उलटा गैस क्रोमैटोग्राफी

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन (आईजीसी) एक भौतिक विशेषीकरण विश्लेषणात्मक तकनीक है जिसका उपयोग ठोस पदार्थों की सतहों के विश्लेषण में किया जाता है।

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन या आईजीसी अत्यधिक संवेदनशील और बहुमुखी गैस चरण तकनीक है जिसे कण और रेशेदार सामग्री की सतह और विस्तृत गुणों का अध्ययन करने के लिए 40 साल पहले विकसित किया गया था। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन में स्थिर (ठोस) और गति-शील (गैस या वाष्प) चरणों की भूमिका पारंपरिक विश्लेषणात्मक गैस वर्णलेखन (जीसी) से व्युत्क्रमित होती है। गैस वर्णलेखन में, एक मानक कॉलम का उपयोग कई गैसों और/या वाष्पों को अलग करने और चिह्नित करने के लिए किया जाता है। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन में, एकल गैस या वाष्प (जांच अणु) को जांच के अंतर्गत ठोस नमूने से भरे एक स्तम्भ में अंतःक्षेपित किया जाता है।विश्लेषणात्मक तकनीक के अतिरिक्त, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन को सामग्री विशेषीकरण तकनीक माना जाता है।

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन प्रयोग के समय एक निश्चित वाहक गैस प्रवाह दर पर एक ज्ञात गैस या वाष्प (जांच अणु) की स्पंद या निरंतर संकेन्द्रण को स्तंभ के नीचे अंतःक्षेपित किया जाता है। जांच अणु का अवधारण समय पारंपरिक गैस क्रोमैटोग्राफी संसूचको (अर्थात अग्नि आयनीकरण संसूचक या तापीय चालकता संसूचक) द्वारा मापा जाता है। जांच अणु रसायन विज्ञान, जांच अणु आकार, जांच अणु संकेन्द्रण, स्तंभ तापमान, या वाहक गैस प्रवाह दर के कार्य के रूप में अवधारण समय कैसे परिवर्तित होता है, यह मापने से जांच के अंतर्गत ठोस के भौतिक-रासायनिक गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला को स्पष्ट किया जा सकता है। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन की कई गहन समीक्षाएँ पहले प्रकाशित की जा चुकी हैं।

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन प्रयोग सामान्य रूप से अनंत दुर्बल पड़ने पर किए जाते हैं जहां केवल अल्प मात्रा में जांच अणु अंतःक्षेपित किए जाते हैं। इस क्षेत्र को हेनरी का नियम क्षेत्र या अवशोषण समताप रेखा का रैखिक क्षेत्र भी कहा जाता है। अनंत दुर्बल पड़ने पर जांच-अन्वेषिका की परस्पर अन्तः क्रिया को नगण्य माना जाता है और कोई भी अवधारण केवल जांच-ठोस परस्पर अन्तः क्रिया के कारण होता है। परिणामी प्रतिधारण मात्रा, VRO, निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता है:


 * $$ V_R^\circ = \frac{j}{m} F(t_R - t_o) \frac{T}{273.15} $$

जहां j जेम्स-मार्टिन दबाव पतन संशोधन है, m नमूना द्रव्यमान है, F मानक तापमान और दबाव पर वाहक गैस प्रवाह दर है, tR अंतःक्षेपित जांच के लिए सकल प्रतिधारण समय है, to गैर के लिए प्रतिधारण समय है- परस्पर अन्तः क्रिया जांच (अर्थात संकेत के निष्क्रिय रहने का अंतराल), और T पूर्ण तापमान है।

सतही ऊर्जा निर्धारण
व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का मुख्य अनुप्रयोग ठोस (तन्तु, कण और झिल्ली) की सतह ऊर्जा को मापना है। सतही ऊर्जा को ठोस सतह का इकाई क्षेत्र बनाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा के रूप में द्रव के पृष्ठ तनाव के समान परिभाषित किया गया है। साथ ही, सतही ऊर्जा को रेशेदार तत्व की तुलना में किसी सामग्री की सतह पर अतिरिक्त ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। सतह ऊर्जा (γ) निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिए गए अनुसार दो सामग्रियों के बीच आसंजन (Wadh) के ऊष्मागतिक कार्य से संबंधित है:


