वैज्ञानिकों ने सूर्य के प्रकाश को ईंधन में बदलने का नया तरीका खोजा: Study

Basel, बेसल : एक शोध दल ने एक पौधे से प्रेरित अणु बनाया है जो सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके चार आवेशों को संग्रहीत कर सकता है, जो कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। पिछले प्रयासों के विपरीत, यह कम रोशनी में काम करता है, तथा वास्तविक विश्व में सौर ईंधन उत्पादन के करीब पहुंचता है। स्विट्जरलैंड के बासेल विश्वविद्यालय के एक शोध दल ने पौधों के प्रकाश संश्लेषण पर आधारित एक नया अणु विकसित किया है: प्रकाश के प्रभाव में, यह एक ही समय में दो धनात्मक और दो ऋणात्मक आवेशों को संग्रहित करता है।

इसका उद्देश्य सूर्य के प्रकाश को कार्बन-तटस्थ ईंधन में परिवर्तित करना है। पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग CO2 को ऊर्जा-समृद्ध शर्करा अणुओं में बदलने के लिए करते हैं। इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहा जाता है और यह लगभग सभी जीवन का आधार है: जानवर और मनुष्य इस प्रकार उत्पादित कार्बोहाइड्रेट को फिर से "जला" सकते हैं और अपने भीतर संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं।

इससे एक बार फिर कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होता है, जिससे चक्र बंद हो जाता है। यह मॉडल पर्यावरण अनुकूल ईंधन की कुंजी भी हो सकता है, क्योंकि शोधकर्ता प्राकृतिक प्रकाश संश्लेषण की नकल करने और सूर्य के प्रकाश का उपयोग करके उच्च ऊर्जा यौगिक बनाने पर काम कर रहे हैं: हाइड्रोजन, मेथनॉल और सिंथेटिक पेट्रोल जैसे सौर ईंधन।

अगर इन्हें जलाया जाए, तो ये केवल उतनी ही कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करेंगे जितनी ईंधन बनाने के लिए आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, ये कार्बन-तटस्थ होंगे। वैज्ञानिक पत्रिका नेचर केमिस्ट्री में प्रोफेसर ओलिवर वेंगर और उनके डॉक्टरेट छात्र मैथिस ब्रैंडलिन ने कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के इस दृष्टिकोण को प्राप्त करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण अंतरिम कदम की रिपोर्ट दी है। उन्होंने एक विशेष अणु विकसित किया है जो प्रकाश विकिरण के तहत एक साथ चार आवेशों को संग्रहीत कर सकता है - दो धनात्मक और दो ऋणात्मक। सूर्य के प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए अनेक आवेशों का मध्यवर्ती भंडारण एक महत्वपूर्ण शर्त है: आवेशों का उपयोग प्रतिक्रियाओं को संचालित करने के लिए किया जा सकता है - उदाहरण के लिए, पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करने के लिए।

अणु में पांच भाग होते हैं जो एक श्रृंखला में जुड़े होते हैं, और प्रत्येक भाग एक विशिष्ट कार्य करता है। अणु के एक तरफ दो भाग होते हैं जो इलेक्ट्रॉन छोड़ते हैं और इस प्रक्रिया में धनात्मक रूप से आवेशित होते हैं।

दूसरी तरफ़ के दो इलेक्ट्रॉन ग्रहण करते हैं, जिससे वे ऋणात्मक आवेशित हो जाते हैं। बीच में, रसायनज्ञों ने एक ऐसा घटक रखा जो सूर्य के प्रकाश को ग्रहण करता है और अभिक्रिया (इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण) शुरू करता है।

चार आवेश उत्पन्न करने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रकाश की दो चमकों का उपयोग करते हुए चरणबद्ध दृष्टिकोण अपनाया।

प्रकाश की पहली चमक अणु पर पड़ती है, जिससे एक प्रतिक्रिया शुरू होती है जिसमें एक धनात्मक और एक ऋणात्मक आवेश उत्पन्न होता है।

ये आवेश अणु के विपरीत सिरों की ओर बाहर की ओर गति करते हैं। प्रकाश की दूसरी चमक के साथ, वही अभिक्रिया फिर से होती है, जिससे अणु में दो धनात्मक और दो ऋणात्मक आवेश होते हैं।

ब्रैंडलिन बताते हैं, "यह चरणबद्ध उत्तेजना काफी मंद प्रकाश का उपयोग करना संभव बनाती है। परिणामस्वरूप, हम पहले से ही सूर्य के प्रकाश की तीव्रता के करीब पहुँच रहे हैं।"

इससे पहले के अनुसंधान के लिए अत्यंत शक्तिशाली लेजर प्रकाश की आवश्यकता थी, जो कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण की परिकल्पना से बहुत दूर था।

ब्रैंडलिन ने कहा, "इसके अलावा, अणु में आवेश इतने लंबे समय तक स्थिर रहते हैं कि उन्हें आगे की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उपयोग किया जा सकता है।"

ऐसा कहा जा रहा है कि, नये अणु ने अभी तक कार्यशील कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण प्रणाली नहीं बनाई है।

अध्ययन के नए निष्कर्ष कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के बारे में हमारी समझ को बेहतर बनाने में मदद करते हैं।