प्रकाशाला साठवणारा स्पंज विकसित
- अर्धनैसर्गिक, अर्धकृत्रिम रचनेची दोन प्रारुपे केली तयार
- वॉशिंग्टन विद्यापीठातील संशोधन
प्रकाशाचे ग्रहण करण्याची क्षमता वनस्पतीमध्ये असते. वनस्पतीतील नैसर्गिक घटक सूर्यप्रकाशाचे ग्रहण करून त्याचे रुपांतर अन्नद्रव्यामध्ये करतात. त्याच प्रमाणे सुर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेचा वापर विविध कारणांसाठी केला जातो. संशोधकांनी प्रयोगशाळेमध्ये अर्धनैसर्गिक आणि अर्धकृत्रिम अशी प्रथिन आणि त्यातील घटकांची गोलाकार रिंग विकसित केली आहे. ही रिंग कोणत्याही नैसर्गिक घटकांपेक्षा अधिक सूर्यप्रकाश ग्रहण करू शकत असल्याचे दिसून आले आहे. हि क्रिया एखाद्या स्पंजासारखी असल्याने त्याला सन स्पंज असे संबोधले आहे.
ऊर्जेच्या साठवण आणि प्रसारणासाठी सातत्याने संशोधन केले जाते. त्यासाठी वनस्पती आणि जिवाणूंच्या सूर्यप्रकाशाच्या ग्रहण पद्धतीचा गेल्या अनेक वर्षापासून अभ्यास केला जात आहे. त्याच मालिकेमध्ये सूर्यप्रकाशाचे ग्रहण करून साठवण करण्यासाठी प्रयोगशाळेमध्ये अर्धनैसर्गिक आणि अर्ध कृत्रिम स्वरुपाची दोन प्रारुपे वॉसिंग्टन विद्यापीठातील फोटोसिंथेटिक ऍण्टेना रिसर्च सेंटर ( पीएआरसी) येथील संशोधकांनी विकसित केली आहेत. ही प्रारुपे कोणत्याही नैसर्गिक घटकांपेक्षा अधिक ऊर्जा ग्रहण करत असून, त्याचा वापर ऊर्जा निर्मिती आणि कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण क्रियेमध्ये गती मिळविण्यासाठी होईल.
हा प्रकल्प फोटोसिंथेटिक ऍण्टेना रिसर्च सेंटर ( पीएआरसी) या वॉशिंग्टन विद्यापीठातील विभागाने अमेरिकी ऊर्जा विभागाच्या सहकार्याने राबविला होता.
असा आहे हा सन स्पंज
-रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्री या संस्थेच्या केमिकल सायन्स या संशोधनपत्रिकेमध्ये संशोधकांनी सूर्यप्रकाश ग्रहण करणाऱ्या ऍण्टेनाच्या दोन प्रारूपांची रचना विशद केली आहे. या रचना त्यांनी टेस्टबेडवर तयार केल्या आहेत. त्यातील एकाचे नाव ओरेगॉन ग्रीन आणि ऱ्होडेमाईन रेड असून त्यात कृत्रिम घटकांचा समावेश आहे. दुसऱ्या प्रारुपामध्ये जिवाणूंच्या क्लोरोफिल घटकांचा सूर्यप्रकाशातील अवरक्त किरणांच्या शोषणासाठी वापर केला आहे.
- या रचनेसाठी प्रेरणा ठरलेल्या जांभळ्या रंगाच्या जिवाणूंच्या काही घटकांचाही रचनेमध्ये समावेश केला आहे.
या दोन्ही रचना जांभळ्या रंगाच्या जिवाणूंच्या ऍण्टेनापेक्षा अधिक सू्र्यप्रकाशाचे ग्रहण करू शकतात.
- आकृतीमध्ये एखाद्या गोलाकार आकाराच्या रिबनसारखी रचना दिसून येते. ही रचना अत्यंत काळजीपूर्वक प्रथिनांपासून तयार करण्यात आली असून, त्यामध्ये काही कृत्रिम आणि काही नैसर्गिक घटकांचे यथायोग्य मिश्रण केले आहे. ही रचना सूर्यप्रकाश शोषून घेते.
