स्टोन-वेल्स दोष

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एक स्टोन-वेल्स दोष एक क्रिस्टलोग्राफिक दोष है जिसमें दो पाई बांड | π-बंधित कार्बन परमाणुओं की संयोजकता में परिवर्तन सम्मिलित है, जिससे उनके बंधन के मध्य बिंदु के संबंध में 90 डिग्री तक घूर्णन होता है।[1] प्रतिक्रिया में सामान्यतः नेफ़थलीन जैसी संरचना के बीच फुलवाल जैसी संरचना में रूपांतरण सम्मिलित होता है, यानी दो रिंग जो एक किनारे बनाम दो अलग-अलग रिंग साझा करते हैं जिनके कोने एक दूसरे से बंधे होते हैं।

Pyrene Stone-Wales.png

2डी सिलिका (एचबीएस, मध्य) और ग्राफीन (नीचे) में स्टोन-वेल्स दोष: मॉडल और संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी छवियां।[2] प्रतिक्रिया कार्बन नैनोट्यूब, ग्राफीन और इसी तरह के कार्बन रूपरेखा पर होती है, जहां पाइरीन जैसे क्षेत्र के चार आसन्न छह-सदस्यीय छल्ले दो पांच-सदस्यीय छल्ले और दो सात-सदस्यीय छल्ले में बदल जाते हैं, जब बंधन आसन्न दो को एकजुट करता है। छल्ले घूमते हैं। इन सामग्रियों में, पुनर्व्यवस्था को थर्मल के लिए महत्वपूर्ण प्रभाव माना जाता है,[3] रासायनिक, विद्युत और यांत्रिक गुण।[4] पुनर्व्यवस्था पाइरासाइक्लिन पुनर्व्यवस्था का उदाहरण है।

इतिहास

इस दोष का नाम कैंब्रिज विश्वविद्यालय में एंथोनी स्टोन और डेविड जे वेल्स के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1986 के पेपर में इसका वर्णन किया था।[5] फुलरीन के समावयवीकरण पर चूंकि, इसी तरह के दोष का वर्णन बहुत पहले 1952 में जी. जे. डायनेस द्वारा ग्रेफाइट में प्रसार तंत्र पर पेपर में किया गया था।[6] और बाद में 1969 में पीटर थ्रोअर द्वारा ग्रेफाइट में दोषों पर पेपर में।[7] इस कारण से, स्टोन-थ्रोअर-वेल्स दोष शब्द का प्रयोग कभी-कभी किया जाता है।

संरचनात्मक प्रभाव

स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप का उपयोग करके दोषों का चित्रण किया गया है और संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी[8] और विभिन्न कंपन स्पेक्ट्रोस्कोपी विधियों का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है।

यह प्रस्तावित किया गया है कि फुलरीन या कार्बन नैनोट्यूब की सहसंयोजन (रसायन विज्ञान) प्रक्रिया ऐसी पुनर्व्यवस्था के अनुक्रम के माध्यम से हो सकती है। दोष को नैनोस्केल प्लास्टिसिटी (भौतिकी) और डक्टिलिटी | कार्बन नैनोट्यूब में भंगुर-नमनीय संक्रमण के लिए उत्तरदायी माना जाता है।

रासायनिक विवरण

सरल परमाणु गति के लिए सक्रियण ऊर्जा जो स्टोन-वेल्स दोष में बांड-घूर्णन को स्पष्ट करती है, कई इलेक्ट्रॉन वोल्ट का अवरोध अधिक है।[4][9] किन्तु विभिन्न प्रक्रियाएँ अपेक्षा से अधिक कम ऊर्जा पर दोष उत्पन्न कर सकती हैं।[8]

