शैक्षणिक

प्रत्येक रासायनिक क्रिया ही वेगवेगळ्या गतीनं घडून येते. काही रासायनिक क्रिया या अल्प कालावधीत घडून येतात, तर काही रासायनिक क्रिया घडून येण्यास दीर्घ कालावधी लागतो. कोणतीही रासायनिक क्रिया उत्पादनासाठी वा अन्य व्यावहारिक कारणांसाठी वापरायची असली, तर ती क्रिया कमी वेळात घडून यायला हवी. रासायनिक क्रियेची गती वाढवण्यासाठी काही विशिष्ट पदार्थांचा वापर केला जातो. या पदार्थांना उत्प्रेरक म्हटलं जातं. हे पदार्थ रासायनिक क्रियेत स्वतः भाग घेऊनही, या रासायनिक क्रियेपासून शेवटी नामानिराळे राहतात. या पदार्थांमुळे रासायनिक क्रियेचा अंतर्गत मार्ग बदलतो. हा नवा मार्ग जलद असतो. हे पदार्थ मुख्य रासायनिक क्रियेच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात नष्ट होतात, परंतु नंतरच्या टप्प्यात त्यांची पुनर्निर्मिती होते. त्यामुळे या रासायनिक पदार्थांच्या एकूण प्रमाणात बदल न होता, त्यांचं प्रमाण स्थिर राहतं व या पदार्थांचा पुनर्वापर करता येतो.

रासायनिक क्रियांची गती वाढवण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या विविध पदार्थांतला एक महत्वाचा पदार्थ म्हणजे प्लॅटिनम धातू. खत उद्योग, पेट्रोकेमिकल उद्योग, वाहन उद्योग, अशा अनेक उद्योगधंद्यांत प्लॅटिनमचा उत्प्रेरक म्हणून वापर केला जातो. सर्वसाधारणपणे, या प्लॅटिनमयुक्त उत्प्रेरकाची निर्मिती ही प्लॅटिनम धातू कार्बनमध्ये विशिष्ट क्रियेद्वारे मिसळून केली जाते. घन स्वरूपातल्या या उत्प्रेरकातलं प्लॅटिनमचं प्रमाण दहा टक्के इतकं ठेवलं जातं. प्लॅटिनम हा धातू दुर्मिळ असल्यानं, तो महाग आहे. त्यामुळे दहा टक्के प्लॅटिनम असणारा हा उत्प्रेरकसुद्धा महागडा ठरतो. या कारणास्तव, उत्प्रेरकावर संशोधन करणाऱ्या संशोधकांनी उत्प्रेरकातील प्लॅटिनमचं प्रमाण कमी कसं करता येईल, यावर आपलं लक्ष केंद्रित केलं आहे. आणि संशोधकांना आता यात लक्षणीय यशही लाभलं आहे! ऑस्ट्रेलिआतील युनिव्हर्सिटी ऑफ न्यू साऊथ वेल्स या विद्यापीठातील अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांचं हे संशोधन ‘नेचर केमिस्ट्री’ या शोधपत्रिकेत प्रसिद्ध झालं आहे. अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी तयार केलेल्या उत्प्रेरकातलं प्लॅटिनमचं प्रमाण कार्बनवर आधारलेल्या प्लॅटिनमयुक्त उत्प्रेरकाच्या तुलनेत अत्यल्प आहे.

अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपल्या या वैशिष्ट्यपूर्ण उत्प्रेरकात कार्बनऐवजी गॅलिअम या धातूचा वापर केला आहे. गॅलिअम धातू अवघ्या तीस अंश सेल्सिअस तापमानाला वितळतो. तसंच या वितळलेल्या गॅलिअममध्ये इतर अनेक धातू सहजपणे विरघळतात. गॅलिअमच्या या गुणधर्मांचा फायदा या संशोधनात घेतला गेला आहे. वितळलेल्या गॅलिअममध्ये या संशोधकांनी प्लॅटिनम धातू निव्वळ विरघळवला आहे. म्हणजे एका अर्थी, हा उत्प्रेरक म्हणजे ‘द्रवरूप’ प्लॅटिनम आहे. प्लॅटिनमचं हे द्रावण एकजिनसी होण्यासाठी तीनशे अंश सेल्सिअस तापमान पुरेसं ठरतं. या द्रावणात वापरलेलं प्लॅटिनमचं प्रमाण फक्त ०.०००१ टक्का इतकंच आहे.

