शैक्षणिक

वासांशी संबंधित नव्या संशोधनात इजिप्तमधील उत्खननाचा मोठा वाटा आहे. इजिप्तमधील उत्खननात प्राचीन काळातली अनेक थडगी सापडली आहेत. या थडग्यांत त्या काळच्या प्रथेनुसार अनेक पदार्थ ठेवलेले असतात. यांत विविध सुगंधी द्रव्यांपासून ते खाद्यान्नापर्यंतच्या पदार्थांचा समावेश असतो. हे पदार्थ ठेवलेली काही भांडी उघडी असतात, तर काही भांडी बंद केलेली असतात. बंद भांड्यांतील पदार्थांचा शोध घेताना, या इतिहासकालीन भांड्यांची मोडतोड होऊ द्यायची नसते. त्यामुळे भांड्यात कोणते पदार्थ ठेवले आहेत, ते शोधणं आव्हानात्मक असतं. अशा बंद भांड्यांतील पदार्थ ओळखण्याचा एक लक्षवेधी प्रयत्न, इटलीतील पिसा विद्यापीठातल्या इलारिआ देगानो आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांनी अलीकडेच केला आहे. इलारिआ देगानो आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे संशोधन, इजिप्तमधल्या एका प्राचीन थडग्यात सापडलेल्या वस्तूंवरचं आहे. हे संशोधन म्हणजे याच थडग्यावरच्या, ‘टीटी८’ या नावानं ओळखल्या जाणाऱ्या एका मोठ्या संशोधन प्रकल्पाचा भाग आहे.

सिरिस उपकरणांनी गेली काही वर्षं, कमी उंचीवरील ढगांकडून होणाऱ्या प्रारणांचं प्रमाण कमी होत असल्याचं नोंदवलं आहे. कमी होणारं प्रारणांचं हे प्रमाण, कमी उंचीवर पूर्वीइतके ढग तयार होत नसल्याचं दर्शवतं. कमी उंचीवरील ढगांचं कमी प्रमाणात निर्माण होणं आणि चंद्रावरचा पृथ्वीप्रकाश कमी होणं, हे एकाच वेळी घडत असल्याचं या संशोधकांना आढळलं. कमी उंचीवरील ढगांच्या प्रमाणाचा आणि पृथ्वीप्रकाशाच्या तीव्रतेचा थेट संबंध या तुलनेतून स्पष्ट झाला. कमी उंचीवरचे ढग हे सूर्यप्रकाश अधिक प्रमाणात परावर्तित करतात. या कमी उंचीवरील ढगांचं प्रमाण कमी होत असल्यानंच, पृथ्वीकडून सूर्यप्रकाश परावर्तित करण्याचं प्रमाण कमी झालं आहे. त्यामुळेच पृथ्वी निस्तेज होत चालली आहे.

घोडा हा आपलं जंगली स्वरूप सोडून माणसाच्या घनिष्ट संपर्कात सर्वात प्रथम सुमारे सहा हजार वर्षांपूर्वी आला असावा. हे घडून आलं ते बहुधा काळ्या समुद्राच्या उत्तरेला असणाऱ्या युरेशिआ स्टेप या गवताळ पठारी प्रदेशाच्या पश्चिम भागात. घोडा माणसाळला गेल्यावर त्याचा उपयोग प्रथम दुधासाठी आणि मांसासाठी केला गेला असावा.

टोंगा बेटांचा प्रदेश हा भूशास्त्रीयदृष्ट्या अत्यंत सक्रिय प्रदेश आहे. इथे पृथ्वीच्या कवचातील दोन भूपट्ट एकत्र आले आहेत व त्यातील एक भूपट्ट दुसऱ्या भूपट्टाच्या खाली सरकत आहे. अनेक ज्वालामुखींनी व्यापलेला, वारंवार भूकंप घडून येणारा, असा हा प्रदेश भूशास्त्रज्ञांकडून पूर्वीपासूनच अभ्यासला जात आहे.

शुक्रावर ज्वालामुखी असल्याचे अनेक पुरावे पूर्वीच मिळाले आहेत. परंतु या ज्वालामुखींच्या अलीकडच्या काळातील सक्रियतेचे पुरावे मात्र सापडले नव्हते. त्यामुळे शुक्र हा सध्याच्या काळात भूशास्त्रीयदृष्ट्या निष्क्रिय ग्रह मानला गेला होता. आता मात्र शुक्र निष्क्रिय नव्हे, तर अगदी सक्रिय असल्याचा पुरावा सापडला आहे. हा पुरावा, अलीकडेच शुक्रावर ज्वालामुखीचा एक उद्रेक होऊन गेल्याचं दर्शवतो.

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.

कृष्णविवर म्हणजे आपल्या अतितीव्र गुरुत्वाकर्षणापायी आपल्याकडच्या प्रकाशालासुद्धा बाहेर पडू न देणारी वस्तू. प्रकाशही बाहेर पडत नसल्यामुळे, कृष्णविवराच्या केंद्रापासून ठरावीक अंतरापर्यंत, कुठली घटना घडते आहे, ते आपल्याला बाहेरून दिसू शकत नाही. या अंतराला कृष्णविवराचं ‘घटनाक्षितिज’ म्हटलं जातं. एका दृष्टीनं कृष्णविवराचा हा आकारच! कृष्णविवराचा हा आकार त्याच्या वजनावर अवलंबून असतो. कृष्णविवराचं वजन जितकं जास्त, तितका त्याचा आकार मोठा. जेव्हा दोन कृष्णविवरांचं विलीनीकरण होतं, तेव्हा नव्या कृष्णविवराचं वजन हे दोन्ही कृष्णविवरांच्या एकत्रित वजनापेक्षा कमी असता कामा नये, हे अपेक्षितच आहे. तसंच, विलीनीकरणातून निर्माण झालेल्या या कृष्णविवराचा आकारही, दोन्ही कृष्णविवरं एकत्रित केल्यानंतर अपेक्षित असलेल्या आकारापेक्षा कमी असता कामा नये.

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.

बॅप्टिस्ट चाइड आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांच्या या संशोधनातून मंगळावर आवाजाला ‘दुहेरी’ वेग असल्याचं तर दिसून आलं आहेच; परंतु त्याचबरोबर आणखी एक गोष्ट निदर्शनास आली आहे. ती म्हणजे, सर्वच प्रकारच्या आवाजाच्या वेगात दिवसातील वेळेनुसार होणारा लक्षणीय बदल. मंगळावरच्या सकाळनंतर सर्वच ध्वनिलहरींचा वेग हळूहळू वाढत जाऊन मध्यान्हीच्या सुमारास तो कमाल पातळी गाठतो. त्यानंतर कमी होत-होत संध्याकाळपर्यंत तो बराच कमी झालेला असतो.

आपल्याभोवती आढळणाऱ्या सर्व पदार्थांप्रमाणेच प्रतिपदार्थही अस्तित्वात आहेत. प्रतिपदार्थ हा सर्वसाधारण पदार्थासारखाच असतो, परंतु त्याचे काही गुणधर्म सर्वसाधारण पदार्थाच्या गुणधर्मांच्या विरुद्ध स्वरूपाचे असतात. उदाहरण द्यायचं, तर इलेक्ट्रॉनच्या प्रतिकणाचं – प्रतिइलेक्ट्रॉनचं – देता येईल. प्रतिइलेक्ट्रॉनचं वजन नेहमीच्या इलेक्ट्रॉनच्या वजनाइतकंच आणि त्याच्यावरचा विद्युतभार हा नेहमीच्या इलेक्ट्रॉनवरील विद्युतभाराइतकाच असतो.