर और कुछ [[ photochromic |फोटोक्रोमिक]] अनुप्रयोगों में किया जाता है।
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फ़ोटोआइसोमेराइज़ेशन
== फ़ोटोआइसोमेराइज़ेशन ==
[[File:Azobenzene isomerization.svg|thumb|'''एज़ोबेंजीन का फोटोइसोमेराइजेशन''']][[रसायन विज्ञान]] में, फोटोआइसोमेराइजेशन [[अणु]] व्यवहार है जिसमें [[आइसोमर]]्स के मध्य संरचनात्मक परिवर्तन फोटोएक्सिटेशन के कारण होता है। प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय दोनों फोटोआइसोमेराइजेशन प्रतिक्रियाएं उपस्तिथ हैं। चूँकि, फोटोइसोमेराइजेशन शब्द सामान्यतः प्रतिवर्ती प्रक्रिया को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, सीडी-आरडब्ल्यू, डीवीडी-आरडब्ल्यू और [[3डी ऑप्टिकल डेटा भंडारण]] समाधानों के लिए [[ रंग |रंग]] में फोटोआइसोमेरिज़ेबल अणुओं को पहले से ही व्यावहारिक उपयोग में लाया जा रहा है। इसके अतिरिक्त, फोटोआइसोमेरिज़ेबल अणुओं में हाल की रुचि आणविक उपकरणों, जैसे आणविक स्विच, पर लक्षित रही है।<ref>
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फोटोआइसोमेराइजेशन व्यवहार को मोटे तौर पर अनेक वर्गों में वर्गीकृत किया जा सकता है। दो प्रमुख वर्ग हैं ट्रांस-सीआईएस (या 'ई-'जेड) रूपांतरण, और खुला-बंद रिंग संक्रमण। पूर्व के उदाहरणों में [[स्टिल्ट्स]] और [[एज़ोबेंजीन]] सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिकों में दोहरा बंधन होता है, और दोहरे बंधन के चारों ओर घूमने या उलटने से दोनों अवस्थाओं के मध्य आइसोमेराइजेशन होता है। उत्तरार्द्ध के उदाहरणों में [[तेज चमक]] और [[डायरीलेथीन]] सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिक प्रकाश की विशेष तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण पर बंधन दरार और बंधन निर्माण से गुजरते हैं। फिर भी अन्य वर्ग di-π-मीथेन पुनर्व्यवस्था है।
फोटोआइसोमेराइजेशन व्यवहार को मोटे तौर पर अनेक वर्गों में वर्गीकृत किया जा सकता है। इस प्रकार ट्रांस-सीआईएस (या 'ई-'जेड) रूपांतरण, और खुला-बंद रिंग संक्रमण दो प्रमुख वर्ग हैं। इस आधार पर पूर्व के उदाहरणों में [[स्टिल्ट्स]] और [[एज़ोबेंजीन]] सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिकों में दोहरा बंधन होता है, और दोहरे बंधन के चारों ओर घूमने या उलटने से दोनों अवस्थाओं के मध्य आइसोमेराइजेशन होता है। जिससे की उत्तरार्द्ध के उदाहरणों में [[तेज चमक]] और [[डायरीलेथीन]] सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिक प्रकाश की विशेष तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण पर बंधन दरार और बंधन निर्माण से गुजरते हैं। इसके अतिरिक्त भी अन्य वर्ग di-π-मीथेन पुनर्व्यवस्था है।


== फोटोआयनीकरण ==
== फोटोआयनीकरण ==
{{See also|पराबैंगनी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी}}
{{See also|पराबैंगनी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी}}


