Rutile
রুটাইল হল টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (টিআইও2) দ্বারা গঠিত একটি অক্সাইড খনিজ, যা টিআইও2-এর সবচেয়ে সাধারণ প্রাকৃতিক রূপ। অ্যানাটেজ, আকাওগাইট এবং ব্রুকাইট সহ টিআইও2-এর বিরল বহুরূপ পরিচিত। যে কোনও পরিচিত স্ফটিকের দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যে রুটিলের সর্বোচ্চ প্রতিসরাঙ্কগুলির মধ্যে একটি রয়েছে এবং এটি একটি বিশেষভাবে বড় বিরেফ্রিঞ্জেন্স এবং উচ্চ বিচ্ছুরণও প্রদর্শন করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, এটি প্রায় 4.5 মাইক্রোমিটার পর্যন্ত দীর্ঘ দৃশ্যমান এবং ইনফ্রারেড তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য নির্দিষ্ট অপটিক্যাল উপাদান, বিশেষত মেরুকরণ অপটিক্স তৈরির জন্য কার্যকর। প্রাকৃতিক রুটাইলে 10 শতাংশ পর্যন্ত লোহা এবং উল্লেখযোগ্য পরিমাণে নাইওবিয়াম এবং ট্যানটালাম থাকতে পারে। রুটাইল নামটি ল্যাটিন ('লাল') থেকে এসেছে, যা সঞ্চারিত আলো দ্বারা দেখার সময় কিছু নমুনায় গভীর লাল রঙের উল্লেখ করে। 1803 সালে আব্রাহাম গটলব ওয়ার্নার মাদ্রিদের (স্পেন) হরকাজুয়েলো দে লা সিয়েরায় প্রাপ্ত নমুনা ব্যবহার করে রুটাইল প্রথম বর্ণনা করেছিলেন, যা ফলস্বরূপ এই ধরনের এলাকা। অক্যুরেন্স রুটাইল উচ্চ-তাপমাত্রা এবং উচ্চ-চাপের রূপান্তরিত শিলা এবং আগ্নেয় শিলাগুলিতে একটি সাধারণ আনুষঙ্গিক খনিজ। তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে, রুটাইল হল সমস্ত তাপমাত্রায় টিআইও2-এর সবচেয়ে স্থিতিশীল পলিমরফ, যা অ্যানাটেজ বা ব্রুকাইটের মেটাস্টেবল পর্যায়গুলির তুলনায় কম মোট মুক্ত শক্তি প্রদর্শন করে। ফলস্বরূপ, মেটাস্টেবল টিওও2 পলিমরফের রুটাইলে রূপান্তর অপরিবর্তনীয়। যেহেতু এটির তিনটি প্রধান পলিমরফের মধ্যে সর্বনিম্ন আণবিক আয়তন রয়েছে, তাই এটি সাধারণত বেশিরভাগ উচ্চ-চাপের রূপান্তরিত শিলাগুলিতে প্রাথমিক টাইটানিয়াম বহনকারী পর্যায়, প্রধানত ইক্লোগাইট। আগ্নেয় পরিবেশের মধ্যে, রুটাইল প্লুটোনিক আগ্নেয় শিলাগুলিতে একটি সাধারণ আনুষঙ্গিক খনিজ, যদিও এটি মাঝে মাঝে বহির্মুখী আগ্নেয় শিলাগুলিতেও পাওয়া যায়, বিশেষত কিম্বারলাইট এবং ল্যাম্প্রয়েটের মতো গভীর আবরণ উত্স রয়েছে। অ্যানাটেজ এবং ব্রুকাইট আগ্নেয় পরিবেশে পাওয়া যায়, বিশেষত প্লুটোনিক শিলাগুলির শীতলকরণের সময় অটোজেনিক পরিবর্তনের পণ্য হিসাবে; অ্যানাটেজ প্রাথমিক রুটাইল থেকে প্রাপ্ত প্লেসার আমানতগুলিতেও পাওয়া যায়। পেগমাটাইট, স্কার্নস এবং গ্রানাইট গ্রিসেন্সে বড় নমুনা স্ফটিকের উপস্থিতি সবচেয়ে বেশি দেখা যায়। রুটাইল একটি আনুষঙ্গিক খনিজ হিসাবে কিছু পরিবর্তিত আগ্নেয় শিলায় এবং কিছু নির্দিষ্ট নাইস এবং শিস্টগুলিতে পাওয়া যায়। সুইজারল্যান্ডের গ্রুবেনডেনের মতো অ্যাসিকুলার স্ফটিকের গোষ্ঠীতে এটি প্রায়শই কোয়ার্টজে প্রবেশ করতে দেখা যায়। 