पुनर्व्यवस्था कक्षीय संकरण के बीच कम अनुनाद (रसायन विज्ञान) के साथ संरचना बनाता है | sp2 परमाणु सम्मिलित हैं और स्थानीय संरचना में उच्च तनाव ऊर्जा है। परिणाम स्वरुप, दोष एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करने सहित अधिक रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता वाला क्षेत्र बनाता है और हाइड्रोजन परमाणुओं को बाँधने के लिए पसंदीदा साइट बनाना।[10] हाइड्रोजन के लिए इन दोषों की उच्च आत्मीयता, थोक सामग्री के बड़े सतह क्षेत्र के साथ मिलकर, इन दोषों को हाइड्रोजन संचय के लिए कार्बन नैनोमैटेरियल्स के उपयोग में महत्वपूर्ण पक्ष बना सकती है।[10] कार्बन-नैनोट्यूब नेटवर्क के साथ दोषों का समावेश विशिष्ट पथ के साथ चालन को बढ़ाने के लिए कार्बन-नैनोट्यूब परिपथ को प्रोग्राम कर सकता है। इस परिदृश्य में, दोष एक चार्ज डेलोकलाइज़ेशन की ओर ले जाते हैं, जो आने वाले इलेक्ट्रॉन को दिए गए प्रक्षेपवक्र में पुनर्निर्देशित करता है।

संदर्भ

  1. ↑ Brayfindley, Evangelina; Irace, Erica E.; Castro, Claire; Karney, William L. (2015). "Stone–Wales Rearrangements in Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: A Computational Study". J. Org. Chem. 80 (8): 3825–3831. doi:10.1021/acs.joc.5b00066. PMID 25843555.
  2. ↑ Björkman, T; Kurasch, S; Lehtinen, O; Kotakoski, J; Yazyev, O. V.; Srivastava, A; Skakalova, V; Smet, J. H.; Kaiser, U; Krasheninnikov, A. V. (2013). "Defects in bilayer silica and graphene: common trends in diverse hexagonal two-dimensional systems". Scientific Reports. 3: 3482. Bibcode:2013NatSR...3E3482B. doi:10.1038/srep03482. PMC 3863822. PMID 24336488.
  3. ↑ Zhang, Kaiwang; Stocks, G Malcolm; Zhong, Jianxin (June 2007). "कार्बन नैनोट्यूब का पिघलना और प्रीमेल्टिंग". Nanotechnology. 18 (28): 285703. Bibcode:2007Nanot..18B5703Z. doi:10.1088/0957-4484/18/28/285703. Retrieved 31 August 2021.
  4. ↑ 4.0 4.1 Zhou, L. G.; Shi, San-Qiang (2003). "Formation energy of Stone–Wales defects in carbon nanotubes" (PDF). Appl. Phys. Lett. 83 (6): 1222–1225. Bibcode:2003ApPhL..83.1222Z. doi:10.1063/1.1599961. hdl:10397/4230.
  5. ↑ Stone, A. J.; Wales, D. J. (1986). "Theoretical studies of icosahedral C60 and some related structures". Chemical Physics Letters. 128 (5–6): 501–503. Bibcode:1986CPL...128..501S. doi:10.1016/0009-2614(86)80661-3.
  6. ↑ Dienes, G. J. (1952). "Mechanism for Self‐Diffusion in Graphite". Journal of Applied Physics. 23 (11): 1194–1200. Bibcode:1952JAP....23.1194D. doi:10.1063/1.1702030. hdl:2027/mdp.39015095100155.
  7. ↑ Thrower, P.A. (1969). "ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी द्वारा ग्रेफाइट में दोषों का अध्ययन". Chemistry and Physics of Carbon. 5: 217–320.
  8. ↑ 8.0 8.1 Kotakoski, J.; Meyer, J. C.; Kurasch, S.; Santos-Cottin, D.; Kaiser, U.; Krasheninnikov, A. V. (2011). "Stone–Wales-type transformations in carbon nanostructures driven by electron irradiation". Phys. Rev. B. 83 (24): 245420–245433. arXiv:1105.1617. Bibcode:2011PhRvB..83x5420K. doi:10.1103/PhysRevB.83.245420. S2CID 15204799.
  9. ↑ Fowler, Patrick W.; Baker, Jon (1992). "Energetics of the Stone–Wales pyracylene transformation". J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 (10): 1665–1666. doi:10.1039/P29920001665.
  10. ↑ 10.0 10.1 Letardi, Sara; Celino, Massimo; Cleri, Fabrizio; Rosato, Vittorio (2002). "Atomic hydrogen adsorption on a Stone–Wales defect in graphite". Surface Science. 496 (1–2): 33–38. Bibcode:2002SurSc.496...33L. doi:10.1016/S0039-6028(01)01437-6.


बाहरी संबंध

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