या द्रवरूप उत्प्रेरकाची कार्यक्षमता समजण्यासाठी, अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी हा उत्प्रेरक वापरून काही संयुगांचं ऑक्सिडिकरण, तर काही संयुगांचं क्षपण करून पाहिलं. अवघा ०.०००१ टक्का प्लॅटिनम असलेला हा उत्प्रेरकही त्यांना, कार्बन वापरून तयार केलेल्या प्लॅटिनमयुक्त उत्प्रेरकाच्या तुलनेत एक हजारपट कार्यक्षम असल्याचं आढळलं. त्यामुळे या द्रवरूप उत्प्रेरकाचा वापर केल्यास, रासायनिक क्रिया घडवून आणण्यास फारशा उच्च तापमानाची आवश्यकता भासणार नाही. हा उत्प्रेरक द्रव रूपात वापरला जात असल्यानं, त्याचा आणखी एक फायदा आहे. तो म्हणजे, या उत्प्रेरकाची क्षमता वापरानंतर फारशी बदलणार नाही. घन स्वरूपातील उत्प्रेरकांची क्षमता ही त्यावर जमा होणाऱ्या इतर पदार्थांमुळे काही काळाच्या वापरानंतर कमी होते. हा नवा उत्प्रेरक द्रवरूप असल्यानं, त्याचं सतत अभिसरण होत राहतं. त्यामुळे या उत्प्रेरकावर कोणतेच पदार्थ एका ठिकाणी जमा होत नाहीत. परिणामी, या उत्प्रेरकाच्या क्षमतेत काळानुरूप फारसा फरक पडणार नाही.

अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी या उत्प्रेरकाचा सैद्धांतिक अभ्यास करण्यासाठी रसायनशास्त्रातल्या संगणकीय प्रारूपांचा वापर केला. यात त्यांनी प्लॅटिनम आणि गॅलिअमच्या अणूंची अंतर्गत रचना, आकार, यासारख्या बाबी लक्षात घेतल्या. त्यावरून या संशोधकांनी, या मिश्रणातील प्लॅटिनम आणि गॅलिअमच्या अणूंच्या एकमेकांमधील अंतरांवर आधारलेली त्रिमितीय रचना तपशीलवार अभ्यासली. या अभ्यासातून प्लॅटिनम आणि गॅलिअमच्या अणूंचा, एकमेकांवर होणारा परिणामही समजू शकला. या द्रवातल्या गॅलिअमच्या अणूंनी, प्लॅटिनमच्या अणूंना एकमेकांपासून दूर ठेवलं आहे. संशोधकांच्या दृष्टीनं ही समाधानाची बाब आहे. कारण यामुळे प्लॅटिनमचे अणू हे एकत्र न येता ते सतत विखुरलेल्या अवस्थेत राहतील. या द्रवाचा पृष्ठभाग हा गॅलिअमच्या अणूंपासून बनला असून, प्लॅटिनमचे अणू द्रवाच्या पृष्ठभागापासून दूर राहात असल्याचं या प्रारूपावरून दिसून आलं आहे. याचा अर्थ, हा उत्प्रेरक गॅलिअमच्या अणूंद्वारे रासायनिक क्रिया घडवून आणतो आहे. मात्र गॅलिअमचे अणू स्वतंत्रपणे ही रासायनिक क्रिया घडवून आणू शकत नसल्याचं दिसून येतं. म्हणजे गॅलिअमच्या अणूंना रासायनिक क्रिया घडवून आणण्यासाठी जी चालना मिळते, ती प्लॅटिनमच्या अणूंकडूनच. रासायनिक क्रियांतला गॅलिअमच्या अणूंचा अशा प्रकारचा सहभाग लक्षवेधी आहे.

अरिफूर रहीम यांनी, एक हजारांहून अधिक रासायनिक क्रियांच्या बाबतीत द्रवरूप उत्प्रेरकांचा वापर करता येण्याची शक्यता व्यक्त केली आहे. खुद्द अरिफूर रहीम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आता सोनं, चांदी, रुथिनिअम, या उत्प्रेरक म्हणून वापरात असलेल्या दुर्मिळ धातूंवर हेच प्रयोग सुरू केले आहेत. नजीकच्या भविष्यकाळात इतर अनेक धातूंवरही असे प्रयोग केले जातील. जर द्रवरूप धातूंचा उत्प्रेरक म्हणून वापर यशस्वी झाला, तर रसायनांच्या निर्मिती प्रक्रियांना वेगळं वळण लागणार आहे. कारण या नव्या उत्प्रेरकामुळे, रसायनांची निर्मिती सोपी आणि कमी खर्चिक होणार आहेच. परंतु त्याचबरोबर अशा प्रकारची निर्मिती ही हरीत रसायनशास्त्राकडची वाटचालही ठरणार आहे.

-- डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: Dr Md. Arifur Rahim, UNSW Sydney.

इजिप्तच्या प्राचीन संस्कृतीत सापांना विशेष स्थान आहे. तिथल्या पौराणिक कथांत सापांच्या रूपांतील पात्रांचा वारंवार उल्लेख केला गेला आहे. उदाहरण द्यायचं तर अ‍ॅपोफिसचं देता येईल. पाताळलोकीचा हा राजा सापाच्या रूपात वावरत असे. मात्र इजिप्तमधील सापांचं महत्त्व हे फक्त अशा पौराणिक कथांपुरतं मर्यादित नव्हतं.

सौरऊर्जेशी आपला व्यवस्थित परिचय आहेच. यात सूर्यकिरण विशिष्ट प्रकारच्या पट्ट्यांवर पडल्यावर वीज निर्माण होते. पण आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे आता सावलीपासून अशी ऊर्जा निर्माण करणे शक्य झाले आहे. अर्थात अशा प्रकारे ऊर्जा निर्माण करण्यासठी सावलीबरोबरच प्रकाशाचीही गरज असते. सावलीपासून ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या या साधनाचा काही भाग हा सावलीत ठेवलेला असतो, तर काही भाग हा प्रकाशात असतो.

सौरऊर्जा निर्माण करणाऱ्या साधनाप्रमाणेच, सावलीपासून ऊर्जा निर्माण करणाऱ्या या साधनातही सिलिकॉन या मूलद्रव्याचा वापर केलेला असतो. हे सिलिकॉन अतिशय पातळ अशा थराच्या स्वरूपात असते व त्यावर सोन्याचा थर दिलेला असतो. जेव्हा या साधनाचा काही भाग उजेडात आणि काही भाग सावलीत असतो, तेव्हा उजेडात सिलिकॉनच्या थरातून इलेक्ट्रॉनची निर्मिती होते व हे इलेक्ट्रॉन सोन्याच्या थराद्वारे टिपले जाऊन विद्युतप्रवाहाची निर्मिती होते. (विद्युतप्रवाह म्हणजे काय तर अखेर इलेक्ट्रॉनचा प्रवाह!) सौरऊर्जेच्या बाबतीत, सूर्यकिरण जितके प्रखर, तितकी विद्युतनिर्मिती अधिक. सावलीतून वीज निर्माण करणाऱ्या साधनात मात्र , आता प्रकाशित भाग आणि सावलीचा भाग यातील फरक जितका जास्त तितकी विद्युतनिर्मिती अधिक.

सिंगापूरच्या राष्ट्रीय विद्यापीठातील टॅन स्वी चिंग यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधकांच्या चमूने हे विजनिर्मितीचे साधन निर्माण केले आहे. अशा प्रकारच्या आठ साधनांचा वापर करून या संशोधकांनी अंधूक प्रकाशातसुद्धा इलेक्ट्रॉनिक घड्याळ चालवण्यास लागते तितकी ऊर्जा निर्माण करून दाखवली. टॅन स्वी चिंग आणि त्यांचे सहकारी आता अशा प्रकारचे अधिक कार्यक्षम साधन बनवण्याच्या प्रयत्नात आहेत. टॅन स्वी चिंग यांच्या मते हे साधन पृथ्वीच्या पाठीवर कुठेही उपयोगात येऊ शकते. यावरचे टॅन स्वी चिंग यांचे भाष्य गमतीशीर आहे. ते म्हणतात, “लोकांच्या मते सावली ही निरुपयोगी गोष्ट आहे… परंतु प्रत्येक गोष्ट ही उपयोगाची असते, अगदी सावलीसुद्धा!”.

चित्रवाणी:

https://www.youtube.com/embed/69qm028vwqY?rel=0

-- डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य: pxhere.com

समुद्रातील लाटांची उंची मोजण्यासाठी वेगवेगळी तंत्रं वापरली जातात. त्यातल्याच एका तंत्रानुसार संवेदक बसवलेल्या बोयऱ्यांचा वापर केला जातो. हा बोयरा म्हणजे पाण्यावर तरंगणारी डब्यासारखी एक वस्तू असते. या बोयऱ्यावरील संवेदक, लाटांमुळे होणाऱ्या बोयऱ्याच्या हालचालींची नोंद करतो. या नोंदींवरून त्या ठिकाणच्या लाटांची उंची कळू शकते. संवेदकानं मिळवलेली माहिती, जागतिक स्थानदर्शक यंत्रणेतील उपग्रहांद्वारे संशोधकांपर्यंत पोचते.

