Conjugated microporous polymer
কনজুগেটেড মাইক্রোপোরাস পলিমার (সিএমপি) হল ছিদ্রযুক্ত পদার্থের একটি উপ-শ্রেণী যা জিওলাইট, ধাতু-জৈব কাঠামো এবং সমযোজী জৈব কাঠামোর মতো কাঠামোর সাথে সম্পর্কিত, তবে স্ফটিকের পরিবর্তে নিরাকার প্রকৃতির। সিএমপিগুলি কনজুগেটেড পলিমারগুলির একটি উপ-শ্রেণী এবং পরিবাহিতা, যান্ত্রিক অনমনীয়তা এবং অদ্রবণীয়তার মতো অনেকগুলি একই বৈশিষ্ট্য ধারণ করে। সিএমপিগুলি π-সংযুক্ত পদ্ধতিতে বিল্ডিং ব্লকগুলির সংযোগের মাধ্যমে তৈরি করা হয় এবং 3-ডি নেটওয়ার্ক ধারণ করে। সংমিশ্রণ সিএমপি ব্যবস্থার মাধ্যমে প্রসারিত হয় এবং সিএমপিগুলিকে পরিবাহী বৈশিষ্ট্য ধার দেয়। সিএমপি-র বিল্ডিং ব্লকগুলি আকর্ষণীয় কারণ ব্লকগুলি π ইউনিটে বিস্তৃত বৈচিত্র্য ধারণ করে যা ব্যবহার করা যেতে পারে এবং কঙ্কালের সুর এবং অনুকূলকরণ এবং পরবর্তীকালে সিএমপি-র বৈশিষ্ট্যগুলির অনুমতি দেয়। বেশিরভাগ বিল্ডিং ব্লকে অ্যালকাইনের মতো অনমনীয় উপাদান থাকে যা মাইক্রোপোরোসিটি সৃষ্টি করে। সি. এম. পি-গুলির প্রয়োগ রয়েছে গ্যাস সঞ্চয়, বৈচিত্র্যময় অনুঘটক, আলো নির্গমন, হালকা ফসল সংগ্রহ এবং বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয়ের ক্ষেত্রে। সিএমপিগুলির নেটওয়ার্ক তৈরি করে এমন বিল্ডিং ব্লকগুলিতে অবশ্যই একটি সুগন্ধযুক্ত সিস্টেম থাকতে হবে এবং কমপক্ষে দুটি প্রতিক্রিয়াশীল গ্রুপ থাকতে হবে। সিএমপিগুলির ছিদ্রযুক্ত কাঠামো তৈরি করতে, 3-ডি পলিমার ব্যাকবোন তৈরি করতে বিভিন্ন জ্যামিতি সহ বিল্ডিং ব্লকগুলির ক্রস-কাপলিং প্রয়োজন, অন্যদিকে অনুরূপ জ্যামিতি সহ বিল্ডিং ব্লকগুলির হোমো-কাপলিংয়ে স্ব-ঘনীভবন প্রতিক্রিয়া ঘটে। বিল্ডিং ব্লকের জ্যামিতিগুলি তাদের পয়েন্ট গ্রুপের উপর ভিত্তি করে। সি2, সি3, সি4, সি6 হল সিএমপি-র বিল্ডিং ব্লকের জন্য দৃশ্যমান জ্যামিতি। সুজুকি কাপলিং 1979 সাল থেকে, সুজুকি কাপলিং অ্যারিল-অ্যারিল বন্ধন গঠনের জন্য একটি কার্যকর পদ্ধতি। সিএমপি-র জন্য বাইফিনাইল রিপিট ইউনিট গঠনের জন্য সুজুকি কাপলিংয়ের প্রতিক্রিয়া শর্তগুলির মধ্যে রয়েছে কোনও ক্ষারের উপস্থিতিতে জৈব হ্যালাইড বা সালফোনেটের সাথে একটি অর্গানো-বোরন বিকারক-এর প্যালেডিয়াম অনুঘটকিত ক্রস-কাপলিং। সিএমপি সংশ্লেষ করার জন্য এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করার একটি সুবিধা হল যে প্রতিক্রিয়া পরিস্থিতি হালকা, জৈব-বোরন বিকারকগুলির বাণিজ্যিক প্রাপ্যতা রয়েছে এবং প্রতিক্রিয়ার উচ্চ কার্যকরী গোষ্ঠী সহনশীলতা রয়েছে। এই পদ্ধতিটি