छोटे कणों से कृत्रिम पदार्थ बनाने का एक नया तरीका

 शोधकर्ता लौरा रॉसी और उनके समूह ने टीयू डेल्फ़्ट में छोटे कांच के कणों - तथाकथित कोलाइड्स - से सिंथेटिक सामग्री बनाने का एक नया तरीका खोजा है। क्वीन्स यूनिवर्सिटी और एम्स्टर्डम यूनिवर्सिटी के अपने सहकर्मियों के साथ मिलकर, उन्होंने दिखाया कि वे कोलाइडल कणों के अन्य गुणों की परवाह किए बिना, नई सामग्रियों के लिए दिलचस्प बिल्डिंग ब्लॉक बनाने के लिए इन कोलाइड्स के आकार का उपयोग कर सकते हैं। रॉसी: "यह आश्चर्यजनक है, क्योंकि यह सामग्री डिजाइन के बारे में सोचने का एक बिल्कुल नया तरीका खोलता है।"

कोलाइड्स छोटे कण होते हैं, जिनका आकार कुछ नैनोमीटर (मीटर का अरबवाँ हिस्सा) से लेकर कुछ माइक्रोन (मीटर का दस लाखवाँ हिस्सा) तक होता है। वे अणुओं के एक संग्रह से बने होते हैं और जिस सामग्री से वे बने होते हैं उसके आधार पर उनके गुण अलग-अलग हो सकते हैं। रॉसी बताते हैं, "कुछ परिस्थितियों में, कोलाइड्स परमाणुओं और अणुओं की तरह व्यवहार कर सकते हैं, लेकिन उनकी परस्पर क्रियाएँ कम मज़बूत होती हैं।" "यह उन्हें नई सामग्रियों के लिए आशाजनक निर्माण खंड बनाता है, उदाहरण के लिए इंटरैक्टिव सामग्रियों के लिए जो अपने गुणों को अपने पर्यावरण के अनुकूल बना सकते हैं।"

सामग्री डिजाइन का नया तरीका

अगर इस शोध में कांच से बने क्यूब के आकार के कोलाइड को अकेला छोड़ दिया जाए, तो वे खुद को विकृत क्यूबिक और हेक्सागोनल जाल जैसी सरल संरचनाओं में इकट्ठा कर लेते हैं। लेकिन बिल्डिंग ब्लॉक से तुरंत अंतिम संरचना पर जाने के बजाय, वैज्ञानिकों ने कोलाइड के छोटे समूहों को लिया और उन्हें बड़े बिल्डिंग ब्लॉक में मिला दिया। जब उन्होंने कोलाइड के इन समूहों को इकट्ठा किया, तो वे स्व-इकट्ठे ढांचे की तुलना में अलग भौतिक गुणों के साथ एक अलग अंतिम संरचना के साथ समाप्त हुए। "रसायन विज्ञान के दृष्टिकोण से, हम हमेशा इस बात पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि हम एक निश्चित प्रकार के कोलाइड का उत्पादन कैसे कर सकते हैं," रॉसी कहते हैं। "इस अध्ययन में, हमने अपना ध्यान इस ओर केंद्रित किया है: हम दिलचस्प बिल्डिंग ब्लॉक बनाने के लिए पहले से उपलब्ध कोलाइड का उपयोग कैसे कर सकते हैं?"

एक कदम आगे

रॉसी और उनके सहयोगी ग्रेग वैन एंडर्स के अनुसार, उनके शोध समुदाय का एक अंतिम लक्ष्य मांग पर जटिल कोलाइडल संरचनाओं को डिजाइन करना है। "हमने यहां जो पाया वह बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि संभावित अनुप्रयोगों के लिए, हमें ऐसी प्रक्रियाओं की आवश्यकता है जिन्हें बढ़ाया जा सके जो कि वर्तमान में उपलब्ध अधिकांश तरीकों से हासिल करना मुश्किल होगा।" "विभिन्न बिल्डिंग ब्लॉक्स से समान टुकड़ों को पहले से इकट्ठा करने और उनसे एक ही संरचना बनाने की बुनियादी क्षमता, या एक ही बिल्डिंग ब्लॉक लेना और अलग-अलग टुकड़ों को पहले से इकट्ठा करना जो अलग-अलग संरचनाएं बनाते हैं, वास्तव में जटिल संरचनाओं की इंजीनियरिंग के लिए बुनियादी 'शतरंज चालें' हैं," वैन एंडर्स कहते हैं। 

हालाँकि रॉसी सामग्री डिज़ाइन के अनुप्रयोग के बजाय मूलभूत पहलुओं का अध्ययन करती है, लेकिन वह इस विशिष्ट कार्य के लिए अंतिम अनुप्रयोगों की कल्पना कर सकती है: "हमने पाया कि हमने जो संरचना तैयार की थी उसका घनत्व उस संरचना के घनत्व से बहुत कम था जिसे आप शुरुआती बिल्डिंग ब्लॉक का उपयोग करके प्राप्त करेंगे। इसलिए आप परिवहन के लिए मजबूत लेकिन हल्के पदार्थों के बारे में सोच सकते हैं।"

हाथ मिलाने

रॉसी की टीम ने प्रयोगशाला में कोलाइड के समूह बनाने के बाद, पहले से इकट्ठे समूहों से कंप्यूटर सिमुलेशन के साथ अंतिम संरचना बनाने के लिए क्वीन्स यूनिवर्सिटी के ग्रेग वैन एंडर्स की टीम पर भरोसा किया। "इस तरह की परियोजनाओं के साथ, दूसरों के साथ मिलकर काम करना बहुत अच्छा है जो न केवल गहराई से समझने के लिए सिमुलेशन चला सकते हैं, बल्कि यह भी जांच सकते हैं कि सफल प्रयोगशाला प्रयोग की संभावना कितनी बड़ी होगी," रॉसी बताते हैं। "और इस मामले में, हमें बहुत ही आश्वस्त करने वाले परिणाम मिले कि हम डिजाइन प्रक्रिया को अच्छी तरह से समझ रहे थे और परिणामी सामग्री उपयोगी हो सकती है।"

अगला कदम प्रयोगशाला में कोलाइड के समूहों से बनी अंतिम संरचना का निर्माण करना होगा। रॉसी कहते हैं, "इन परिणामों को देखने के बाद, मुझे विश्वास है कि यह किया जा सकता है।" "इस सामग्री का भौतिक संस्करण होना और इसे अपने हाथ में पकड़ना बहुत अच्छा होगा।"