Surface properties of transition metal oxides
ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹಗಳಿಗೆ ಬಂಧಿಸಲಾದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಾಗಿವೆ. ಅವುಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅವುಗಳ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆ ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಆಗಾಗ್ಗೆ ಬಣ್ಣಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ಗಳಲ್ಲಿ ವರ್ಣದ್ರವ್ಯಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಟೈಟಾನಿಯಂ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್. ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಈ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಆಮ್ಲತೆ ಮತ್ತು ಕ್ಷಾರತ್ವವು ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳ ಸಮನ್ವಯದಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಈ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ವೇಗವರ್ಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರಣಕ್ಕಾಗಿ, ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಲ್ಲಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ದೋಷಗಳು ಅವುಗಳ ವೇಗವರ್ಧಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತವೆ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಆಮ್ಲೀಯ ಮತ್ತು ಮೂಲ ತಾಣಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, ಕ್ಯಾಲೊರಿಮೆಟ್ರಿ ಮತ್ತು ಇತರ ತಂತ್ರಗಳ ಮೂಲಕ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ದ್ಯುತಿ-ನೆರವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಒಳಗಾಗಬಹುದು, ಅದು ಅವುಗಳ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸಂಯುಕ್ತಗಳ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಶೋಧನಾ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಅವುಗಳ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಅವುಗಳನ್ನು ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಐಸೊಟೋಪ್ ವಿನಿಮಯ ಮತ್ತು ವಿಶೇಷ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಉಪಯುಕ್ತ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ತಿಳಿದಿದೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಬೃಹತ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಸಂಶೋಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಆದರ್ಶ ಸ್ಫಟಿಕವೆಂದು ಭಾವಿಸುವುದು, ಅಲ್ಲಿ ಬೃಹತ್ ಪರಮಾಣು ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈ ಸಮತಲದವರೆಗೆ ಮತ್ತು ಅದರಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೃಹತ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯ ಸಮತಲಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸೀಳುಗಳಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಮತಲದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದಾಗ, ಮೇಲ್ಮೈ ಅಯಾನುಗಳ ಸ್ಥಾನವು ಬೃಹತ್ ರಚನೆಯಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೊಸದಾಗಿ ರಚಿಸಲಾದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಉಷ್ಣಬಲದ ಸ್ಥಿರ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪುನರ್ನಿರ್ಮಾಣದ ಮೂಲಕ ಮೇಲ್ಮೈ ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಒಲವು ತೋರುತ್ತವೆ. ಈ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈ ಧ್ರುವೀಯತೆ, ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆ ಮತ್ತು ದೋಷದ ತಾಣಗಳ ಮಟ್ಟದಿಂದ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೃಹತ್ ರಚನೆಗಳು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳ ನಿಕಟ-ಪ್ಯಾಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ, ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಮಧ್ಯಂತರ ತಾಣಗಳನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ. ಫೇಸ್-ಸೆಂಟರ್ಡ್-ಕ್ಯೂಬಿಕ್ (ಎಫ್. ಸಿ. ಸಿ) ಮತ್ತು ಹೆಕ್ಸಾಗೋನಲ್-ಕ್ಲೋಸ್-ಪ್ಯಾಕ್ಡ್ (ಎಚ್. ಸಿ. ಪಿ) ನಂತಹ ಕ್ಲೋಸ್-ಪ್ಯಾಕ್ಡ್ ಸರಣಿಗಳು ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರಲ್ ಮತ್ತು ಟೆಟ್ರಾಹೆಡ್ರಲ್ ಇಂಟರ್ಸ್ಟಿಸ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಮೊನಾಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಮೊನಾಕ್ಸೈಡ್ಗಳ (ಎಂ. ಓ.) ಮೊದಲ ಸಾಲಿನ ಅನೇಕ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು, ಟಿ. ಐ. ಓ. ಯಿಂದ ಎನ್. ಐ. ಓ. ಗೆ, ರಾಕ್ಸಾಲ್ಟ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ರಾಕ್ ಸಾಲ್ಟ್ ರಚನೆಯು ಎಲ್ಲಾ ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರಲ್ ಸೈಟ್ಗಳನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನು ಎಫ್. ಸಿ. ಸಿ ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ತುಂಬುವ ಮೂಲಕ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಡಯಾಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಬಹುಪಾಲು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಡಯಾಕ್ಸೈಡ್ಗಳು (ಎಂ. ಓ. 2) ಬಲಭಾಗದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವ ರೂಟೈಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಈ ಸ್ಟೋಯಿಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿಯ ವಸ್ತುಗಳು ಮೊದಲ ಸಾಲಿನ ಪರಿವರ್ತನಾ ಲೋಹದಲ್ಲಿ Ti, CR, V ಮತ್ತು Mn ಗೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೆಯದರಲ್ಲಿ Zr ನಿಂದ Pd ಗೆ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ. ಆಕ್ಟಾಹೆಡ್ರಲ್ ತಾಣಗಳ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಭಾಗವನ್ನು ಎಚ್. ಸಿ. ಪಿ. ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನು ಶ್ರೇಣಿಯ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳಿಂದ ತುಂಬುವ ಮೂಲಕ ರೂಟೈಲ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹಗಳು ಆಕ್ಸೈಡ್ನಲ್ಲಿ + 6 ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಸ್ಟೋಯಿಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿ ಎಂ. ಓ. 3 ಹೊಂದಿರುವ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಅಪರೂಪ. ಲೋಹ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಅಯಾನುಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಗಾತ್ರಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮತ್ತು ಹತ್ತಿರದ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿನ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ತುಂಬುವುದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಬೈನರಿ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಊಹಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ರಚನೆಯ ಮುನ್ಸೂಚನೆಗಳು ತ್ರಿಕೋನ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿವೆ. ಆಕ್ಸೈಡ್ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಲೋಹಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಬಹಳಷ್ಟು ರಚನಾತ್ಮಕ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಎರಡು ಘಟಕಗಳ ಅನುಪಾತಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಟೆರ್ನರಿ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಸ್ಟೋಯಿಕಿಯೋಮೆಟ್ರಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಎಸ್ಆರ್ವಿ2ಓ6, ಎಸ್ಆರ್2ವಿ2ಓ5, ಎಸ್ಆರ್ವಿಓ3 ಮತ್ತು ಎಸ್ಆರ್2ವಿಓ4 ಸೇರಿದಂತೆ ಸ್ಟ್ರಾಂಷಿಯಂ ಮತ್ತು ವನಾಡಿಯಂನ ನಡುವೆ ಕನಿಷ್ಠ ಇಪ್ಪತ್ತು ತ್ರಿಕೋನ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹಂತಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ತ್ರಿಕೋನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸಂಕೀರ್ಣ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು ಒಂದು ವ್ಯಾಪಕವಾದ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಪೆರೋವ್ಸ್ಕೈಟ್ ರಚನೆಯಂತಹ ತ್ರಿಕೋನ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಂದ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಅಳವಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲಾದ ಕೆಲವು ರಚನೆಗಳಿವೆ. ಪೆರೋವ್ಸ್ಕೈಟ್ ರಚನೆ ಪೆರೋವ್ಸ್ಕೈಟ್ ರಚನೆ, ABO3, ಅತ್ಯಂತ ವ್ಯಾಪಕವಾದ ತ್ರಿಕೋನ ಹಂತವಾಗಿದೆ. ಪೆರೋವ್ಸ್ಕೈಟ್ ರಚನೆಯು ಒಂದು ದೊಡ್ಡ (ಎ) ಮತ್ತು ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ (ಬಿ) ಯೊಂದಿಗೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ತ್ರಿಕೋನ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಗೆ ಆಗಾಗ್ಗೆ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ, ಬಿ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಸರಳ ಘನ ಶ್ರೇಣಿಯು ಇರುತ್ತದೆ, ಎ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಕ್ಯೂಬ್ನ ಮಧ್ಯಭಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಸರಳ ಕ್ಯೂಬ್ನ 12 ಅಂಚುಗಳ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಥಿರತೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಯ ಬಗ್ಗೆ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ತಿಳಿದಿರುವುದರಿಂದ, ವಿವಿಧ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಗಳನ್ನು ಹೋಲಿಸಲು ಮೇಲ್ಮೈಯ ಧ್ರುವೀಯತೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ದೋಷದ ತಾಣಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಮೇಲೆ ಭಾರಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು. ಮೇಲ್ಮೈಯ ಧ್ರುವೀಯತೆ ಎರಡು ಹೊಸ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಬೈನರಿ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸಿದಾಗ, ಪ್ರತಿ ಘನದ ಚಾರ್ಜ್ ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೊಸದಾಗಿ ರಚಿಸಲಾದ ಎರಡು ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ರಚನೆಯು ಒಂದೇ ಆಗಿರಬಹುದು ಅಥವಾ ಇಲ್ಲದಿರಬಹುದು. ರಚನೆಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ದ್ವಿಧ್ರುವೀಯವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ ಮೇಲ್ಮೈ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರಚನೆಗಳು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದ್ದರೆ, ಮೇಲ್ಮೈಯು ಬಲವಾದ ದ್ವಿಧ್ರುವವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಧ್ರುವೀಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಉದಾಹರಣೆಗಳಲ್ಲಿ ರಾಕ್ ಸಾಲ್ಟ್ (100) ಮೇಲ್ಮೈ, ರೂಟೈಲ್ (100), (110) ಮತ್ತು (001) ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಮತ್ತು ಪರ್ವೋಸ್ಕೈಟ್ (100) ಮೇಲ್ಮೈ ಸೇರಿವೆ. ಧ್ರುವ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಒಂದು ಉದಾಹರಣೆಯೆಂದರೆ ರಾಕ್ಸಾಲ್ಟ್ (111) ಮೇಲ್ಮೈ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಧ್ರುವೀಯ ಮೇಲ್ಮೈಯು ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ ಮೇಲ್ಮೈಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ದ್ವಿಧ್ರುವದ ಕ್ಷಣವು ಮೇಲ್ಮೈ ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಧ್ರುವ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಲೋಹದ ಧ್ರುವ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಯಾನುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಧ್ರುವೀಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಮೇಲ್ಮೈ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯ ಮಟ್ಟವು ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯ ಮಟ್ಟವು ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಬಂಧಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯ ಮಟ್ಟವು ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಂಧಗಳು ಮುರಿಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅಸ್ಥಿರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಅಸ್ಥಿರತೆಯು ಮೇಲ್ಮೈ ಗಿಬ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಒಟ್ಟಾರೆ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ರೂಟೈಲ್ (110) ಮೇಲ್ಮೈಯು ರೂಟೈಲ್ (100) ಮತ್ತು (001) ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಕಡಿಮೆ ಮಟ್ಟದ ಸಮನ್ವಯದ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ದೋಷಯುಕ್ತ ತಾಣಗಳು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಅಡ್ಡಿಯಾಗಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಈ ತಾಣಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚುವುದು ಮತ್ತು ನಿರ್ಧರಿಸುವುದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಹೇರಳವಾದ ಬಿಂದು ದೋಷದ ತಾಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ರಾಕ್ ಸಾಲ್ಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ, ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಖಾಲಿ ಸ್ಥಾನಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ ಬಿಂದು ದೋಷಗಳಾಗಿವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬಾಂಬ್ ದಾಳಿ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಎನೀಲಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಬೀರುತ್ತವೆ. ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ನಡುವೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಲು ಕಾರಣವಾಗುತ್ತವೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುನ್ಮಾನ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಮೆಟ್ಟಿಲುಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಂಕ್ಗಳು ರಾಕ್ಸಾಲ್ಟ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಇತರ ಎರಡು ದೋಷಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ರಚನಾತ್ಮಕ ದೋಷಗಳು ಪಕ್ಕದ ನಾಲ್ಕು ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಸಮನ್ವಯ ಪರಿಸರವನ್ನು 5ರಿಂದ 4ಕ್ಕೆ ಇಳಿಸುತ್ತವೆ. ರೂಟೈಲ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ, ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಿಧದ ದೋಷವೆಂದರೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಸ್ಥಾನಗಳು. ಎರಡು ರೀತಿಯ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಹುದ್ದೆಗಳಿವೆ, ಇವು ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಒಂದೋ ಇವೆರಡೂ ಮೇಲ್ಮೈ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳ ಸಮನ್ವಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ/ಕ್ಷಾರತ್ವ ಘನವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಆಮ್ಲ/ಕ್ಷಾರ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳ ವಿಸ್ತರಣೆ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಮೇಲ್ಮೈಯು ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ಕೇಂದ್ರಗಳ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಸರಣಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಟಯಾನಿಕ್ ಲೋಹದ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಲೆವಿಸ್ ಆಮ್ಲ ತಾಣಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅಯಾನಿಕ್ ಆಮ್ಲಜನಕ ಕೇಂದ್ರಗಳು ಲೆವಿಸ್ ಬೇಸ್ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳು ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಆಮ್ಲ ಅಥವಾ ಬೇಸ್ ಸೈಟ್ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ತ್ಯಜಿಸಬಹುದು ಅಥವಾ ಸ್ವೀಕರಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯು ನೀರಿನ ಆವಿ ಇದ್ದಾಗ ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಟೆಡ್ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಲೂಯಿಸ್ ಮತ್ತು ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಸೈಟ್ಗಳ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಪ್ರಮಾಣವು ಅನೇಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ, ಮೇಲ್ಮೈ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಸೈಟ್ಗಳ ಶಕ್ತಿ, ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ವಿತರಣೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವ ಅವಶ್ಯಕತೆಯಿದೆ. ಲೂಯಿಸ್ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಮತ್ತು ಬ್ರಾನ್ಸ್ಟೆಡ್-ಲೋರಿ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು, ಆದಾಗ್ಯೂ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ ಅಥವಾ ಕ್ಷಾರತ್ವವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಯಾವುದೇ ಸಾಮಾನ್ಯ ಸಿದ್ಧಾಂತವಿಲ್ಲ. ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಆಸಿಡ್ ಬೇಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಗುಣಾತ್ಮಕ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯು ಏಕರೂಪದ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಥರ್ಮೋಡೈನಾಮಿಕ್ ಸಮತೋಲನ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು (ಕೆ. ಎ.) ಆಧರಿಸಿದೆ. ಈ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳು ಮತ್ತು ಉತ್ಪನ್ನಗಳ ಸಮತೋಲನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮಾಪನದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಎರಡು ಹಂತಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಘನವಸ್ತುಗಳ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ನಿರ್ಣಯಕ್ಕೂ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲ ಅಥವಾ ಕ್ಷಾರವನ್ನು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಅದು ನೆರೆಯ ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ತೊಂದರೆಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈಯ ವಿಶ್ರಾಂತಿಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಲು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕೇವಲ ಒಂದೇ ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಣವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳಿಗೆ, ಆಮ್ಲತೆ ಮತ್ತು ಕ್ಷಾರವು ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳ ಚಾರ್ಜ್ ಮತ್ತು ತ್ರಿಜ್ಯ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಬಂಧದ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ನಡುವಿನ ಬಂಧವು ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಯಾನುಗಳ ಸಮನ್ವಯದಿಂದ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಡಿ-ಆರ್ಬಿಟಲ್ಗಳ ತುಂಬುವಿಕೆಯಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಸಮನ್ವಯವನ್ನು ಒಡ್ಡಿದ ಮುಖದಿಂದ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಶ್ರಾಂತಿ ಮೂಲಕ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆಮ್ಲಜನಕ ಅಥವಾ ಲೋಹದ ಅಯಾನು ಖಾಲಿ ಸ್ಥಾನಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಪರ್ಯಾಪ್ತತೆಯ ತಾಣಗಳು ಸಂಭವಿಸಬಹುದಾದ್ದರಿಂದ ರಚನಾತ್ಮಕ ದೋಷಗಳು ಆಮ್ಲತೆ ಅಥವಾ ಕ್ಷಾರತ್ವಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡಬಹುದು. ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ/ಕ್ಷಾರ ಸೂಚಕ ವಿಧಾನವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಘನ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ಬೇಸ್ಗಳ ಬಲವನ್ನು ಕ್ರಮಗೊಳಿಸಲು ಸೂಚಕ ಅಣುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಮೊದಲು ಹ್ಯಾಮೆಟ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಈ ತಂತ್ರವು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಬ್ರಾನ್ಸ್ಟೆಡ್ ತಾಣಗಳಿಗೆ ಮಾತ್ರ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಹ್ಯಾಮೆಟ್ನ ಪ್ರಕಾರ, ಬ್ರಾಂಸ್ಟೆಡ್ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರದೇಶದ ಬಲವನ್ನು ಹ್ಯಾಮೆಟ್ ಆಮ್ಲೀಯತೆಯ ಕಾರ್ಯದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು, ಅಲ್ಲಿ ಬಿ ಮೂಲ ಸೂಚಕ ಅಣುವಾಗಿದೆ. ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಆಸಿಡ್ ತಾಣಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಆಮ್ಲ/ಬೇಸ್ ಸೂಚಕದೊಂದಿಗೆ ಟೈಟ್ರೇಟ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವಿಧಾನವು ಅನೇಕ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಒಳಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಈ ವಿಧಾನದಿಂದ ಬ್ರಾಂಸ್ಟೆಡ್ ಆಮ್ಲದ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪ್ರಮಾಣೀಕರಿಸಬಹುದು. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಒಂದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಮತ್ತು ಲೂಯಿಸ್ ಆಮ್ಲ ತಾಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು, ಇದು ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಸೂಚಕದ ನಡುವೆ ಅನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲ್ಲದೆ, ಸಿದ್ಧಾಂತ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿರುವಂತೆ, ಸೂಚಕ ಅಣುಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ನೆರೆಯ ತಾಣಗಳ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯು ಈ ಮಾದರಿಯ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ರಾಜಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ ಪ್ರೋಬ್ ಅಣುಗಳ ಐಆರ್ ನಿರ್ಣಯ ಬಹಳ ದುರ್ಬಲವಾದ ಮೂಲ ಅಥವಾ ಆಮ್ಲೀಯ ಪ್ರೋಬ್ ಅಣುವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಬ್ರೊನ್ಸ್ಟೆಡ್ ಮತ್ತು ಲೂಯಿಸ್ ಆಮ್ಲ-ಬೇಸ್ ತಾಣಗಳ ಚಿತ್ರವನ್ನು ನೀಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ತಾಣಗಳು ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಅಣುಗಳ ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯನ್ನು ನಂತರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಮೇಲೆ ಕಂಪನ ಆವರ್ತನಗಳಲ್ಲಿನ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಲು ಬಳಸಬಹುದು. ನೆರೆಯ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ತೊಂದರೆಯಾಗುವುದನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಅತ್ಯಂತ ದುರ್ಬಲವಾದ ಆಮ್ಲೀಯ ಶೋಧಕ ಅಣುವನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ ಅಥವಾ ಕ್ಷಾರತ್ವದ ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಅಳತೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಅಮೋನಿಯಾ, ಪೈರಿಡಿನ್, ಅಸಿಟೋನಿಟ್ರೈಲ್, ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೇರಿದಂತೆ ವಿವಿಧ ಪ್ರೋಬ್ ಅಣುಗಳನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ವಿವರಣೆಗೆ ಎರಡು ಭರವಸೆಯ ವಿಧಾನಗಳೆಂದರೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಂಥಾಲ್ಪಿಗಳ ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ಅಳತೆಗಳು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ ಕ್ರಮಬದ್ಧವಾದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ. ಮೂಲ ಅಥವಾ ಆಮ್ಲೀಯ ಪ್ರೋಬ್ ಅಣುಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಶಾಖದ ಮಾಪನವು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಆಮ್ಲೀಯ ಮತ್ತು ಮೂಲ ತಾಣಗಳ ವಿವರಣೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಪ್ರೋಬ್ ಅಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸ್ಯಾಚುರೇಟ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ತಾಪಮಾನದ ಪ್ರೋಗ್ರಾಮ್ ಮಾಡಲಾದ ಡಿಸಾರ್ಪ್ಷನ್ ಆಮ್ಲ-ಬೇಸ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಧಾನವು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಶಾಖವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಕ ಅಸಿಟೇಟ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಉಷ್ಣಬಲದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಕ್ಯಾಲೋರಿಮೆಟ್ರಿಕ್ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಒಟ್ಟು ಆಮ್ಲತೆ ಅಥವಾ ಕ್ಷಾರತ್ವದ ಅಳತೆಯನ್ನು ನೀಡಲು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಲೆವಿಸ್ ಅಥವಾ ಬ್ರಾನ್ಸ್ಟೆಡ್ ತಾಣಗಳಿಗೆ ತಾರತಮ್ಯ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ವಿಭಿನ್ನ ಶಾಖಗಳನ್ನು ಐಆರ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯಂತಹ ಇತರ ತಂತ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಆಮ್ಲ-ಕ್ಷಾರ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ತಾಣಗಳ ಸ್ವರೂಪ ಮತ್ತು ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಪಡೆಯಬಹುದು. ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ/ಕ್ಷಾರತೆ ZrO2 ಜಿರ್ಕೋನಿಯಾದ ಕೇಸ್ ಸ್ಟಡಿ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್, ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ ಅಥವಾ ಕ್ಯೂಬಿಕ್ ಸ್ಫಟಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಆಮ್ಲತೆ ಮತ್ತು ಕ್ಷಾರವು ಸ್ಫಟಿಕದ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಜಿರ್ಕೋನಿಯಾದ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದು, ಅವು ಬ್ರಾಂಸ್ಟೆಡ್ ಆಮ್ಲಗಳು ಅಥವಾ ಬೇಸ್ಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಮನ್ವಯ-ಅಪರ್ಯಾಪ್ತ Zr4 + O2-ಆಸಿಡ್ ಬೇಸ್ ಜೋಡಿಗಳು ಅದರ ಒಟ್ಟಾರೆ ಆಸಿಡ್-ಬೇಸ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ. ಆಡ್ಸರ್ಪ್ಷನ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್ ಜಿರ್ಕೋನಿಯಾ ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು CO2 ನೊಂದಿಗೆ ಬಲವಾದ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಸಿಒನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಟೆಟ್ರಾಗೋನಲ್ ಹಂತವು ಮೊನೊಕ್ಲಿನಿಕ್ ಹಂತಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಆಮ್ಲೀಯ ಲೂಯಿಸ್ ಆಮ್ಲ ತಾಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಇದು ಲೂಯಿಸ್ ಆಮ್ಲ ತಾಣಗಳ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ದ್ಯುತಿ ಸಹಾಯಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಬೃಹತ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಅತಿಕ್ರಮಿಸುವ 2p ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ, ಹೆಚ್ಚು ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿರಳ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಡಿ ಕಕ್ಷೆಗಳನ್ನು ಅತಿಕ್ರಮಿಸುತ್ತದೆ. ಲೋಹಗಳಿಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ನಿರಂತರ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅರೆವಾಹಕಗಳು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ವಾಹಕ ಬ್ಯಾಂಡ್/ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಆಗಿ ಬೇರ್ಪಟ್ಟ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್/ಹೋಲ್ ಜೋಡಿಗಳ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್/ರಂಧ್ರ ವಿಭಜನೆಗಳ ನ್ಯಾನೊಸೆಕೆಂಡ್ ಪ್ರಮಾಣದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು ಅರೆವಾಹಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಭೇದಗಳೊಂದಿಗೆ ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಸಂಭವಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಸ್ವೀಕರಿಸುವವರ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ನ ಕಂಡಕ್ಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಧನಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಜಾತಿಗಳ ಉತ್ಕರ್ಷಣ ಸಂಭವಿಸಲು ದಾನಿ ಪ್ರಭೇದಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಅರೆವಾಹಕದ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಋಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು. ಅರೆ-ವಾಹಕ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕಂಡಕ್ಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಂಡ್ ಎನರ್ಜಿ ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಬಾಗುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಿಂದ ವಾಹಕ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸುವುದರಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಘನದ ಬೃಹತ್ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಅಥವಾ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ಗೆ ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿ ಉಳಿದಿರುವ ರಂಧ್ರವು ಮೇಲ್ಮೈ ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ರಂಧ್ರಗಳ ಹೆಚ್ಚಿದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಘನಕ್ಕೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ರೆಡಾಕ್ಸ್ ಜೋಡಿ ಡಿ-/ ಡಿ ಯ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಘನ ವಿಕಿರಣದ ಬಹುಭಾಗದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಯಾವುದೇ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವ ವಾಹಕ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಮೇಲ್ಮೈ ಬಳಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಕ್ತಿಗಳ ಮೇಲ್ಮುಖವಾಗಿ ಬಾಗುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಕಡಿತ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತೇಜಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಲಭ್ಯತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಬೃಹತ್ ಲೋಹಕ್ಕೆ ರಂಧ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕಂಡಕ್ಷನ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ಗಳ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣಗಳು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಇದು ಬೃಹತ್ ಲೋಹದ ವಹನ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಬೃಹತ್ ಲೋಹದ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿನ ರಂಧ್ರಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ. ಇ. ಸಿ. ಯು ವಾಹಕ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ, ಇ. ಎಫ್. ಎಂಬುದು ಫೆರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಕೆಮಿಕಲ್ ಶಕ್ತಿ), ಇ. ವಿ. ಯು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ನ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ, ವಾಹಕ ಬ್ಯಾಂಡ್ನಲ್ಲಿ (ಸ್ಥಿರಾಂಕ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಚಲನಶೀಲತೆಯಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಎನ್. ವಿ. ಯು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಹೋಲ್ನ (ಸ್ಥಿರಾಂಕ) ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಚಲನಶೀಲತೆಯಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ k ಎಂಬುದು ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮ್ಯಾನ್ಸ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು T ಎಂಬುದು ಕೆಲ್ವಿನ್ಗಳಲ್ಲಿನ ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಬಳಕೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಂಭವನೀಯತೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಂಭವನೀಯತೆಯು ವಿಕಿರಣ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವೈಶಾಲ್ಯದ ವರ್ಗ, E0, ಮತ್ತು ಪರಿವರ್ತನಾ ದ್ವಿಧ್ರುವ ಕ್ಷಣದ ವರ್ಗ |μif | ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟಿಕ್ ಘಟನೆಗಳಿಗೆ ಒಳಗಾಗುವ ಆದರ್ಶ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರತಿ ಫೋಟಾನ್ಗೆ ಸಂಭವಿಸುವ ಘಟನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಎಂದು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಊಹೆ ಎಂದರೆ ಎಲ್ಲಾ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಳುವರಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಘನ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ನಿಜವಾದ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವಲ್ಲಿನ ಕಷ್ಟದಿಂದಾಗಿ ಈ ಊಹೆ ಅಗತ್ಯವಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಳುವರಿ, ಚಾರ್ಜ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ದರ, ಕೆಸಿಟಿ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್/ಹೋಲ್ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯ ದರ, ಕೆಆರ್ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟೊಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಆಣ್ವಿಕ ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಎರಡು ಸಾಮಾನ್ಯ ವರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ ಆಯೋಜಿಸಬಹುದು. ನಂತರ ವೇಗವರ್ಧಕದ ತಲಾಧಾರದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪದಾರ್ಥದ ಫೋಟೋಎಕ್ಸೈಟೇಶನ್ ಅನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಕದ ಫೋಟೊ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ವೇಗವರ್ಧಕದ ಫೋಟೋಎಕ್ಸೈಟೇಶನ್ ನಂತರ ಗ್ರೌಂಡ್ ಸ್ಟೇಟ್ ರಿಯಾಕ್ಟಂಟ್ನೊಂದಿಗೆ ವೇಗವರ್ಧಕದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸೆನ್ಸಿಟೈಸ್ಡ್ ಫೋಟೊ ರಿಯಾಕ್ಷನ್ ಎಂದು ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಟ್ರಾನ್ಸ್ ಮೆಟಲ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳನ್ನು ಬೆಳಕಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಫೋಟೋ-ಸಹಾಯಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಎರಡನ್ನೂ ಉತ್ತೇಜಿಸಬಹುದು, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುವ ಪ್ರಧಾನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ TiO2 ಅಥವಾ ZnO ಅನ್ನು ಬೆಳಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಫೋಟೋ-ನೆರವಿನ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡವು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡವು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಕೇಸ್ ಮತ್ತು ಇತರರು. ಝೆಡ್ಎನ್ಒ ಮೇಲೆ ಫೋಟೋ-ಸಹಾಯಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದು, ಕತ್ತಲೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗೆ ಅತ್ಯಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದ ಎನ್ಒ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಝೆಡ್ಎನ್ಒ ಬದಲಾಯಿಸಲಾಗದಂತೆ ಎನ್ಒ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ, ವಿಕಿರಣವನ್ನು ನಿಲ್ಲಿಸಿದ ನಂತರ ಅವುಗಳ ಮಾದರಿಯು ಯಾವುದೇ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳ ಮೇಲೆ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಘನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ರಂಧ್ರಗಳ ಫೋಟೋ ಜನರೇಷನ್ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ, ಇವು ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳಿಂದ ಸಿಕ್ಕಿಬೀಳುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ. ಈ ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ರಂಧ್ರಗಳು ಫೋಟೋ-ಎಕ್ಸೈಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ರಾಸಾಯನಿಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಲಭ್ಯವಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ವೇಲೆನ್ಸ್ನ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನ ಡೋಪಿಂಗ್ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚಿನ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎನ್-ಟೈಪ್ ಅರೆ-ವಾಹಕತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ ಅದರ ಫೆರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ನೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಫೆರ್ಮಿ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಎನ್-ಟೈಪ್ ಅರೆ-ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಡೋಪಿಂಗ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬಹುಪಾಲು ಬೃಹತ್ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಅನುಭವಿಸುವ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಲೋಹದ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಬೇರೆ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅನ್ನು ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ನ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅನ್ನು ಬದಲಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಥವಾ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ಗೆ ಮಧ್ಯಂತರವಾಗಿ ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ. ಲೀಯೊಂದಿಗೆ ಝೆಡ್ಎನ್ಒನ ಡೋಪಿಂಗ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟೋ-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಗಾ ಅಥವಾ ಅಲ್ನೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಫೋಟೋ-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ನಿಗ್ರಹಿಸುತ್ತದೆ. ಟಿಯೋ2 ಮತ್ತು ಝೆಡ್ಎನ್ಓಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಟ್ಟದ ಫೋಟೋ-ಆಕ್ಸಿಡೇಟಿವ್ ವೇಗವರ್ಧಕ ಚಟುವಟಿಕೆಯಿಂದ ತೋರಿಸಿದಂತೆ, ಫೋಟೋ-ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಲ್ಲಿನ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳು ಫೋಟೋ-ಆಕ್ಸಿಡೇಟಿವ್ ವೇಗವರ್ಧನೆಯ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ವಿ2ಓ5ನಂತಹ ಇತರ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಅಂಶಗಳು ಯಾವುದೇ ಫೋಟೋ-ಆಕ್ಸಿಡೇಟಿವ್ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಯಾವುದೇ ಫೋಟೋ-ಸಕ್ರಿಯ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ದ್ರವ-ಹಂತದ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ನ ಅತ್ಯಂತ ರೋಮಾಂಚಕಾರಿ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ ಉಪಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾಗಿದೆ ಸಾವಯವಗಳ ಫೋಟೋ-ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ, ಏಕೆಂದರೆ ಇದು ಪರಿಸರದ ಶುದ್ಧೀಕರಣಕ್ಕೆ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ. ಘನ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗಿನ ಅನಿಲ ಹಂತದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ದ್ರವ ಘನ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಸ್ಥಿರಗಳು (ಅಂದರೆ. ದ್ರಾವಣದ pH, ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ದ್ರಾವಕ ಪರಿಣಾಮಗಳು, ಪ್ರಸರಣ ದರ, ಇತ್ಯಾದಿ) ಸ್ಥಿರವಾದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನೀಡಲು ಈ ಅಸ್ಥಿರಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾಳಜಿಯನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕು. ಚಾರ್ಜ್ ಮಾಡಲಾದ ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುವ ದ್ರಾವಣಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯದಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವೈವಿಧ್ಯಮಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತವೆ, ಲೋಹದಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ತಟಸ್ಥ ಪ್ರಭೇದಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಯಾನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಲು ಹೋಗುತ್ತದೆ, ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ರಂಧ್ರ, ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಕ್ಯಾಟಯಾನ್ ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ದ್ರಾವಣದಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಾವಯವಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಲಾದ ಒಂದು ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವೆಂದರೆ ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ವಲಸೆ ಹೋಗುವ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ಗುಂಪುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ವೇಲೆನ್ಸ್ ರಂಧ್ರಗಳಿಂದ ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ರಾಡಿಕಲ್ನ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಅತ್ಯಂತ ಬಲವಾದ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ರಾಡಿಕಲ್ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲೇಟೆಡ್ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರಾಕ್ಸಿಲ್ ರಾಡಿಕಲ್ಗಳ ಗುರುತಿಸುವಿಕೆಯು ಈ ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಇದು ವೇಲೆನ್ಸ್ ಹೋಲ್ಗಳಿಂದ ಸಾವಯವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾಕಾರಿಗಳ ನೇರ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣದ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ನಿರಾಕರಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಮಧ್ಯವರ್ತಿಗಳನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಬಹುದು. ಕೆಲವು ಫೋಟೋ-ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಕೆಳಗೆ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫೋಟೋ ರಿಡಕ್ಷನ್ನಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಉತ್ತೇಜಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಸ್ವೀಕಾರಕ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತವೆ. ಕೆಳಗಿನ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ CO2 ಕಡಿತದ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಜಲೀಯ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ಕರಗಿದ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ರಾಡಿಕಲ್ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಕಡಿತವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ, ಅದು ನಂತರ CO2 ಅನ್ನು HCOOH ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಎಚ್. ಸಿ. ಓ. ಒ. ಎಚ್. ಅನ್ನು ನಂತರ ಎಚ್. ಸಿ. ಓ. ಎಚ್. ಮತ್ತು ನೀರಿಗೆ ಇಳಿಸಬಹುದು. ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿತವು ಸಿಎಚ್3 ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ಸಿಎಚ್4 ಅಥವಾ ಸಿಎಚ್2ಎಚ್6 ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಹಲವಾರು ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಸಂಯೋಜಿಸಬಹುದು. ಅನಿಲ-ಹಂತದ ಫೋಟೊಕ್ಯಾಟಲಿಸಿಸ್ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ದ್ಯುತಿ-ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯ ಮೂಲಕ ಅನಿಲ ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ವೇಗವರ್ಧಿಸುವಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವೇಗವರ್ಧಕದ ಉಷ್ಣ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ಕೃಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿ ಉತ್ತೇಜಿಸಿದಾಗ ಹೈಡ್ರೋಕಾರ್ಬನ್ಗಳು, ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್ಗಳು, ಕಾರ್ಬನ್ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಅಮೋನಿಯಾಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವು ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಹೋಮೋಫಾಸಿಕ್ ಮತ್ತು ಹೆಟೆರೊಫಾಸಿಕ್ ಬೆಳಕಿನ-ಪ್ರೇರಿತ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಐಸೊಟೋಪ್ ವಿನಿಮಯವನ್ನು ಸಹ TiO2 ಮತ್ತು ZnO ಮೇಲೆ ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೋಮೋಫಾಸಿಕ್ ಐಸೊಟೋಪ್ ವಿನಿಮಯವು ಮತ್ತು ನಿಂದ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗಿದೆ. ಹೆಟೆರೊಫಾಸಿಕ್ ಐಸೊಟೋಪ್ ವಿನಿಮಯವು ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ (ಲ್ಯಾಟ್) ನ ಜಾಲಕಕ್ಕೆ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಐಸೊಟೋಪ್ನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಅನಿಲ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಆಮ್ಲಜನಕಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಜಾಲಕ ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಜ್ಞಾನ ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೋಹದ ಆಕ್ಸೈಡ್ಗಳು ಪರಿವರ್ತನೆ ಲೋಹಗಳು