Phase problem
طبیعیات میں، فیز کا مسئلہ اس مرحلے سے متعلق معلومات کے ضائع ہونے کا مسئلہ ہے جو جسمانی پیمائش کرتے وقت ہو سکتا ہے۔ یہ نام ایکس رے کرسٹلگرافی کے میدان سے آیا ہے، جہاں تفریق کے اعداد و شمار سے کسی ڈھانچے کے تعین کے لیے مرحلے کے مسئلے کو حل کرنا پڑتا ہے۔ فیز کا مسئلہ امیجنگ اور سگنل پروسیسنگ کے شعبوں میں بھی پورا ہوتا ہے۔ گزشتہ برسوں میں فیز ریٹریول کے مختلف طریقے تیار کیے گئے ہیں۔ جائزہ لائٹ ڈیٹیکٹر، جیسے فوٹو گرافی کی پلیٹیں یا سی سی ڈی، صرف اس روشنی کی شدت کی پیمائش کرتے ہیں جو ان سے ٹکراتی ہے۔ یہ پیمائش نامکمل ہے (یہاں تک کہ جب آزادی کی دیگر ڈگریوں کو نظر انداز کیا جائے جیسے کہ پولرائزیشن اور انسیڈیشن کا زاویہ) کیونکہ روشنی کی لہر میں نہ صرف ایک طول و عرض (شدت سے متعلق) ہوتا ہے، بلکہ ایک مرحلہ (سمت سے متعلق)، اور پولرائزیشن بھی ہوتی ہے جو ایک پیمائش میں منظم طریقے سے کھو جاتی ہے۔ تفریق یا خوردبین تجربات میں، لہر کے مرحلے کے حصے میں اکثر مطالعہ شدہ نمونے کے بارے میں قیمتی معلومات ہوتی ہیں۔ فیز کا مسئلہ ایک بنیادی حد تشکیل دیتا ہے جو بالآخر کوانٹم میکانکس میں پیمائش کی نوعیت سے متعلق ہے۔ ایکس رے کرسٹلگرافی میں، ڈفریکشن ڈیٹا جب مناسب طریقے سے جمع ہوتا ہے تو یونٹ سیل میں مالیکیول کی الیکٹران کثافت کے 3D فورئیر ٹرانسفارم کا طول و عرض دیتا ہے۔ اگر مراحل معلوم ہوں تو الیکٹران کی کثافت صرف فورئیر کی ترکیب سے حاصل کی جا سکتی ہے۔ یہ فورئیر ٹرانسفارم رشتہ دو جہتی دور فیلڈ ڈفریکشن پیٹرن (جسے فرونہوفر ڈفریکشن بھی کہا جاتا ہے) کے لیے بھی ہے جو اسی طرح کے مرحلے کے مسئلے کو جنم دیتا ہے۔ فیز ریٹریول گمشدہ مراحل کو دوبارہ حاصل کرنے کے کئی طریقے ہیں۔ مرحلے کے مسئلے کو ایکس رے کرسٹلگرافی، نیوٹران کرسٹلگرافی، اور الیکٹران کرسٹلگرافی میں حل کیا جانا چاہیے۔ فیز ریٹریول کے تمام طریقے کرسٹلگرافی میں استعمال ہونے والی ہر طول موج (ایکس رے، نیوٹرون اور الیکٹران) کے ساتھ کام نہیں کرتے۔ براہ راست (AB initio) طریقے اگر کرسٹل ہائی ریزولوشن (<1.2 Å) کی طرف ہٹ جاتا ہے، تو براہ راست طریقوں کا استعمال کرتے ہوئے ابتدائی مراحل کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ ایکس رے کرسٹلگرافی، نیوٹران کرسٹلگرافی، اور الیکٹران کرسٹلگرافی میں براہ راست طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ اس طریقہ کار کے ذریعے کئی ابتدائی مراحل کی جانچ اور انتخاب کیا جاتا ہے۔ دوسرا پیٹرسن طریقہ ہے، جو براہ راست بھاری ایٹموں کی پوزیشن کا تعین کرتا ہے۔ پیٹرسن فنکشن ایک ایسی پوزیشن میں ایک بڑی قدر دیتا ہے جو انٹراٹومک ویکٹر سے مطابقت رکھتا ہے۔ یہ طریقہ صرف اس صورت میں لاگو کیا جا سکتا ہے جب کرسٹل میں بھاری ایٹم ہوں یا جب ساخت کا ایک اہم حصہ پہلے ہی معلوم ہو۔ ان مالیکیولز کے لیے جن کے کرسٹل ذیلی اینگسٹروم رینج میں عکاسی فراہم کرتے ہیں، بروٹ فورس کے طریقوں سے مراحل کا تعین کرنا ممکن ہے، مرحلے کی اقدار کے ایک سلسلے کی جانچ کرتے ہوئے جب تک کہ نتیجے میں الیکٹران کثافت کے نقشے میں کروی ڈھانچے کا مشاہدہ نہ کیا جائے۔ یہ کام کرتا ہے کیونکہ ذیلی اینگسٹروم رینج میں دیکھنے پر ایٹموں کی ایک خاص ساخت ہوتی ہے۔ یہ تکنیک پروسیسنگ پاور اور ڈیٹا کے معیار کی وجہ سے محدود ہے۔ عملی مقاصد کے لیے، یہ "چھوٹے مالیکیولز" اور پیپٹائڈز تک محدود ہے کیونکہ وہ مستقل طور پر بہت کم عکاسی کے ساتھ اعلی معیار کا انحراف فراہم کرتے ہیں۔ مالیکیولر ریپلیسمنٹ (ایم آر) مراحل کا اندازہ مالیکیولر ریپلیسمنٹ نامی عمل کا استعمال کرتے ہوئے بھی لگایا جا سکتا ہے، جہاں اسی طرح کے مالیکیول کے پہلے سے معلوم مراحل کو ہاتھ میں موجود مالیکیول کی شدت پر گرافٹ کیا جاتا ہے، جن کا مشاہداتی طور پر تعین کیا جاتا ہے۔ ان مراحل کو تجرباتی طور پر ہومولوگس مالیکیول سے حاصل کیا جا سکتا ہے یا اگر مراحل ایک ہی مالیکیول کے لیے جانے جاتے ہیں لیکن ایک مختلف کرسٹل میں، کرسٹل میں مالیکیول کی پیکنگ کی تقلید کرکے اور نظریاتی مراحل حاصل کرکے۔ عام طور پر، یہ تکنیکیں کم مطلوب ہوتی ہیں کیونکہ وہ ساخت کے حل کو شدید طور پر تعصب کر سکتی ہیں۔ تاہم، وہ لگینڈ بائنڈنگ کے مطالعے کے لیے، یا چھوٹے فرق والے مالیکیولز اور نسبتا سخت ڈھانچوں کے درمیان مفید ہیں (مثال کے طور پر ایک چھوٹے مالیکیول کو مشتق کرنا)۔ آئسومورفس ریپلیسمنٹ ایک سے زیادہ آئسومورفس ریپلیسمنٹ (ایم آئی آر) ایک سے زیادہ آئسومورفس ریپلیسمنٹ (ایم آئی آر)، جہاں بھاری ایٹم ڈھانچے میں داخل کیے جاتے ہیں (عام طور پر اینالاگس کے ساتھ پروٹین کی ترکیب کرکے یا بھگو کر) بے ضابطہ بکھرنا سنگل طول موج بے ضابطہ بازی (ایس اے ڈی)۔ ملٹی ویو لینتھ انومولس ڈسپریشن (ایم اے ڈی) ایک طاقتور حل ملٹی ویو لینتھ انومولس ڈسپریشن (ایم اے ڈی) طریقہ ہے۔ اس تکنیک میں، ایٹموں کے اندرونی الیکٹران مخصوص طول موج کے ایکس رے کو جذب کرتے ہیں، اور تاخیر کے بعد ایکس رے کو دوبارہ خارج کرتے ہیں، جس سے تمام عکاسی میں فیز شفٹ پیدا ہوتی ہے، جسے بے ضابطہ منتشر اثر کہا جاتا ہے۔ اس مرحلے کی تبدیلی کا تجزیہ (جو انفرادی عکاسی کے لیے مختلف ہو سکتا ہے) کے نتیجے میں مراحل کا حل نکلتا ہے۔ چونکہ ایکس رے فلوروسینس تکنیک (اس طرح کی) میں بہت مخصوص طول موج پر جوش و خروش کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے ایم اے ڈی طریقہ استعمال کرتے وقت سنکروٹران تابکاری کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ ابتدائی مراحل کو بہتر بنانا بہت سے معاملات میں، مراحل کا ایک ابتدائی مجموعہ طے کیا جاتا ہے، اور ڈفریکشن پیٹرن کے لیے الیکٹران کثافت کے نقشے کا حساب لگایا جاتا ہے۔ پھر نقشہ ڈھانچے کے حصوں کا تعین کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، کون سے حصے مراحل کے نئے سیٹ کی تقلید کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ مراحل کے اس نئے سیٹ کو ریفائنمنٹ کہا جاتا ہے۔ ان مراحل کو اصل طول و عرض پر دوبارہ لاگو کیا جاتا ہے، اور ایک بہتر الیکٹران کثافت کا نقشہ اخذ کیا جاتا ہے، جس سے ساخت کو درست کیا جاتا ہے۔ یہ عمل اس وقت تک دہرایا جاتا ہے جب تک کہ غلطی کی اصطلاح (عام طور پر) تسلی بخش قدر تک مستحکم نہ ہو جائے۔ فیز بائیس کے رجحان کی وجہ سے، کسی غلط ابتدائی تفویض کے لیے مسلسل اصلاحات کے ذریعے تبلیغ کرنا ممکن ہے، اس لیے ڈھانچے کی تفویض کے لیے تسلی بخش شرائط اب بھی بحث کا موضوع ہیں۔ درحقیقت، کچھ شاندار غلط تفویض کی اطلاع دی گئی ہے، بشمول ایک پروٹین جہاں پوری ترتیب کو پیچھے کی طرف تھریڈ کیا گیا تھا۔ کثافت میں ترمیم (مرحلے میں بہتری) سالوینٹ چپٹا کرنا ہسٹوگرام غیر کرسٹلگرافک سمیٹری سے مماثل اوسط جزوی ڈھانچہ فیز ایکسٹینشن یہ بھی دیکھیں مربوط ڈفریکشن امیجنگ پیٹیکگرافی فیز ریٹریول بیرونی لنکس فیز بائیس کی ایک مثال 'مالیکیولر ریپلیسمنٹ' کا مناسب استعمال حوالہ جات کرسٹلگرافی الٹا مسائل