2005 সালে পশ্চিম আফ্রিকার সিয়েরা লিওন প্রজাতন্ত্রের উৎপাদন ক্ষমতা ছিল বিশ্বের বার্ষিক রুটাইল সরবরাহের 23 শতাংশ, যা 2008 সালে প্রায় 30 শতাংশে উন্নীত হয়। স্ফটিক কাঠামো রুটিলে একটি চতুষ্কোণ একক কোষ রয়েছে, যার একক কোষ পরামিতি a = b = 4.584 Å, এবং c = 2.953 Å। টাইটানিয়াম ক্যাটায়নগুলির সমন্বয় সংখ্যা 6, যার অর্থ তারা 6টি অক্সিজেন পরমাণুর একটি অষ্টতলয় দ্বারা বেষ্টিত। অক্সিজেন অ্যানায়নগুলির সমন্বয় সংখ্যা 3, যার ফলে একটি ত্রিকোণাকার সমতলীয় সমন্বয় হয়। রুটাইল একটি স্ক্রু অক্ষও দেখায় যখন এর অক্টেহেড্রাকে ক্রমানুসারে দেখা হয়। হ্রাসকারী পরিস্থিতিতে গঠিত হলে, টিআই3 + কেন্দ্রগুলির সাথে মিলিত অক্সিজেন শূন্যপদ ঘটতে পারে। হাইড্রোজেন এই ফাঁকগুলিতে প্রবেশ করতে পারে, একটি পৃথক শূন্যপদের বাসিন্দা হিসাবে বিদ্যমান (হাইড্রোজেন আয়ন হিসাবে জোড়া লাগানো) বা সংলগ্ন অক্সিজেনের সাথে একটি হাইড্রক্সাইড গ্রুপ তৈরি করতে পারে। রুটাইল স্ফটিকগুলি সাধারণত তাদের সি অক্ষ, [001] দিক বরাবর পছন্দসই অভিযোজন সহ একটি প্রিজম্যাটিক বা অ্যাসিকুলার বৃদ্ধির অভ্যাস প্রদর্শন করতে দেখা যায়। এই বৃদ্ধির অভ্যাসটি অনুকূল কারণ রুটাইলের {110} দিকগুলি সর্বনিম্ন পৃষ্ঠ মুক্ত শক্তি প্রদর্শন করে এবং তাই তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে সবচেয়ে স্থিতিশীল। রুটাইলের সি-অক্ষ ভিত্তিক বৃদ্ধি এই পর্যায়ের ন্যানোরড, ন্যানোওয়্যার এবং অস্বাভাবিক শস্য বৃদ্ধির ঘটনাগুলিতে স্পষ্টভাবে দেখা যায়। সমুদ্র সৈকতের বালিতে প্রচুর পরিমাণে, রুটাইল ভারী খনিজ এবং আকরিক আমানতের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান গঠন করে। খনি শ্রমিকরা মূল্যবান খনিজ-যেমন রুটাইল, জিরকন এবং ইলমেনাইট-বের করে আলাদা করে। রুটাইলের প্রধান ব্যবহারগুলি হল রিফ্র্যাক্টরি সিরামিক উৎপাদন, রঙ্গক হিসাবে এবং টাইটানিয়াম ধাতু উৎপাদনের জন্য। সূক্ষ্মভাবে গুঁড়ো রুটাইল একটি উজ্জ্বল সাদা রঞ্জক এবং এটি রঙ, প্লাস্টিক, কাগজ, খাবার এবং অন্যান্য প্রয়োগগুলিতে ব্যবহৃত হয় যা একটি উজ্জ্বল সাদা রঙের জন্য আহ্বান করে। টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড পিগমেন্ট বিশ্বব্যাপী টাইটানিয়ামের একক বৃহত্তম ব্যবহার। রুটাইলের ন্যানোস্কেল কণাগুলি দৃশ্যমান আলোর জন্য স্বচ্ছ তবে অতিবেগুনী বিকিরণ (সানস্ক্রিন) শোষণের ক্ষেত্রে অত্যন্ত কার্যকর। ন্যানো-আকারের রুটাইল কণাগুলির ইউভি শোষণ বাল্ক রুটাইলের তুলনায় নীল-স্থানান্তরিত হয় যাতে উচ্চ-শক্তির ইউভি আলো ন্যানো পার্টিকেল দ্বারা শোষিত হয়। অতএব, এগুলি ইউভি-প্ররোচিত ত্বকের ক্ষতি থেকে রক্ষা করার জন্য সানস্ক্রিনে ব্যবহার করা হয়। রত্নগুলিতে উপস্থিত ছোট রুটাইল সূঁচগুলি অ্যাস্টেরিজম নামে পরিচিত একটি আলোকীয় ঘটনার জন্য দায়ী। অ্যাস্টেরিয়েটেড রত্নগুলি "স্টার" রত্ন হিসাবে পরিচিত। তারা নীলকান্তমণি, তারা মাণিক্য এবং অন্যান্য তারা রত্নগুলির অত্যন্ত চাহিদা রয়েছে এবং সাধারণত তাদের স্বাভাবিক প্রতিরূপগুলির তুলনায় বেশি