फोटो[[आयन]]ाइजेशन वह भौतिक प्रक्रिया है जिसमें आपतित फोटॉन परमाणु, आयन या अणु से या अधिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है। यह मूलतः वही प्रक्रिया है जो धातुओं के साथ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के साथ होती है। गैस या एकल परमाणुओं के स्थितियों में, [[फोटोआयनीकरण]] शब्द अधिक सामान्य है।<ref name=ग्रोथस-ड्रेपर-लॉ >
फोटोआयनाइजेशन वह भौतिक प्रक्रिया है जिसमें आपतित फोटॉन परमाणु, आयन या अणु से या अधिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है। यह मूलतः वही प्रक्रिया होती है जो धातुओं के साथ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के साथ होती है। गैस या एकल परमाणुओं के स्थितियों में, [[फोटोआयनीकरण]] शब्द अधिक सामान्य है।<ref name=ग्रोथस-ड्रेपर-लॉ >
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उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन, जिन्हें [[फोटोइलेक्ट्रॉन]] के रूप में जाना जाता है, अपनी पूर्व-आयनित अवस्था के बारे में जानकारी रखते हैं। उदाहरण के लिए, एकल इलेक्ट्रॉन की [[गतिज ऊर्जा]] घटना फोटॉन की ऊर्जा के सामान्तर हो सकती है, जिसमें उसके द्वारा छोड़ी गई अवस्था की इलेक्ट्रॉन बंधन ऊर्जा को घटा दिया जाता है। [[इलेक्ट्रॉन बाइंडिंग ऊर्जा]] से कम ऊर्जा वाले फोटॉन अवशोषित या बिखर सकते हैं किन्तु परमाणु या आयन का फोटोआयनीकरण नहीं करेंगे।<रेफ नाम = ग्रोटथस-ड्रेपर-लॉ />
उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन, जिन्हें [[फोटोइलेक्ट्रॉन]] के रूप में जाना जाता है, चूँकि, अपनी पूर्व-आयनित अवस्था के बारे में जानकारी रखते हैं। उदाहरण के लिए, एकल इलेक्ट्रॉन की [[गतिज ऊर्जा]] घटना फोटॉन की ऊर्जा के सामान्तर हो सकती है, जिसमें उसके द्वारा छोड़ी गई अवस्था की इलेक्ट्रॉन बंधन ऊर्जा को घटा दिया जाता है। इस प्रकार [[इलेक्ट्रॉन बाइंडिंग ऊर्जा]] से कम ऊर्जा वाले फोटॉन अवशोषित या बिखर सकते हैं किन्तु परमाणु या आयन का फोटोआयनीकरण नहीं करते है।


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उदाहरण के लिए, [[हाइड्रोजन]] को आयनित करने के लिए, फोटॉन को 13.6 [[इलेक्ट्रॉनवोल्ट]] ([[रिडबर्ग ऊर्जा]]) से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो 91.2 [[नैनोमीटर]] की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। इससे अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन के लिए, उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है:
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जहाँ h [[प्लैंक स्थिरांक]] है और ν फोटॉन की [[आवृत्ति]] है।
जहाँ h [[प्लैंक स्थिरांक]] है और ν फोटॉन की [[आवृत्ति]] है।


यह सूत्र [[प्रकाश विद्युत प्रभाव]] को परिभाषित करता है।
यह सूत्र [[प्रकाश विद्युत प्रभाव|फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] को परिभाषित करता है।


प्रत्येक फोटॉन जो किसी परमाणु या आयन का सामना करता है, उसका फोटोआयनीकरण नहीं करेगा। फोटोआयनाइजेशन की संभावना [[फोटोआयनाइजेशन क्रॉस सेक्शन]] | फोटोआयनाइजेशन क्रॉस-सेक्शन से संबंधित है, जो फोटॉन की ऊर्जा और विचार किए जा रहे लक्ष्य पर निर्भर करता है। आयनीकरण सीमा के नीचे फोटॉन ऊर्जा के लिए, फोटोआयनीकरण क्रॉस-सेक्शन शून्य के करीब है। किन्तु स्पंदित लेजर के विकास के साथ अत्यंत तीव्र, सुसंगत प्रकाश बनाना संभव हो गया है जहां मल्टी-फोटॉन आयनीकरण हो सकता है। इससे भी अधिक तीव्रता पर (लगभग 10<sup>15</sup>-10<sup>16</sup>W/सेमी<sup>2</sup>अवरक्त या दृश्य प्रकाश का), गैर-व्याकुल घटनाएँ जैसे बाधा दमन आयनीकरण<ref>
प्रत्येक फोटॉन जो किसी परमाणु या आयन का सामना करता है, उसका फोटोआयनीकरण नहीं करता है। इस प्रकार फोटोआयनाइजेशन की संभावना [[फोटोआयनाइजेशन क्रॉस सेक्शन]] से संबंधित है, जो फोटॉन की ऊर्जा और विचार किए जा रहे लक्ष्य पर निर्भर करता है। चूँकि, आयनीकरण सीमा के नीचे फोटॉन ऊर्जा के लिए, फोटोआयनीकरण क्रॉस-सेक्शन शून्य के करीब होता है। किन्तु स्पंदित लेजर के विकास के साथ अत्यंत तीव्र, सुसंगत प्रकाश बनाना संभव हो गया है जहां मल्टी-फोटॉन आयनीकरण हो सकता है। इससे भी अधिक तीव्रता पर (लगभग 10<sup>15</sup>-10<sup>16</sup>W/सेमी<sup>2</sup> अवरक्त या दृश्य प्रकाश का), गैर-व्याकुल घटनाएँ जैसे बाधा दमन आयनीकरण<ref>
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=== मल्टी-फोटॉन आयनीकरण ===
=== मल्टी-फोटॉन आयनीकरण ===