प्राण्यांप्रमाणेच वनस्पतींच्याही एकमेकांशी संपर्क साधण्याच्या भाषा असतात. मात्र या भाषा रासायनिक स्वरूपाच्या असतात. काही वेळा ही रसायनं या वनस्पतींच्या मुळांद्वारे जमिनीतून, तर काही वेळा पानांद्वारे हवेतून, एका वनस्पतीकडून दुसऱ्या वनस्पतीकडे पोचवली जातात. एखाद्या वनस्पतीला जेव्हा कोणत्याही प्रकारचा धोका निर्माण होतो, तेव्हा ती वनस्पती आजूबाजूच्या तिच्या भाऊबंदांना धोक्याची सूचना देऊन सावध करते.

सहा कोटी वर्षांपूर्वीच्या काळातले पेंग्विन हे आजच्या पेंग्विनपेक्षा खूपच वेगळे दिसत होते. त्या काळाल्या पेंग्विनचे पाय आणि चोची आताच्या पेंग्विनच्या तुलनेत खूपच लांब होत्या. तसंच त्यांचे पंखही सर्वसाधारण पक्ष्याच्या पंखासारखेच दिसत होते. उत्क्रांतीदरम्यान पेंग्विनच्या पिसांचा रंग लाल झाला. त्यानंतरच्या काळात हे पेंग्विन दोन पायांवर उभे राहू लागले. या पेंग्विनची उंची आजच्या सर्वांत मोठ्या पेंग्विनपेक्षाही अधिक होती.

लेनोवो (Lenovo) ही जगातील अव्वल क्रमांकाची वैयक्तिक संगणक (PC) उत्पादक कंपनी असून ती तिच्या नावीन्यपूर्ण आणि टिकाऊ उत्पादनांसाठी ओळखली जाते. डेल प्रमाणेच लेनोवोच्या लॅपटॉप आणि डेस्कटॉपच्या विविध श्रेणी विशिष्ट वापरासाठी डिझाइन केल्या आहेत. 

मंगळावर अनेक ज्वालामुखी आढळतात. एके काळी जागृत असलेले हे ज्वालामुखी आज मृतावस्थेत आहेत. त्यामुळे मंगळ ग्रह हा भूगर्भीयदृष्ट्या निष्क्रिय ग्रह मानला गेला आहे. मात्र नुकत्याच प्रकाशित झालेल्या संशोधनातून, मंगळ वाटतो तसा निष्क्रिय नसल्याचं दिसून आलं आहे. किंबहुना मंगळावर सतत भूकंप होत आहेत, इतकंच नव्हे तर मंगळाच्या पृष्ठभागाखाली शिलारस अस्तित्वात असल्याचंही दिसून आलं आहे.

दिनांक १ डिसेंबर २०२० रोजी स्थानिक वेळेनुसार सकाळी आठ वाजता अरसिबो दुर्बीण कोसळली… वेस्ट इंडिजच्या परिसरातील प्युर्तो रिको या बेटावर असलेली ही जगप्रसिद्ध रेडिओ दुर्बीण कोसळण्याची शक्यता तज्ज्ञांकडून यापूर्वीच व्यक्त केली गेली होती! या दुर्बिणीच्या ३०५ मीटर व्यासाच्या तबकडीवरून परावर्तित होणारे रेडिओ किरण या तबकडीपासून सुमारे दीडशे मीटर उंचीवर असणाऱ्या साधनांद्वारे टिपले जात होते. ही साधनं ज्या सांगाड्यावर बसवली होती, त्या नऊशे टन वजनाच्या सांगाड्याला तोलणारे दोरखंड तुटून हा सांगाडा तबकडीवर कोसळला आणि दुर्बिणीची मोठ्या प्रमाणावर हानी झाली.

क्रिस्टिन लॅम आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आपला हा शोध नासाच्या ‘टेस’ या कृत्रिम उपग्रहावरील, ताऱ्यांची तेजस्वीता मोजणाऱ्या प्रकाशमापकाच्या मदतीनं लावला. टेस हा उपग्रह विविध ताऱ्यांच्या बिंबांवरील, त्यांच्या ग्रहांनी केलेल्या अधिक्रमणांचा शोध घेतो. किमान एक लाख किलोमीटर, तर कमाल पावणेचार लाख किलोमीटर अंतरावरून पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालणारा टेस हा उपग्रह पृथ्वीभोवतालची आपली प्रदक्षिणा सुमारे पावणेचौदा दिवसांत पूर्ण करतो. या उपग्रहाद्वारे केल्या गेलेल्या निरीक्षणांत जीजे ३६७ या ताऱ्याची तेजस्वीता किंचितशी बदलत असल्याचं आढळून आलं.