সিএমপি-র বড় আকারের সংশ্লেষণের জন্য সর্বোত্তমভাবে ব্যবহৃত হয়। সুজুকি কাপলিংয়ের একটি ত্রুটি হ 'ল প্রতিক্রিয়াটি অক্সিজেন সংবেদনশীল, যা প্রায়শই পার্শ্ব পণ্যগুলির দিকে পরিচালিত করে, পাশাপাশি প্রতিক্রিয়াকে অবনমিত করার প্রয়োজন হয়। একটি ক্ষারের উপস্থিতিতে প্যালাডিয়াম-তামা সহ-অনুঘটকের সাথে সোনোগশিরা সংযোগে অ্যারিল হ্যালাইড এবং অ্যালকিনল গ্রুপের সোনোগশিরা ক্রস-সংযোগ ঘটে। উন্নত প্রতিক্রিয়াশীলতার কারণে এই সংযোগে প্যালেডিয়াম-তামার একটি সহ-অনুঘটক ব্যবহার করা হয়। সোনোগশিরা সংযোগ প্রতিক্রিয়াগুলি সুবিধাজনক কারণ প্রতিক্রিয়ার প্রযুক্তিগত সরলতার পাশাপাশি কার্যকরী গোষ্ঠী সামঞ্জস্য রয়েছে। 3-ডি নেটওয়ার্ক অর্জনের জন্য প্ল্যানার মনোমারগুলিতে অ্যালকাইনের আবর্তনের স্বাচ্ছন্দ্যের কারণে এই পদ্ধতিটি ব্যবহার করে সিএমপিগুলি সহজেই গঠিত হয়। সিএমপি-র ছিদ্র ব্যাস নিয়ন্ত্রণ করতে এই প্ল্যানার মনোমারগুলির শক্তি সুর করা যেতে পারে। সোনোগশিরা কাপলিং বিক্রিয়ার দ্রাবকগুলিও সিএমপি গঠনে ভূমিকা রাখতে পারে। সি. এম. পি-র সংশ্লেষণকে সহজতর করে এমন দ্রাবকগুলি হল ডাইমিথাইলফর্মামাইড, 1,4-ডাইঅক্সেন এবং টেট্রাহাইড্রোফুরান। এই দ্রাবকগুলি উপজাত হিসাবে উৎপাদিত হাইড্রোজেন হ্যালাইডের গঠনকে নিরপেক্ষ করতে সহায়তা করে। মনোমার হিসাবে টার্মিনাল অ্যালকাইন ব্যবহার করার একটি অসুবিধা হল যে, টার্মিনাল অ্যালকাইনগুলি অক্সিজেনের উপস্থিতিতে সহজেই সমসংযোগের মধ্য দিয়ে যায়, তাই প্রতিক্রিয়াটি অক্সিজেন এবং জলের উপস্থিতি ছাড়াই সম্পন্ন করতে হবে। ইয়ামামোটো কাপলিং ইয়ামামোটো কাপলিং-এ, অ্যারিল হ্যালোজেনাইড যৌগের কার্বন-কার্বন বন্ধন একটি রূপান্তর ধাতব অনুঘটক থেকে মধ্যস্থতার মাধ্যমে গঠিত হয়, সাধারণত বিস (সাইক্লোঅক্ট্যাডাইন) নিকেল (0), প্রায়শই নি (কড) 2 হিসাবে লেখা হয়। ইয়ামামোটো কাপলিংয়ের একটি সুবিধা হল শুধুমাত্র একটি একক হ্যালোজেন কার্যকরী মনোমার প্রয়োজন, যা মনোমার প্রজাতির বৈচিত্র্যের পাশাপাশি একটি সহজ প্রতিক্রিয়া পদ্ধতির দিকে পরিচালিত করে। যদিও সিএমপি-র বেশিরভাগ গবেষণা ছিদ্রের আকার এবং পৃষ্ঠ এলাকা নিয়ন্ত্রণের দিকে মনোনিবেশ করে, ইয়ামামোটো কাপলিংসে ব্যবহৃত মনোমারগুলিতে নমনীয়তার অভাব সিএমপি-তে মুক্ত ভলিউম এবং ছিদ্রের পথ দেয়। সম্প্রতি ইয়ামামোটো কাপলিংয়ের মাধ্যমে নিয়ন্ত্রিত ছিদ্রের আকার এবং পৃষ্ঠতলের এলাকা সিএমপি রিপোর্ট করা হয়েছে। ইফজান ও অন্যান্যরা সম্প্রতি ইয়ামামোটো কাপলিং প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে বিপরীত-প্রস্তুতিমূলকভাবে প্রতিস্থাপিত [6] সিএমপি রিপোর্ট করেছেন। শিফ বেস বিক্রিয়া বর্তমানে সিএমপি সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত বেশিরভাগ পদ্ধতি ধাতব অনুঘটকের উপস্থিতির কারণে নির্জল এবং অক্সিজেন মুক্ত পরিবেশে পরিচালিত হতে হবে। ধাতব অনুঘটক ব্যবহারের কারণে, পলিমারগুলিতে অনিবার্যভাবে ট্রেস ধাতু উপস্থিত থাকে। প্রতিক্রিয়া, যেমন শিফ বেস প্রতিক্রিয়া, অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে কারণ প্রতিক্রিয়াগুলি ধাতু মুক্ত। শিফ বেসে, অ্যামাইন ভিত্তিক মনোমার এবং মনোমারযুক্ত অ্যালডিহাইড সিএমপি-র জন্য পুনরাবৃত্ত একক তৈরি করার জন্য একটি প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। একাধিক অ্যালডিহাইড কার্যকরী গোষ্ঠী ধারণকারী শিল্প স্কেল সস্তা মনোমারের কারণে শিফ বেস একটি পছন্দের ধাতু মুক্ত পদ্ধতি। শিফ ক্ষারের আরেকটি সুবিধা হল সি. এম. পি তৈরিতে নাইট্রোজেন উৎপাদিত হয়, যা অনেক প্রয়োগের জন্য উপকারী হতে পারে। সায়ানো সাইক্লোট্রিমারাইজেশন সায়ানো সাইক্লোট্রিমারাইজেশন প্রতিক্রিয়া আয়নোথার্মাল অবস্থার অধীনে ঘটে, যেখানে উচ্চ তাপমাত্রায় গলিত দস্তা ক্লোরাইডে সিএমপি পাওয়া যায়। বিল্ডিং ইউনিটগুলি সি3এন3 রিং তৈরি করতে পারে। এই বলয়গুলি তারপর একটি গৌণ বিল্ডিং ইউনিট হিসাবে একটি ত্রিভুজাকার সমতলের সাথে সংযুক্ত করা হয়। সাইক্লোট্রিমারাইজেশন প্রায়শই সিএমপি তৈরি করতে টেট্রাহেড্রাল মনোমারগুলিকে সংযুক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। সায়ানো সাইক্লোট্রাইমেরাইজেশনের মাধ্যমে সংশ্লেষিত সিএমপিগুলি সংকীর্ণ মাইক্রোপোর আকারের বিতরণ, এইচ2 শোষণের উচ্চ এনথালপি এবং দ্রুত নির্বাচিত গ্যাস শোষণ প্রদর্শন করে। বৈশিষ্ট্য সিএমপি-র বেশ কয়েকটি ভৌত বৈশিষ্ট্য তাদের বর্ধিত সংমিশ্রণ বা মাইক্রোপোরোসিটির জন্য দায়ী করা যেতে পারে। বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য পরিবাহী ধাতুর মতো, সংযুক্ত পলিমারগুলি বৈদ্যুতিন ব্যান্ড প্রদর্শন করে। সংযুক্ত সিস্টেমের ইলেকট্রনগুলি ভ্যালেন্স ব্যান্ড দখল করে এবং এই ব্যান্ড থেকে ইলেকট্রন অপসারণ বা উচ্চতর শক্তি পরিবাহী ব্যান্ডে ইলেকট্রন যোগ করার ফলে পরিবাহিতা হতে পারে। সংযুক্ত পদার্থগুলি তাদের বিচ্ছিন্ন π-সিস্টেমের কারণে অনেক ক্ষেত্রে দৃশ্যমান আলো শোষণ করতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি জৈব ইলেকট্রনিক্স এবং জৈব ফটোনিক্সের প্রয়োগের দিকে