Revision as of 12:51, 26 November 2023

फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाएं फोटोइलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में विशेष प्रकार की प्रक्रियाएं हैं; इनमें सामान्यतः प्रकाश को ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तन सम्मिलित होता है।[1] यह प्रक्रियाएं फोटोकैमिस्ट्री, ऑप्टिकली पंप लेजर, सेंसिटाइज्ड सोलर सेल, ल्यूमिनसेंस और फोटोक्रोमिज्म पर प्रयुक्त होती हैं।

इलेक्ट्रॉन उत्तेजना

सैन्य लेजर प्रयोग

इलेक्ट्रॉन उत्तेजना इलेक्ट्रॉन की उच्च ऊर्जा अवस्था में गति है। यह या तो फोटोउत्तेजना (पीई) द्वारा किया जा सकता है, जहां मूल इलेक्ट्रॉन फोटॉन को अवशोषित करता है और फोटॉन की सभी ऊर्जा प्राप्त करता है या विद्युत उत्तेजित अवस्था (ईई) द्वारा किया जाता है, जहां मूल इलेक्ट्रॉन दूसरे, ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा को अवशोषित करता है। अर्धचालक क्रिस्टल जाली के अंदर, थर्मल उत्तेजना ऐसी प्रक्रिया होती है जहां जाली कंपन इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा बैंड में ले जाने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्रदान करती है। जब उत्तेजित इलेक्ट्रॉन पुनः निम्न ऊर्जा अवस्था में वापस आ जाता है, तब इसे इलेक्ट्रॉन विश्राम कहा जाता है। यह फोटॉन के विकिरण या तीसरे दर्शक कण को ​​ऊर्जा देकर भी किया जा सकता है।[2]

भौतिकी में ऊर्जा स्तर के लिए विशिष्ट विधि की परिभाषा है जो अधिकांशतः परमाणु के उत्तेजित अवस्था में आने से जुड़ी होती है। उत्तेजित अवस्था, सामान्यतः, ज़मीनी अवस्था के संबंध में होती है, जहाँ उत्तेजित अवस्था ज़मीनी अवस्था की तुलना में उच्च ऊर्जा स्तर पर होती है।

फ़ोटोउत्तेजना

See also: प्रकाश विद्युत प्रभाव

फोटोउत्तेजना फोटॉन अवशोषण द्वारा इलेक्ट्रॉन उत्तेजना का तंत्र है, जब फोटॉन की ऊर्जा फोटोआयनीकरण के कारण बहुत कम होती है। इस प्रकार फोटॉन का अवशोषण प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत के अनुसार होता है।

फोटोएक्सिटेशन फोटोआइसोमेराइजेशन में भूमिका निभाता है। इस प्रकार फोटोउत्तेजना का उपयोग डाई-सेंसिटाइज़्ड सौर कोशिकाओं, प्रकाश रसायन, चमक, ऑप्टिकली लेजर पम्पिंग लेजर और कुछ फोटोक्रोमिक अनुप्रयोगों में किया जाता है।

फ़ोटोआइसोमेराइज़ेशन

एज़ोबेंजीन का फोटोइसोमेराइजेशन

रसायन विज्ञान में, फोटोआइसोमेराइजेशन आणविक व्यवहार है जिसमें आइसोमर्स के मध्य संरचनात्मक परिवर्तन फोटोएक्सिटेशन के कारण होता है। इस प्रकार प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय दोनों फोटोआइसोमेराइजेशन प्रतिक्रियाएं उपस्तिथ हैं। चूँकि, "फोटोइसोमेराइजेशन" शब्द सामान्यतः प्रतिवर्ती प्रक्रिया को इंगित करता है। उदाहरण के लिए, सीडी-आरडब्ल्यू, डीवीडी-आरडब्ल्यू और 3डी ऑप्टिकल डेटा भंडारण समाधानों के लिए रंग में फोटोआइसोमेरिज़ेबल अणुओं को पहले से ही व्यावहारिक उपयोग में लाया जा रहा है। इसके अतिरिक्त, फोटोआइसोमेरिज़ेबल अणुओं में हाल की रुचि आणविक उपकरणों, जैसे आणविक स्विच, आणविक मोटरें,[3] और आणविक इलेक्ट्रॉनिक्स पर लक्षित रही है।[4]