 * $$ W_\mathrm{adh} = 2(\gamma_1 \gamma_2)^{1/2} $$

जहां 1 और 2 सम्मिश्र या मिश्रण में दो घटकों का प्रतिनिधित्व करते हैं। यह निर्धारित करते समय कि क्या दो सामग्रियां अनुसरण करेंगी, आसंजन के काम की तुलना सामंजस्य Wcoh= 2γ के काम से करना सामान्य प्रक्रिया है, यदि आसंजन का कार्य संसंजन के कार्य से अधिक है, तो दो सामग्रियों का अनुसरण करने के लिए ऊष्मागतिक रूप से अनुकूल हैं।

सतही ऊर्जाओं को सामान्य रूप से संपर्क कोण विधियों द्वारा मापा जाता है। हालांकि, इन विधियों को आदर्श रूप से समतल, समान सतहों के लिए डिज़ाइन किया गया है। चूर्णक पर संपर्क कोण माप के लिए, वे सामान्य रूप से एक कार्यद्रव्य के लिए संकुचित या अनुसरण करते हैं जो चूर्णक की सतह विशेषताओं को प्रभावी रूप से परिवर्तित कर सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, वाशबर्न विधि का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन यह स्तंभ संकुलन, कण आकार और रंध्र ज्यामिति से प्रभावित होना दिखाया गया है। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन एक गैस चरण तकनीक है, इस प्रकार यह तरल चरण तकनीक की उपरोक्त सीमाओं के अधीन नहीं है।

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन द्वारा ठोस सतह ऊर्जा को मापने के लिए परिभाषित स्तंभ स्थितियों में विभिन्न जांच अणुओं का उपयोग करके अंतःक्षेपित की एक श्रृंखला की जाती है। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन के माध्यम से सतह ऊर्जा और अम्ल क्षार गुणों के विस्तार घटक दोनों का पता लगाना संभव है। प्रसारण वाली सतह ऊर्जा के लिए, n -एल्केन वाष्पों की एक श्रृंखला (अर्थात डीकेन, नॉनैन, ऑक्टेन, हेप्टेन, आदि) के लिए अवधारण मात्रा को मापा जाता है। डोरिस और ग्रे या शुल्त्स विधियों का उपयोग तब प्रसारण वाली सतह ऊर्जा की गणना के लिए किया जा सकता है। ध्रुवीय जांच के लिए अवधारण मात्रा (अर्थात टोल्यूनि, एथिल एसीटेट, एसीटोन, इथेनॉल, एसीटोनिट्राइल, क्लोरोफार्म, क्लोराइड, आदि) का उपयोग या तो गुटमैन का उपयोग करके या गुड-वैन ओस सिद्धांत ठोस के अम्ल-क्षार विशेषताओं को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन द्वारा सामान्य अन्य मापदंडों में अधिशोषण की ऊष्मा [1], अधिशोषण समताप रेखा, ऊर्जावान विषमता प्रोफाइल, प्रसार गुणांक, कांच संक्रमण तापमान [1], हिल्डेब्रांड  और हैनसेन विलेयता पैरामीटर, और तिर्यकबद्ध घनत्व सम्मिलित है।

अनुप्रयोग
व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन के प्रयोगों का अनुप्रयोग उद्योगों की एक विस्तृत श्रृंखला में होता है। व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन से प्राप्त सतह और विस्तृत गुण दोनों ही औषधीय से लेकर कार्बन नैनोट्यूब तक की सामग्री के लिए महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान कर सकते हैं। हालांकि सतह ऊर्जा प्रयोग सबसे सामान्य हैं, प्रायोगिक मापदंडों की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसे व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन में नियंत्रित किया जा सकता है, इस प्रकार विभिन्न प्रकार के नमूना मापदंडों के निर्धारण की स्वीकृति देता है। नीचे दिए गए खंड इस विषय पर प्रकाश डालते हैं कि कैसे कई उद्योगों में व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन प्रयोगों का उपयोग किया जाता है।