মূল্যবান। রুটাইল ওয়েল্ডিং বিদ্যুদ্বাহক আবরণ হিসাবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এটি জেডটিআর সূচকের একটি অংশ হিসাবেও ব্যবহৃত হয়, যা অত্যন্ত বায়ুমণ্ডলীয় পললকে শ্রেণীবদ্ধ করে। সেমিকন্ডাক্টর রুটাইল, একটি বড় ব্যান্ড-গ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে, সাম্প্রতিক দশকগুলিতে আলোক অনুঘটন এবং পাতলা চুম্বকত্বের প্রয়োগের জন্য কার্যকরী অক্সাইড হিসাবে প্রয়োগের দিকে উল্লেখযোগ্য গবেষণার বিষয় হয়ে দাঁড়িয়েছে। গবেষণার প্রচেষ্টায় সাধারণত খনিজ-জমা থেকে প্রাপ্ত উপকরণের পরিবর্তে অল্প পরিমাণে সিন্থেটিক রুটাইল ব্যবহার করা হয়। সিন্থেটিক রুটাইল প্রথম 1948 সালে উৎপাদিত হয় এবং বিভিন্ন নামে বিক্রি হয়। এটি বেচার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে টাইটানিয়াম আকরিক ইলমেনাইট থেকে তৈরি করা যেতে পারে। খুব বিশুদ্ধ সিন্থেটিক রুটাইল স্বচ্ছ এবং প্রায় বর্ণহীন, সামান্য হলুদ, বড় টুকরোতে। সিন্থেটিক রুটাইল ডোপিং দ্বারা বিভিন্ন রঙে তৈরি করা যেতে পারে। উচ্চ প্রতিসরণ সূচক একটি অ্যাডাম্যান্টাইন উজ্জ্বলতা এবং শক্তিশালী প্রতিসরণ দেয় যা হীরার মতো চেহারার দিকে পরিচালিত করে। প্রায় রঙহীন হীরার বিকল্পটি "টাইটানিয়া" হিসাবে বিক্রি হয়, যা এই অক্সাইডের পুরানো ধাঁচের রাসায়নিক নাম। যাইহোক, রুটাইল গহনাগুলিতে খুব কমই ব্যবহৃত হয় কারণ এটি খুব শক্ত (স্ক্র্যাচ-প্রতিরোধী) নয়, মোহস কঠোরতার স্কেলে মাত্র 6 পরিমাপ করে। অ্যানাটেজ এবং রুটাইল উভয় পর্যায়ে (পাশাপাশি দুটি পর্যায়ের বাইফাসিক মিশ্রণ) টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইডের আলোক অনুঘটক ক্রিয়াকলাপে ক্রমবর্ধমান গবেষণার আগ্রহের ফলস্বরূপ, পাউডার এবং পাতলা ফিল্ম আকারে রুটাইল টিআইও 2 প্রায়শই অজৈব অগ্রদূত (সাধারণত টিআইসিএল 4) বা অর্গানোমেটালিক অগ্রদূত (সাধারণত টাইটানিয়াম আইসোপ্রোপক্সাইডের মতো অ্যালকোক্সাইড, যা টিটিআইপি নামেও পরিচিত) ব্যবহার করে সমাধান ভিত্তিক পথের মাধ্যমে পরীক্ষাগারের পরিস্থিতিতে তৈরি করা হয়। সংশ্লেষণ অবস্থার উপর নির্ভর করে, স্ফটিকীকরণের প্রথম পর্যায়টি মেটাস্টেবল অ্যানাটেজ পর্যায় হতে পারে, যা তাপীয় চিকিত্সার মাধ্যমে ভারসাম্য রুটাইল পর্যায়ে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। উন্নত ফটো-জেনারেটেড চার্জ ক্যারিয়ার পৃথকীকরণ, পরিবর্তিত বৈদ্যুতিন ব্যান্ড কাঠামো এবং উন্নত পৃষ্ঠ প্রতিক্রিয়াশীলতার মাধ্যমে উন্নত আলোক অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ প্রদানের জন্য রুটাইলের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলি প্রায়শই ডোপ্যান্ট ব্যবহার করে সংশোধন করা হয়। আরও দেখুন খনিজগুলির তালিকা তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক টাইটানিয়াম খনিজ অক্সাইড খনিজ রুটাইল গ্রুপ টেট্রাগোনাল খনিজ মহাকাশ গোষ্ঠীতে খনিজ 136 1803 সালে বর্ণিত খনিজ