फोटोआइसोमेराइजेशन व्यवहार को मोटे तौर पर अनेक वर्गों में वर्गीकृत किया जा सकता है। इस प्रकार ट्रांस-सीआईएस (या 'ई-'जेड) रूपांतरण, और खुला-बंद रिंग संक्रमण दो प्रमुख वर्ग हैं। इस आधार पर पूर्व के उदाहरणों में स्टिल्ट्स और एज़ोबेंजीन सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिकों में दोहरा बंधन होता है, और दोहरे बंधन के चारों ओर घूमने या उलटने से दोनों अवस्थाओं के मध्य आइसोमेराइजेशन होता है। जिससे की उत्तरार्द्ध के उदाहरणों में तेज चमक और डायरीलेथीन सम्मिलित हैं। इस प्रकार के यौगिक प्रकाश की विशेष तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण पर बंधन दरार और बंधन निर्माण से गुजरते हैं। इसके अतिरिक्त भी अन्य वर्ग di-π-मीथेन पुनर्व्यवस्था है।

फोटोआयनीकरण

See also: पराबैंगनी फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी

फोटोआयनाइजेशन वह भौतिक प्रक्रिया है जिसमें आपतित फोटॉन परमाणु, आयन या अणु से या अधिक इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालता है। यह मूलतः वही प्रक्रिया होती है जो धातुओं के साथ फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के साथ होती है। गैस या एकल परमाणुओं के स्थितियों में, फोटोआयनीकरण शब्द अधिक सामान्य है।[5]

उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन, जिन्हें फोटोइलेक्ट्रॉन के रूप में जाना जाता है, चूँकि, अपनी पूर्व-आयनित अवस्था के बारे में जानकारी रखते हैं। उदाहरण के लिए, एकल इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा घटना फोटॉन की ऊर्जा के सामान्तर हो सकती है, जिसमें उसके द्वारा छोड़ी गई अवस्था की इलेक्ट्रॉन बंधन ऊर्जा को घटा दिया जाता है। इस प्रकार इलेक्ट्रॉन बाइंडिंग ऊर्जा से कम ऊर्जा वाले फोटॉन अवशोषित या बिखर सकते हैं किन्तु परमाणु या आयन का फोटोआयनीकरण नहीं करते है।

उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन को आयनित करने के लिए, फोटॉन को 13.6 इलेक्ट्रॉनवोल्ट (रिडबर्ग ऊर्जा) से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो 91.2 नैनोमीटर की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। इससे अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन के लिए, उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन की ऊर्जा इस प्रकार दी जाती है:

जहाँ h प्लैंक स्थिरांक है और ν फोटॉन की आवृत्ति है।

यह सूत्र फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव को परिभाषित करता है।

प्रत्येक फोटॉन जो किसी परमाणु या आयन का सामना करता है, उसका फोटोआयनीकरण नहीं करता है। इस प्रकार फोटोआयनाइजेशन की संभावना फोटोआयनाइजेशन क्रॉस सेक्शन से संबंधित है, जो फोटॉन की ऊर्जा और विचार किए जा रहे लक्ष्य पर निर्भर करता है। चूँकि, आयनीकरण सीमा के नीचे फोटॉन ऊर्जा के लिए, फोटोआयनीकरण क्रॉस-सेक्शन शून्य के करीब होता है। किन्तु स्पंदित लेजर के विकास के साथ अत्यंत तीव्र, सुसंगत प्रकाश बनाना संभव हो गया है जहां मल्टी-फोटॉन आयनीकरण हो सकता है। इससे भी अधिक तीव्रता पर (लगभग 1015-1016W/सेमी2 अवरक्त या दृश्य प्रकाश का), गैर-व्याकुल घटनाएँ जैसे बाधा दमन आयनीकरण[6] और पुनः प्रकीर्णन आयनीकरण[7] मनाया जाता है।

मल्टी-फोटॉन आयनीकरण

See also: प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी, रोशनी, and फोटोआयनाइजेशन मोड

