वैज्ञानिकों ने खोजा सांस लेने वाला क्रिस्टल – ऊर्जा और इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में क्रांति की शुरुआत
वैज्ञानिकों ने एक धातु ऑक्साइड की खोज की है जिसका आकर्षक नाम SrFe0.5Co0.5O2.5 (या संक्षेप में SFCO) है जो ‘साँस’ ले सकता है, ऑक्सीजन परमाणुओं को ग्रहण कर सकता है और उन्हें अपेक्षाकृत कम तापमान पर बिना टूटे फिर से छोड़ सकता है। इसकी महत्ता इसलिए है क्योंकि इन पदार्थों, जिन्हें संक्रमण धातु ऑक्साइड कहा जाता है, को ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ पुनः क्रमादेशित किया जा सकता है। जैसे-जैसे परमाणु जोड़े या हटाए जाते हैं, पदार्थ के गुण – जिनमें चुंबकत्व और चालकता शामिल हैं – बदले जा सकते हैं। यह अवधारणा-सिद्धांत संभावित रूप से आसपास की गैस में ऑक्सीजन के माध्यम से इलेक्ट्रॉनिक्स, स्वच्छ ऊर्जा प्रणालियों और इमारतों में आमतौर पर उपयोग की जाने वाली सामग्रियों के व्यवहार पर एक नए स्तर का नियंत्रण प्रदान करता है। SFCO स्ट्रोंटियम, लोहा और कोबाल्ट से बना होता है, लेकिन ‘साँस’ लेने से केवल कोबाल्ट परमाणु ही बदले। यह भविष्य में पदार्थों को और अधिक सटीक रूप से परिष्कृत करने के अवसरों की ओर इशारा करता है।
दक्षिण कोरिया के बुसान राष्ट्रीय विश्वविद्यालय के भौतिक विज्ञानी ह्योंगजीन जीन कहते हैं, “यह खोज दो तरह से आश्चर्यजनक है।” “केवल कोबाल्ट आयन कम हो जाते हैं, और इस प्रक्रिया से एक पूरी तरह से नई लेकिन स्थिर क्रिस्टल संरचना का निर्माण होता है।” जैसे ही पदार्थ की वफ़र-पतली परतों से ऑक्सीजन हटाई गई, यह अधिक पारदर्शी और अधिक विद्युतरोधी हो गई (इसलिए विद्युत प्रतिरोध बढ़ गया)। क्रिस्टल संरचना भी थोड़ी बड़ी हो गई। शोधकर्ताओं द्वारा नोट की गई एक और महत्वपूर्ण खोज यह है कि यह प्रक्रिया उत्क्रमणीय है: न केवल ऑक्सीजन को हटाया जा सकता है, बल्कि ऑक्सीजन के वापस आने पर SFCO सामान्य हो जाता है। यह पदार्थ इंजीनियरिंग के लिए एक और उपयोगी गुण है। हालांकि शोधकर्ताओं को संदेह था कि SFCO अवस्था में कुछ दिलचस्प बदलाव लाएगा, लेकिन वे ऑक्सीजन के योग और घटाव के कारण होने वाले पूर्ण पुनर्व्यवस्था की उम्मीद नहीं कर रहे थे।
जीन कहते हैं, “यह क्रिस्टल को फेफड़े देने जैसा है और यह आदेश पर ऑक्सीजन को अंदर और बाहर ले जा सकता है।” इसका एक संभावित अनुप्रयोग ठोस ऑक्साइड ईंधन कोशिकाओं में है, जो हाइड्रोजन से बिजली का उत्पादन करती हैं। ये कोशिकाएँ यहाँ प्रदर्शित प्रक्रिया पर निर्भर करती हैं: ऑक्सीजन को एक स्थिर, उत्क्रमणीय और कुछ हद तक व्यावहारिक तरीके से ग्रहण और मुक्त करना। व्यावहारिकता की बात करें तो, हालाँकि शोधकर्ता उन अपेक्षाकृत सामान्य परिस्थितियों के बारे में बात करने के लिए उत्सुक हैं जिनमें उनके प्रयोग हो सकते हैं, फिर भी हम बिना किसी बाहरी हस्तक्षेप के बहुत विशिष्ट प्रयोगशाला वातावरण की बात कर रहे हैं।
यह एक ऐसी चीज़ है जिस पर भविष्य के अध्ययनों में काम किया जा सकता है, लेकिन यह उन वैज्ञानिकों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है जो ऐसी सामग्री खोजना चाहते हैं जिसे सटीक रूप से प्रोग्राम किया जा सके और बिना किसी नुकसान के विभिन्न अवस्थाओं के बीच स्विच किया जा सके – और हम यहाँ किए गए शोध के आधार पर अन्य सफलताओं के बारे में सुनने की उम्मीद कर सकते हैं। जापान के होक्काइडो विश्वविद्यालय के रसायनज्ञ हिरोमिची ओह्टा कहते हैं, “यह ऐसे स्मार्ट पदार्थों के निर्माण की दिशा में एक बड़ा कदम है जो वास्तविक समय में खुद को समायोजित कर सकते हैं।”यह शोध नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुआ है।
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