This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രാസ്‌കോപ്പി
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രോസ്‌കോപ്പി
Infrared spectroscopy
പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ തന്മാത്രകള്‍ ഊര്‍ജത്തെ അവശോഷണം ചെയ്യുന്നതുമൂലമുള്ള അവശോഷണവര്‍ണരാജി(spectrum)യെപ്പറ്റി ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ പ്രയോഗത്തിലൂടെ പഠനംനടത്തുന്ന ഭൗതികവിജ്ഞാനശാഖ. അനുയോജ്യമായ ആവൃത്തിയോടുകൂടിയ വിദ്യുത്‌കാന്തിക (electromagnetic)കിരണത്തില്‍നിന്ന്‌ ഊര്‍ജത്തെ അവശോഷണം ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഫലമായി തന്മാത്രകള്‍ ഉത്തേജിക്കപ്പെടുന്നു. ഈ വിധത്തിലുള്ള ഉത്തേജനം അവയുടെ കമ്പന-ഘൂര്‍ണനോര്‍ജത്തിന്റെ മേഖലയിലായാല്‍ അവശോഷണവര്‍ണരാജി ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ മേഖലയിലൂടെ ദര്‍ശിക്കാം. തന്മാത്രകളുടെ ഈ അഭിലക്ഷണിക അവശോഷണ(characteristic absorption) വര്‍ണരാജി, ഭൗതികശാസ്‌ത്രത്തിലും രസതന്ത്രത്തിലും തന്മാത്രാഘടനയെപ്പറ്റി വിശദമായി പഠനം നടത്തുന്നതിന്‌ വളരെ സഹായകമായ ഒരു ഉപാധിയാണ്‌.
ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ അവശോഷണവര്‍ണരാജിയെപ്പറ്റി പഠനം നടത്തുന്നതിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്‌പെക്‌ട്രോഗ്രാഫിന്‌ മൂന്നു പ്രധാന ഘടകങ്ങളുണ്ട്‌: സ്രോതസ്സ്‌, വര്‍ണപ്രകീര്‍ണകം, സംസൂചകം. ഗ്ലോബാര്‍ (ചൂടാക്കിയ സിലിക്കണ്‍ കാര്‍ബൈഡ്‌), നേണ്‍സ്റ്റ്‌ ഗ്ലോവര്‍ (സിര്‍ക്കോണിയം, ഇറ്റ്രിയം, എര്‍ബിയം എന്നിവയുടെ ഓക്‌സൈഡുകളുടെ മിശ്രിതത്താല്‍ നിര്‍മിതമായതും വൈദ്യുതിയാല്‍ 1,500°C വരെ ചൂടാക്കിയതുമായ ദണ്ഡ്‌) എന്നിവയാണ്‌ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സ്രോതസ്സുകള്‍. അനുയോജ്യമായ പദാര്‍ഥത്താല്‍ നിര്‍മിതമായ പ്രിസമോ, ഗ്രേറ്റിങ്ങോ രണ്ടും കൂടിയോ ചേര്‍ന്നതാണ്‌ വര്‍ണപ്രകീര്‍ണകം. 0.6-6µ വരെ ലിഥിയം ഫ്‌ളൂറൈഡ്‌, 0.2-8.5µ വരെ കാത്സ്യം ഫ്‌ളൂറൈഡ്‌, 2-15µ വരെ സോഡിയം ക്ലോറൈഡ്‌, 10-25µ വരെ പൊട്ടാസ്യം ബ്രാമൈഡ്‌ മുതലായവയാണ്‌ സാധാരണയായി പ്രിസം നിര്‍മിക്കുവാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന പദാര്‍ഥങ്ങള്‍. താപവൈദ്യുതയുഗ്മം, പ്രകാശചാലകസെല്‍, ബോളോമീറ്റര്‍, ഗോളെസെല്‍ എന്നിവയാണ്‌ സംസൂചകങ്ങളായി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌.
ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ വര്‍ണരാജിയുടെ പഠനത്തിനു പലതരം ഉപകരണങ്ങളും നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌. ചിലത്‌ രണ്ടു കിരണപുഞ്‌ജങ്ങളെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. ഇവയില്‍ ഒന്ന്‌ പഠനത്തിലിരിക്കുന്ന പദാര്‍ഥത്തില്‍ക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ മറ്റേത്‌ നിര്‍ദേശകപുഞ്‌ജമായി നിലകൊള്ളും. നവീനോപകരണങ്ങള്‍ ഓട്ടോമാറ്റിക്‌ ക്രമവീക്ഷണത്തിനും അഭിലേഖന(marking)ത്തിനും സാധിക്കുന്നവയാണ്‌.
തന്മാത്രകളുടെ കമ്പനവും ഘൂര്‍ണന കമ്പനവും ആണ്‌ അവശോഷണവര്‍ണരാജിക്കു കാരണം. ഘൂര്‍ണന കമ്പനവര്‍ണരാജി സാധാരണയായി വാതകങ്ങളിലാണ്‌ ദൃശ്യമാകുന്നത്‌. ഘൂര്‍ണന-ആവൃത്തി (frequency of rotation)തന്മാത്രകളുടെ ജഡത്വ-ആഘൂര്‍ണ(moment of inertia)ത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍ ഘൂര്‍ണന കമ്പനവര്‍ണരാജിയുടെ പഠനം തന്മാത്രകളുടെ ഘടനയെപ്പറ്റി പഠിക്കുന്നതിനുതകുന്നു. ഘനീഭവിച്ച വാതകങ്ങളിലും ദ്രവങ്ങളിലും ഖരങ്ങളിലും സാധാരണയായി കമ്പന വര്‍ണരാജിയെയാണ്‌ ദര്‍ശിക്കാവുന്നത്‌.
N അണുക്കളുള്ള ഒരു തന്മാത്രയ്‌ക്ക്‌ 3N-6 കമ്പനസ്വാതന്ത്ര്യകോടി(degrees of freedom)കളുണ്ട്‌ (തന്മാത്ര രേഖീയമെങ്കില്‍ ഈ സംഖ്യ 3N-5 ആയിരിക്കും). ഓരോ കമ്പനസ്വാതന്ത്ര്യകോടിയും ഓരോ കമ്പനചലനത്തിനും കമ്പന ആവൃത്തിക്കും സംഗതമാകുന്നു. കമ്പനചലനങ്ങള്‍ ബന്ധനത്തിന്റെ തനനത്തിനു മാത്രമല്ല, വളയ്‌ക്കലിനും കാരണമാകുന്നു. q ചലനത്തിനുള്ള ഒരു നിര്‍ദേശാങ്കവും m ദ്വിധ്രുവ-ആഘൂര്‍ണവും ആയിരുന്നാല്‍, ഒരു കമ്പന-ആവൃത്തി ഇന്‍ഫ്രാറെഡില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിന്‌ q-നെ അപേക്ഷിച്ചുള്ള m-ന്റെ ആംശികാവകലജം (Partial differential coefficiet: dm/dq) ശൂന്യമല്ലാതിരിക്കണം. അവശോഷണ ബാന്‍ഡിന്റെ തീവ്രത dm/dq-നെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നതിനാല്‍, തന്മാത്രയുടെ ഇലക്‌ട്രാണികഘടനയും മനസ്സിലാക്കാം. ഒരു നിര്‍ദിഷ്‌ട കമ്പനസംക്രമണം ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ മേഖലയില്‍ അനുവദിക്കപ്പെടുമോ എന്നത്‌ തന്മാത്രയുടെ സമമിതിയെക്കൂടി ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. കമ്പന-ആവൃത്തിയുടെ പരിമാണം കമ്പനത്തിലേര്‍പ്പെട്ടിരിക്കുന്ന അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനം, പൊട്ടെന്‍ഷ്യല്‍ ഫലനത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തെ തിട്ടപ്പെടുത്തുന്നതായ നിരവധി ബലസ്ഥിരാങ്കങ്ങള്‍ (force constants)എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഒരു തന്മാത്രയുടെ ജ്യാമിതി, അണുകേന്ദ്രദ്രവ്യമാനം തന്മാത്രീയ പൊട്ടെന്‍ഷ്യല്‍ ഫലനം ഇവയെ ആസ്‌പദമാക്കിയുള്ള ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ വര്‍ണരാജി വിശ്ലേഷണം വളരെ ശ്രമാവഹമാണ്‌. അതിനാല്‍ സാധാരണയായി കമ്പനസംക്രമണങ്ങളുടെ പല ലക്ഷണങ്ങളെയും തന്മാത്രയിലെ പല ക്രിയാത്മക സമൂഹങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തുകയാണ്‌ ചെയ്യുക. പല ക്രിയാത്മക സമൂഹങ്ങളുടെയും മൗലിക കമ്പന-ആവൃത്തിയായി ഒട്ടുവളരെ അവശോഷണബാന്‍ഡുകളെ തരംതിരിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ഈ മൗലിക കമ്പന-ആവൃത്തികള്‍ ക്രിയാത്മക സമൂഹങ്ങളുടെ സമമിത-പ്രതിസമമിത തനനങ്ങള്‍ (symmetric and assymmetric diffusions) വിവിധതരത്തിലുള്ള വിരൂപണങ്ങള്‍ (deformations)ഇവയില്‍നിന്നും ഉണ്ടാകുന്നു. മറ്റ്‌ ആവൃത്തികളെ ഇവയുടെ അതിസ്വരങ്ങളായോ സംയോഗങ്ങളായോ വ്യാഖ്യാനിക്കാം. ക്രിയാത്മക സമൂഹങ്ങളുടെ മൗലിക ആവൃത്തികള്‍ ഒരു പരിധിവരെ നിശ്ചിതമാണെങ്കിലും അവ തന്മാത്രതോറും വ്യതിയാനം കാണിക്കുന്നുണ്ട്‌. ഈ വ്യതിയാനത്തിന്‌ നിരവധി കാരണങ്ങളുണ്ട്‌. അവയില്‍ പ്രധാനമായവ യുഗ്മനപ്രഭാവം (coupling effect). ദ്രവ്യമാനപ്രഭാവം, വിലായകപ്രഭാവം, വൈദ്യുതപ്രഭാവം മുതലായവയാണ്‌. സമൂഹങ്ങളുടെ ആവൃത്തിയെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനം ഹൈഡ്രജന്‍ ബന്ധനം എന്ന രസായനികബന്ധത്തിന്റെ അസ്‌തിത്വത്തെ സ്ഥിരീകരിക്കുകയും തദ്വാരാ പല ജൈവ തന്മാത്രകളുടെയും ഘടന മനസ്സിലാക്കുന്നതിനു കാരണമാകുകയും ചെയ്‌തിട്ടുണ്ട്‌. ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ സ്‌പെക്‌ട്രത്തെ തന്മാത്രകളുടെ "വിരലടയാള'മായി കണക്കാക്കുന്നു. ഈ അര്‍ഥത്തില്‍ 1300-650 cm-1 വരെയുള്ള ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ മേഖലയെ "വിരലടയാളമേഖല' (fingerprint region) എന്നു വിളിക്കുന്നു. പ്രധാനപ്പെട്ട രസായനികബന്ധങ്ങളുടെയെല്ലാം തനന-വളയ്‌ക്കല്‍-കമ്പന ആവൃത്തികള്‍ (diffusion, bending and vibration frequencies)ഈ മേഖലയിലാകുന്നു. ഈ ആവൃത്തികളുടെ പട്ടികകള്‍ തയ്യാറാക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്‌.
(ഡോ. എം.ജി. കൃഷ്‌ണപിള്ള)