आयनीकरण सीमा के नीचे ऊर्जा के अनेक फोटॉन वास्तव में परमाणु को आयनित करने के लिए अपनी ऊर्जा को संयोजित कर सकते हैं। आवश्यक फोटॉन की संख्या के साथ यह संभावना तेजी से कम हो जाती है, किन्तु बहुत तीव्र, स्पंदित लेजर का विकास अभी भी इसे संभव बनाता है। विक्षुब्ध शासन में (लगभग 10 से नीचे)।14डब्ल्यू/सेमी2ऑप्टिकल आवृत्तियों पर), एन फोटॉन को अवशोषित करने की संभावना लेजर-प्रकाश तीव्रता I पर निर्भर करती है क्योंकि Iएन.[8]

सीमा से ऊपर आयनीकरण (एटीआई) [9] मल्टी-फोटॉन आयनीकरण का विस्तार है जहां परमाणु को आयनित करने के लिए वास्तव में आवश्यक से भी अधिक फोटॉन अवशोषित होते हैं। अतिरिक्त ऊर्जा जारी इलेक्ट्रॉन को थ्रेशोल्ड आयनीकरण के सामान्य स्थितियों की तुलना में उच्च गतिज ऊर्जा देती है। अधिक त्रुटिहीन रूप से, प्रणाली के फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रम में अनेक शिखर होंगे जो फोटॉन ऊर्जा से भिन्न होते हैं, यह इंगित करता है कि उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन में सामान्य (फोटॉनों की सबसे कम संभव संख्या) आयनीकरण स्थितियों की तुलना में अधिक गतिशील ऊर्जा होती है। लक्ष्य से छोड़े गए इलेक्ट्रॉनों में लगभग पूर्णांक संख्या में फोटॉन-ऊर्जा अधिक गतिज ऊर्जा होगी। 10 के मध्य तीव्रता वाले क्षेत्रों में14डब्ल्यू/सेमी2और 1018W/सेमी2, एमपीआई, एटीआई और बैरियर दमन आयनीकरण में से प्रत्येक साथ हो सकता है, प्रत्येक सम्मिलित परमाणुओं के समग्र आयनीकरण में योगदान देता है।[10]

फोटो-डेम्बर

Main article: फोटो-डेम्बर

अर्धचालक भौतिकी में फोटो-डेम्बर प्रभाव (इसके खोजकर्ता एच. डेम्बर के नाम पर) में चार्ज वाहकों की अल्ट्रा-फास्ट फोटो-पीढ़ी के पश्चात् अर्धचालक सतह के आसपास चार्ज द्विध्रुव का निर्माण होता है। छिद्रों और इलेक्ट्रॉनों के लिए गतिशीलता (या प्रसार स्थिरांक) के अंतर के कारण द्विध्रुव बनता है, जो सतह द्वारा प्रदान की गई समरूपता के टूटने के साथ मिलकर सतह के लंबवत दिशा में प्रभावी चार्ज पृथक्करण का कारण बनता है।[11]

ग्रोथस-ड्रेपर नियम

ग्रोथस-ड्रेपर नियम (जिसे फोटोकैमिकल सक्रियण का सिद्धांत भी कहा जाता है) कहता है कि केवल वह प्रकाश जो प्रणाली द्वारा अवशोषित किया जाता है, फोटोकैमिकल परिवर्तन ला सकता है। डाई और भास्वर जैसी सामग्री ऑप्टिकल आवृत्तियों पर प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम होनी चाहिए। यह नियम प्रतिदीप्ति और स्फुरदीप्ति के लिए आधार प्रदान करता है। यह नियम पहली बार 1817 में थियोडोर ग्रोथस द्वारा और 1842 में स्वतंत्र रूप से जॉन विलियम ड्रेपर द्वारा प्रस्तावित किया गया था।[5]

इसे फोटोकैमिस्ट्री के दो मूलभूतनियमों में से माना जाता है। दूसरा नियम फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाएं#स्टार्क-आइंस्टीन नियम|स्टार्क-आइंस्टीन नियम है, जो कहता है कि अवशोषित प्रत्येक फोटॉन के साथ प्राथमिक रासायनिक या भौतिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।<रेफ नाम = ग्रोटथस-ड्रेपर-लॉ />