बहुलक और लेपन
बहुलक झिल्लियों, किरण पुंज विक्षेपण और चूर्णक के विशेषीकरण के लिए व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। उदाहरण के लिए, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग प्रलेप सूत्रीकरण में सतह के गुणों और घटकों के बीच परस्पर क्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया गया था। इसके अतिरिक्त, फ्लोरी-रेनेर समीकरण [17] का उपयोग करके एथिलीन प्रोपलीन रबर के लिए तिर्यकबद्ध की डिग्री की जांच करने के लिए व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग किया गया है। इसके अतिरिक्त, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन बहुलक के पिघलने और कांच के संक्रमण तापमान जैसे पहले और दूसरे क्रम के चरण संक्रमणों का पता लगाने और निर्धारण के लिए एक संवेदनशील तकनीक है। हालांकि विभेदी क्रमवीक्षण कैलोरी मिति जैसी अन्य तकनीकें इन संक्रमण तापमानों को मापने में सक्षम हैं, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन में सापेक्ष आर्द्रता के कार्य के रूप में कांच संक्रमण तापमान की क्षमता है।

औषधीय
औषधीय सामग्रियों के बढ़ते परिष्कार ने सामग्रियों के विशेषीकरण के लिए अधिक संवेदनशील, ऊष्मप्रवैगिकी आधारित तकनीकों के उपयोग की आवश्यकता है। इन कारणों से, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन ने पूरे औषधीय उद्योग में उपयोग में वृद्धि देखी है। अनुप्रयोगों में बहुरूपी विशेषीकरण, रेखोत्कीर्णन जैसे प्रसंस्करण चरणों का प्रभाव, और सूखे चूर्णक योगों के लिए औषधि-संवाहक अन्योन्यक्रिया सम्मिलित हैं। अन्य अध्ययनों में, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग घर्षण-विद्युत आवेशन के साथ सतही ऊर्जा और अम्ल-क्षार मान से संबंधित और क्रिस्टलीय और अनाकार चरणों को अलग करने के लिए किया गया था।

तन्तु
व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन द्वारा प्राप्त सतही ऊर्जा मूल्यों का उपयोग वस्त्रों सहित रेशेदार सामग्रियों प्राकृतिक तन्तु, कांच तन्तु, और कार्बन तन्तु पर बड़े पैमाने पर किया गया है। इनमें से अधिकांश और तन्तु की सतह ऊर्जा की जांच करने वाले अन्य संबंधित अध्ययन संमिश्रित में इन तन्तु के उपयोग पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। अंततः, सतही ऊर्जा में परिवर्तन पहले चर्चा किए गए आसंजन और सामंजस्य के कार्यों के माध्यम से समग्र प्रदर्शन से संबंधित हो सकते हैं।

नैनो सामग्री
तंतुओं के समान, कार्बन नैनो-नलिका, नैनो-मिट्टी और नैनो-सिलिका जैसे नैनो पदार्थों का उपयोग समग्र सुदृढीकरण संस्थाओ के रूप में किया जा रहा है। इसलिए, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन द्वारा इन सामग्रियों की सतह ऊर्जा और सतह के उपचार का सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है। उदाहरण के लिए, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग नैनो-सिलिका, नैनो-हेमेटाइट और नैनो-हेमेटाइट की सतह गतिविधि का अध्ययन करने के लिए किया गया है। इसके अतिरिक्त, व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग प्राप्त और संशोधित कार्बन नैनो-नलिका की सतह को चिह्नित करने के लिए किया गया था।

अधि-मृत्तिका शैल
व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन का उपयोग निस्तापित मृत्तिका शैल (अधि-मृत्तिका शैल) के अधिशोषण की सतह के गुणों और इस सामग्री पर चूर्ण के प्रभाव को चिह्नित करने के लिए किया गया था।

अन्य
व्युत्क्रम गैस वर्णलेखन के लिए अन्य अनुप्रयोगों में पत्र-छवि आसंजन, लकड़ी सम्मिश्रण, छिद्रयुक्त सामग्री [3], और खाद्य सामग्री सम्मिलित हैं।

यह भी देखें

 * सतही ऊर्जा
 * आसंजन
 * आर्द्र
 * आर्द्र संक्रमण
 * सामग्री विशेषीकरण
 * अवृंत कण तकनीक