পরিচালিত করেছে। শারীরিক বৈশিষ্ট্য সিএমপিগুলি পৃষ্ঠের আয়তন এবং ছিদ্রের আকারের ক্ষেত্রে উচ্চ স্তরের সুসংগতি প্রদর্শন করে। পৃষ্ঠতলের আয়তন বাড়ানোর জন্য মনোমারগুলি দীর্ঘতর অনমনীয় মোয়েটি দিয়ে ডিজাইন করা যেতে পারে। সিএমপি-1,4 থেকে সিএমপি-5-এর সিরিজটি 500 মি2/গ্রাম থেকে 1000 মি2/গ্রাম পর্যন্ত পৃষ্ঠতলের আয়তনের নাটকীয় বৃদ্ধি দেখায়। পৃষ্ঠতলের আয়তন বৃদ্ধি বিভিন্ন প্রয়োগের জন্য বিভিন্ন জৈব এবং অজৈব যৌগ দিয়ে ভরাট করার ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করতে পারে। বর্ধিত পৃষ্ঠ এলাকা গ্যাস শোষণ ক্ষমতাও উন্নত করতে পারে। সিএমপি-র একটি প্রধান ত্রুটি হল তাদের অন্তর্নিহিত অদ্রবণীয়তা। এই দ্রবণীয়তা মনোমারগুলির দীর্ঘ অনমনীয় গতির কারণে হয়। দ্রবণীয় পার্শ্ব-শৃঙ্খল যোগ করে দ্রবণীয়তা বাড়ানোর জন্য বেশ কয়েকটি প্রচেষ্টা করা হয়েছে তবে এটি এখনও বিস্তৃত প্রয়োগের ক্ষেত্রে একটি বাধা হিসাবে রয়ে গেছে। অ্যাপ্লিকেশন সিএমপিগুলি আবিষ্কারের পর থেকে বেশ কয়েকটি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য তদন্ত করা হয়েছে। সিএমপি-র পৃষ্ঠ এলাকা অনেক ক্ষেত্রে 1000 মি2/গ্রাম অতিক্রম করতে পারে, যদিও সম্পর্কিত ছিদ্রযুক্ত সুগন্ধি কাঠামো, যার বর্ধিত সংমিশ্রণের অভাব রয়েছে, 5500 মি2/গ্রাম-এর বেশি পৃষ্ঠ এলাকা থাকতে পারে। এই পদার্থগুলির ছিদ্রতা তাদের শর্বত হিসাবে মূল্যায়নের দিকে পরিচালিত করেছে। সাম্প্রতিক কাজ অনুঘটকের ক্ষেত্রে তাদের সম্ভাবনার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, উদাহরণস্বরূপ 'ধাতু-জৈব সিএমপি' আকারে, এবং হালকা ফসল কাটার জন্য, এবং সুপারক্যাপাসিটারগুলি তাদের অত্যন্ত সংযুক্ত প্রকৃতির সুবিধা গ্রহণ করছে। সিএমপি উপকরণগুলির জন্য দাবি করা আরও একটি সুবিধা হ 'ল এগুলিকে বিস্তৃত কার্যকরী গোষ্ঠীর সাথে উদ্ভূত করার ক্ষমতা। সিএমপিগুলি বেশ কয়েকটি ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হয়েছে যা তাদের বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্য এবং ছিদ্রযুক্ত প্রকৃতি উভয়েরই সুবিধা নেয়। ছিদ্রগুলি ফটোভোলটাইকের প্রয়োগের জন্য টিআইও2-এর মতো অজৈব পদার্থ দিয়ে ভরা যেতে পারে। এগুলি বৈদ্যুতিন সংযোগস্থল হিসাবে কাজ করার জন্য প্রক্রিয়া করা যেতে পারে। এগুলি ছিদ্রগুলির ভিতরে এবং বাইরে প্রবাহের অনুমতি দেয় যা পৃষ্ঠ বৈদ্যুতিক রাসায়নিক প্রয়োগের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। তথ্যসূত্র ছিদ্রযুক্ত মিডিয়া