स्टार्क-आइंस्टीन नियम

स्टार्क-आइंस्टीन नियम का नाम जर्मन में जन्मे भौतिकविदों जोहान्स स्टार्क और अल्बर्ट आइंस्टीन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1908 और 1913 के मध्य स्वतंत्र रूप से नियम तैयार किया था। इसे फोटोकैमिकल तुल्यता नियम या फोटो तुल्यता नियम के रूप में भी जाना जाता है। संक्षेप में यह कहता है कि अवशोषित होने वाला प्रत्येक फोटॉन (प्राथमिक) रासायनिक या भौतिक प्रतिक्रिया का कारण बनेगा।[12] फोटॉन विकिरण की मात्रा या विकिरण की इकाई है। इसलिए, यह ईएम विकिरण की इकाई है जो प्रकाश की आवृत्ति के प्लैंक स्थिरांक (एच) गुना के सामान्तर है। यह मात्रा γ, hν, या ħω द्वारा दर्शायी जाती है।

फोटोकैमिकल तुल्यता नियम को भी इस प्रकार दोहराया गया है: प्रतिक्रिया करने वाले पदार्थ के प्रत्येक मोल (इकाई) के लिए, प्रकाश के क्वांटा के सामान्तर मोल अवशोषित होते हैं। सूत्र है:[12]

जहां एनA अवोगाद्रो स्थिरांक है।

फोटोकैमिकल तुल्यता नियम प्रकाश-प्रेरित प्रतिक्रिया के उस हिस्से पर प्रयुक्त होता है जिसे प्राथमिक प्रक्रिया (अर्थात अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) या प्रतिदीप्ति) कहा जाता है।[12]

अधिकांश फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं में प्राथमिक प्रक्रिया के पश्चात् सामान्यतः तथाकथित माध्यमिक फोटोकैमिकल प्रक्रियाएं होती हैं जो अभिकारकों के मध्य सामान्य बातचीत होती हैं जिन्हें प्रकाश के अवशोषण की आवश्यकता नहीं होती है। परिणामस्वरूप, ऐसी प्रतिक्रियाएँ क्वांटम-एक अणु प्रतिक्रियाशील संबंध का पालन नहीं करती हैं।[12]

यह नियम मध्यम तीव्रता वाले प्रकाश स्रोतों का उपयोग करके पारंपरिक फोटोकैमिकल प्रक्रियाओं तक ही सीमित है; उच्च तीव्रता वाले प्रकाश स्रोत जैसे कि फ़्लैश फोटोलिसिस और लेजर प्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले स्रोत तथाकथित बाइफोटोनिक प्रक्रियाओं का कारण बनते हैं; अर्थात, किसी पदार्थ के अणु द्वारा प्रकाश के दो फोटॉनों का अवशोषण।[12]

अवशोषण

Main article: अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण)

भौतिकी में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण का अवशोषण (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) वह प्रणाली है जिसके द्वारा फोटॉन की ऊर्जा पदार्थ द्वारा ली जाती है, सामान्यतः परमाणु के इलेक्ट्रॉनों द्वारा। इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित हो जाती है, उदाहरण के लिए, गर्मी में। तरंग प्रसार के समय प्रकाश के अवशोषण को अधिकांशतः क्षीणन (विद्युत चुम्बकीय विकिरण) कहा जाता है। सामान्यतः, तरंगों का अवशोषण उनकी तीव्रता (रैखिक अवशोषण) पर निर्भर नहीं करता है, चूंकि कुछ स्थितियों में (सामान्यतः, प्रकाशिकी में), माध्यम अपनी पारदर्शिता को गुजरता तरंगों की तीव्रता और संतृप्त अवशोषण (या गैर-रैखिक अवशोषण) पर निर्भर करता है। ) घटित होना।

फोटोसेंसिटाइजेशन

फोटोसेंसिटाइजेशन अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा को स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है। अवशोषण के पश्चात्, ऊर्जा (चुने हुए) अभिकारक में स्थानांतरित हो जाती है। यह सामान्यतः फोटोकैमिस्ट्री के कार्य का हिस्सा है। विशेष रूप से इस प्रक्रिया को सामान्यतः नियोजित किया जाता है जहां प्रतिक्रियाओं के लिए कुछ तरंग दैर्ध्य के प्रकाश स्रोतों की आवश्यकता होती है जो आसानी से उपलब्ध नहीं होते हैं।[13]

