विज्ञान / तंत्रज्ञान

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.

दक्षिण अमेरिकेतील अँडिज पर्वत ही एक लांबलचक पर्वतरांग आहे. जवळपास नऊ हजार किलोमीटर लांबीची ही उत्तर-दक्षिण पर्वतरांग सव्वातीनशे किलोमीटर रुंद असून, तिची सरासरी उंची चार हजार मीटर इतकी आहे. या पर्वताची निर्मिती सहा ते सात कोटी वर्षांपूर्वी झाली. या अँडिज पर्वताच्या मधल्या भागात सेंट्रल अँडिअन प्लेटो नावाचं पठार आहे.

ज्वालामुखीच्या उद्रेकात बाहेर पडणारा शिलारस अत्यंत तप्त असतो. वितळलेल्या खडकांपासून तयार झालेल्या या शिलारसाचं तापमान बाराशे अंश सेल्सिअसच्या आसपास असतं. हा अतितप्त शिलारस जळाऊ पदार्थांना सहजपणे आगी लावू शकतो. पण आश्चर्य म्हणजे, आता याच शिलारसाचा अग्निरोधक लेप म्हणून उपयोग करता येणं शक्य असल्याचं दिसून आलं आहे. कारण इतर पदार्थांना आगी लावणारा शिलारस स्वतः मात्र जळत नाही. ऑस्ट्रेलिआतील ‘सेंटर फॉर फ्युचर मटेरिअल्स’ या संस्थेतील पिंगान साँग आणि त्यांच्या इतर सहकाऱ्यांचं, या अभिनव अग्निरोधकावरचं हे संशोधन ‘मॅटर’ या शोधपत्रिकेत अलीकडेच प्रसिद्ध झालं आहे.

इजिप्तमधल्या पुरातन राजवटींतील प्रतिष्ठित घराण्यांतील अनेक व्यक्तींचे अवशेष आज ममींच्या स्वरूपात उपलब्ध आहेत. या ममींचं पूर्ण शरीर उपलब्ध असलं तरी, ते कुजू नयेत म्हणून ममीत रूपांतर करताना, त्यांच्या शरीरातील पाणी काढून टाकलं जायचं. परिणामी या सगळ्या ममी अत्यंत शुष्क स्वरूपात आढळतात. या शुष्क स्वरूपावरून त्यांच्या मूळ चेहऱ्याची कल्पना येणं, हे जवळपास अशक्य आहे.

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.

हिरा हे आपल्याला सुपरिचित असलेलं रत्न आहे. हिरा म्हणजे प्रत्यक्षात स्फटिकाच्या स्वरूपातला कार्बन. योग्य अशा उच्च तापमानाची आणि उच्च दाबाची परिस्थिती निर्माण झाली, की कार्बनचं हिऱ्यात रूपांतर व्हायला लागलं. अशी परिस्थिती पृथ्वीच्या कवचाखालील भागात अस्तित्वात असते. त्यामुळे पृथ्वीच्या या अंतर्भागातील कार्बनचं रूपांतर हिऱ्यांत होऊ शकतं.

जेव्हा ध्वनिलहरींमुळे हवेत कंपनं निर्माण होतात, तेव्हा प्रथम पॅरा-अमाइड व सुती धाग्यांपासून बनलेलं हे कापडं, ही कंपनं टिपून घेतं. त्यानंतर ही कंपनं याच धाग्यांद्वारे, चार थरांच्या धाग्यापर्यंत पोचतात. ही कंपनं नंतर, या धाग्यातल्या बाहेरच्या म्हणजे रबरासारख्या थराद्वारे, दाबाद्वारे विद्युतप्रवाह निर्माण करणाऱ्या थरापर्यंत पोचतात व त्यातून विद्युतप्रवाहाची निर्मिती होते. हा विद्युतप्रवाह तांब्याच्या थराद्वारे छोट्या ध्वनिक्षेपकासारख्या साधनाकडे पाठवला जातो व त्याचं रूपांतर पुनः आवाजात होतं. मुख्य म्हणजे, हा कपडा तीव्र आवाजाबरोबरच अगदी क्षीण आवाजही टिपू शकतो. त्यामुळे, या कापडापासून तयार केलेला कपडा हा एका मोठ्या मायक्रोफोनसारखा वापरता येतो. नुसतंच संभाषण नाही, तर पानांची सळसळ, पक्ष्यांचा किलबिलाटही या कपड्यांद्वारे स्पष्टपणे ऐकता येतो. हे कापड धुता येतं, तसंच ते धुण्यासाठी धुलाईयंत्रही वापरता येतं. त्यामुळे या कापडापासून तयार केलेले कपडे धुऊन पुनः पुनः वापरता येतील.

फॅब्रिस लँबर्ट आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी वाढचक्रांच्या विश्लेषणावरून काढलेल्या गणिती निष्कर्षाला, ऐतिहासिक आधार असल्याचं स्पष्टपणे दिसून आलं आहे. यामुळे या संशोधकांनी वाढचक्रांतील धातूंच्या प्रमाणाची, हवामानाशी घातलेली गणिती सांगड योग्य ठरली आहे. वृक्षांच्या प्रत्येक वर्षीच्या वाढचक्राची, त्या वर्षीच्या हवेच्या दर्जाशी गणिती सांगड घालण्याचा असा प्रयत्न प्रथमच केला गेला आहे. फॅब्रिस लँबर्ट आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी दाखवून दिलेल्या या मार्गामुळे, ज्या काळातल्या हवेतील प्रदूषणाच्या नोंदी उपलब्ध नाहीत, अशा काळातल्या हवेतील प्रदूषणाची माहिती मिळवणं, हे आता शक्य होणार आहे.

सजीवांच्या उत्क्रांतीत डायनोसॉर या सरीसृपांचं महत्त्व मोठं आहे. पृथ्वीवर सस्तन प्राण्यांचं राज्य येण्याच्या अगोदर, तब्बल अठरा कोटी वर्षं या डायनोसॉरनी पृथ्वीवर राज्य केलं. त्यामुळे संशोधकांना डायनोसॉरबद्दल प्राणिशास्त्राच्या दृष्टीनं उत्सुकता तर आहेच, परंतु त्यांना या प्राण्यांंच्या सामाजिक जीवनाबद्दलही कुतूहल आहे. संशोधकांना पडलेल्या प्रश्नांपैकी काही प्रश्न म्हणजे – ‘हे डायनोसॉर एकएकटे वावरायचे की कळपात वावरायचे? कळपात वावरत असल्यास ते केव्हापासून कळपात वावरू लागले?’.

अमिनो आम्लं ही पृथ्वीवरच्या जीवसृष्टीची अविभाज्य घटक आहेत. या अमिनो आम्लांपासूनच आपल्या शरीरातली विविध प्रथिनं तयार होतात. ही अमिनो आम्लं म्हणजे एक प्रकारची नायट्रोजनयुक्त आम्लं आहेत. पृथ्वीवरच्या जीवसृष्टीची सुरुवात होत होती, तेव्हा ही आम्लं अमोनिआ, मिथेन, हायड्रोजन सायनाइड, पाणी यासारख्या साध्या रसायनांच्या मिश्रणापासून निर्माण झाली असावीत. ही निर्मिती आकाशात कडाडणाऱ्या विजेच्या मदतीनं झाली असण्याची एक शक्यता, पूर्वीच्या संशोधनातून दिसून आली आहे.