उदाहरण के लिए, पारा (तत्व) 1849 और 2537 एंगस्ट्रॉम पर विकिरण को अवशोषित करता है, और स्रोत अधिकांशतः उच्च तीव्रता वाला आर्क लैंप होता है। यह सामान्यतः उपयोग किया जाने वाला सेंसिटाइज़र है। जब पारा वाष्प को ईथीलीन के साथ मिलाया जाता है, और यौगिक को पारा लैंप से विकिरणित किया जाता है, तब इसके परिणामस्वरूप एथिलीन का फोटोडिकंपोजिशन एसिटिलीन में हो जाता है। यह उत्तेजित अवस्था वाले पारा परमाणुओं को प्राप्त करने के लिए प्रकाश के अवशोषण पर होता है, जो इस ऊर्जा को एथिलीन अणुओं में स्थानांतरित करने में सक्षम होते हैं, और बदले में उनकी प्रारंभिक ऊर्जा अवस्था में निष्क्रिय हो जाते हैं।[13]

कैडमियम; कुछ उत्कृष्ट गैसें, उदाहरण के लिए क्सीनन; जस्ता; बेंज़ोफेनोन ; और बड़ी संख्या में कार्बनिक रंगों का उपयोग संवेदीकारक के रूप में भी किया जाता है।[13]

फोटोसेंसिटाइज़र कैंसर के उपचार के लिए उपयोग की जाने वाली फ़ोटोडायनॉमिक थेरेपी का प्रमुख घटक है।

सेंसिटाइज़र

For रिक्त स्थान बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली कण सामग्री जो विस्फोटक की विस्फोट तरंग की शुरुआत या प्रसार में सहायता करती है, see विस्फोटक संवेदीकारक.

chemiluminescence में सेंसिटाइज़र रासायनिक यौगिक है, जो अणु से ऊर्जा प्राप्त करने के पश्चात् प्रकाश उत्सर्जन में सक्षम होता है, जो पहले रासायनिक प्रतिक्रिया में उत्तेजित हो गया था। इसका अच्छा उदाहरण यह है:

जब सोडियम हाइपोक्लोराइट का क्षारीय घोल और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का केंद्रित घोल मिलाया जाता है, तब प्रतिक्रिया होती है:

क्लो−(aq) + H2O2(aq) → ओ2*(जी) + एच+(aq) + सीएल−(aq) + OH−(aq)

हे2*उत्तेजित ऑक्सीजन है - मतलब, O में या अधिक इलेक्ट्रॉन2 अणु को उच्च-ऊर्जा आणविक कक्षाओं में बढ़ावा दिया गया है। इसलिए, इस रासायनिक प्रतिक्रिया से उत्पन्न ऑक्सीजन ने किसी तरह प्रतिक्रिया से निकलने वाली ऊर्जा को 'अवशोषित' कर लिया और उत्तेजित हो गई। यह ऊर्जा अवस्था अस्थिर है, इसलिए यह अपनी ऊर्जा कम करके मूल अवस्था में वापस आ जाएगी। यह ऐसा से अधिक तरीकों से कर सकता है:

  • यह बिना किसी प्रकाश उत्सर्जन के आगे प्रतिक्रिया कर सकता है
  • यह उत्सर्जन के बिना ऊर्जा खो सकता है, उदाहरण के लिए, आसपास के वातावरण में गर्मी छोड़ना या ऊर्जा को किसी अन्य अणु में स्थानांतरित करना
  • यह प्रकाश उत्सर्जित कर सकता है

उत्सर्जित प्रकाश की तीव्रता, अवधि और रंग क्वांटम यांत्रिकी और रासायनिक गतिकी कारकों पर निर्भर करते हैं। चूँकि, सेंसिटाइज़र की तुलना में उत्तेजित अणु अधिकांशतः चमक और अवधि के स्थितियों में प्रकाश उत्सर्जन में कम सक्षम होते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सेंसिटाइज़र अन्य उत्तेजित अणुओं की तुलना में लंबे समय तक ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं (अर्थात उत्तेजित हो सकते हैं)। ऊर्जा को क्वांटम कंपन के माध्यम से संग्रहित किया जाता है, इसलिए सेंसिटाइज़र सामान्यतः यौगिक होते हैं जिनमें या तब सुगंधि रिंग की प्रणाली या उनकी संरचना में अनेक संयुग्मित डबल और ट्रिपल सहसंयोजक बंधन सम्मिलित होते हैं। इसलिए, यदि उत्तेजित अणु अपनी ऊर्जा को सेंसिटाइज़र में स्थानांतरित करता है और इस प्रकार उसे उत्तेजित करता है, तब प्रकाश उत्सर्जन को मापने में लंबा और आसान अधिकांशतः देखा जाता है।

रंग (अर्थात्, तरंग दैर्ध्य), चमक और उत्सर्जन की अवधि उपयोग किए गए सेंसिटाइज़र पर निर्भर करती है। सामान्यतः, निश्चित रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए, अनेक भिन्न-भिन्न सेंसिटाइज़र का उपयोग किया जा सकता है।

कुछ सामान्य सेंसिटाइज़र की सूची

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी

प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी उर्फ ​​फ्लोरोमेट्री या स्पेक्ट्रोफ्लोरोमेट्री, प्रकार की विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रोस्कोपी है जो नमूने से प्रतिदीप्ति का विश्लेषण करती है। इसमें प्रकाश की किरण का उपयोग करना सम्मिलित है, सामान्यतः पराबैंगनी प्रकाश, जो कुछ यौगिकों के अणुओं में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है और उन्हें कम ऊर्जा का प्रकाश उत्सर्जित करने का कारण बनता है, सामान्यतः, किन्तु आवश्यक नहीं कि दृश्य प्रकाश। पूरक विधि अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी है।[14][15]

प्रतिदीप्ति को मापने वाले उपकरणों को फ्लोरोमीटर या फ्लोरीमीटर कहा जाता है।

अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी

अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी स्पेक्ट्रोस्कोपी विधि को संदर्भित करता है जो नमूने के साथ बातचीत के कारण आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य के कार्य के रूप में विकिरण के अवशोषण को मापता है। नमूना विकिरण क्षेत्र से ऊर्जा, अर्थात फोटॉन को अवशोषित करता है। अवशोषण की तीव्रता आवृत्ति के कार्य के अनुसार भिन्न होती है, और यह भिन्नता अवशोषण स्पेक्ट्रम है। अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम में की जाती है।[14][15]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Gerischer, Heinz (1985). "Semiconductor electrodes and their interaction with light". In Schiavello, Mario (ed.). Photoelectrochemistry, Photocatalysis and Photoreactors Fundamentals and Developments. Springer. p. 39. ISBN 978-90-277-1946-1.
  2. ↑ Madden, R. P.; Codling, K. (1965). "Two electron states in Helium". Astrophysical Journal. 141: 364. Bibcode:1965ApJ...141..364M. doi:10.1086/148132.
  3. ↑ Vachon, J.; et al. (2014). "An ultrafast surface-bound photo-active molecular motor". Photochemical and Photobiological Sciences. 13 (2): 241–246. doi:10.1039/C3PP50208B. PMID 24096390. S2CID 23165784.
  4. ↑ Mammana, A.; et al. (2011). "A Chiroptical Photoswitchable DNA Complex" (PDF). Journal of Physical Chemistry B. 115 (40): 11581–11587. doi:10.1021/jp205893y. PMID 21879715. S2CID 33375716.
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  6. ↑ Delone, N. B.; Krainov, V. P. (1998). "Tunneling and barrier-suppression ionization of atoms and ions in a laser radiation field". Physics-Uspekhi. 41 (5): 469–485. Bibcode:1998PhyU...41..469D. doi:10.1070/PU1998v041n05ABEH000393. S2CID 250763981.
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  8. ↑ Deng, Z.; Eberly, J. H. (1985). "Multiphoton absorption above ionization threshold by atoms in strong laser fields". Journal of the Optical Society of America B. 2 (3): 491. Bibcode:1985JOSAB...2..486D. doi:10.1364/JOSAB.2.000486.
  9. ↑ Agostini, P.; et al. (1979). "Free-Free Transitions Following Six-Photon Ionization of Xenon Atoms". Physical Review Letters. 42 (17): 1127–1130. Bibcode:1979PhRvL..42.1127A. doi:10.1103/PhysRevLett.42.1127.
  10. ↑ Nandor, M.; et al. (1999). "Detailed comparison of above-threshold-ionization spectra from accurate numerical integrations and high-resolution measurements". Physical Review A. 60 (3): 1771–1774. Bibcode:1999PhRvA..60.1771N. doi:10.1103/PhysRevA.60.R1771.
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  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 12.3 12.4 "Photochemical equivalence law". Encyclopædia Britannica Online. Retrieved 2009-11-07.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 "Photosensitization". Encyclopædia Britannica Online. Retrieved 2009-11-10.
  14. ↑ 14.0 14.1 Hollas, J. M. (2004). Modern Spectroscopy (4th ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-84416-8.
  15. ↑ 15.0 15.1 Harris, D. C.; Bertolucci, M. D. (1978). Symmetry and Spectroscopy: An introduction to vibrational and electronic spectroscopy (Reprint ed.). Dover Publications. ISBN 978-0-486-66144-5.
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