- वनस्पती किंवा प्रकाशाचा ऊर्जा मिळविण्यासाठी वापर करीत असलेल्या जिवाणूप्रमाणे ही रचना आहे. वस्तुतः प्रकाश ग्रहणासाठी हा एक प्लॅटफॉर्म आहे. त्यामध्ये सू्र्याची ऊर्जा ग्रहण करून, त्याचे इतर ठिकाणी पाठविणे शक्य आहे.
- या रचनेमध्ये वापरलेल्या मुलद्रव्यांच्या संख्या आणि जातीनुसार सूर्यप्रकाशाची किती ऊर्जा पकडली जाणार हे निश्चित होते.
- प्रयोगशाळेमध्ये बनविण्यात आलेली ही रचना केवळ 11 चे 16 अब्जांश मीटर (नॅनोमीटर) आकाराची आहे. कमी आकारातही ऊर्जा ग्रहण करण्याची तिची क्षमता प्रचंड आहे.
इन्फो 1
अशी असते प्रकाश ग्रहणाची नैसर्गिक रचना
- हरितद्रव्यामुळे वनस्पतींच्या पानांना हिरवा रंग प्राप्त होतो. किंवा शास्त्रीय भाषेमध्ये असेही म्हणता येईल की वनस्पती सूर्यप्रकाशातील जांभळा आणि लाल रंगाचा भाग ग्रहण करून, हिरवा रंग परावर्तित करत असल्याने आपल्याला त्या हिरव्या दिसतात.
- प्रकाश संश्लेषण करणाऱ्या जिवाणूच्या बाबतीतही हिच क्रिया घडते. निसर्गामध्ये प्रकाशाच्या ग्रहणासाठी जिवाणू विविध पिगमेंट, मुलद्रव्यांचा वापर करतात. सूर्यप्रकाशातील विशिष्ट तरंगलांबीची किरणे शोषण्यासाठी त्यांचे रंग योग्य प्रमाणात गडद असतात.
- संशोधक हंटर यांनी सांगितले, की वनस्पतीतील नैसर्गिक घटक त्यांच्यावर पडणाऱ्या सूर्यप्रकाशातील अनेक रंगाचे घटक ग्रहण करत नाहीत. ते परावर्तित करतात. त्यामुळे कार्यक्षमपणे प्रकाश ग्रहण करण्यासाठी सूर्यप्रकाशातील सर्व रंगाना शोषून घेणारे कृत्रिम घटक शोधण्याचा प्रयत्न करण्यात आला.
इन्फो 2
अशी आहे नव्या प्रारुपाची रचना
- कृत्रिम घटकांच्या निर्मितीसाठी संशोधक जोनाथन लिंडसे यांचे सहकार्य घेण्यात आले. नैसर्गिक प्रकाश ग्रहणाच्या प्रक्रियेतील दोष दूर करून, अधिक प्रकारच्या तरंगलांबीचे पिगमेंटस ग्रहण करण्यासाठी रचना तयार करण्यात आली. या रचनेमध्ये कृत्रिम घटकांचा वापर केला. त्या बाबत माहिती देताना लिंडसे यांनी सांगितले, की प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या विविध घटकांच्या मोठ्या माहितीसाठ्यातून योग्य रचना असलेल्या घटकांची निवड करणे खुप अवघड होते. कारण प्रत्येक घटकांच्या वापरासोबत अनेक शक्यतांचा उगम होत होता. प्रथिनांच्या रचनेमध्ये एकापेक्षा अधिक कृत्रिम घटक किंवा नैसर्गिक घटकांचा समावेश केला आहे. प्रथिनामध्ये कोणत्या क्षमतेपर्यंत अन्य पिगमेंटचा वापर करणे शक्य आहे, याचा अंदाज घेण्याचे आमचे ध्येय होते.
- एकापेक्षा अधिक पिगमेंट वापरण्यामुळे कार्यक्षमता वाढत नसून, त्यांच्यामधील एकमेंकाशी असलेला समन्वय अत्यंत महत्त्वाचा आहे. त्यातूनच जी ऊर्जा या घटकावर पडते, तिचे ग्रहण एका किंवा एकापेक्षा अधिक पिगमेंटद्वारे होते. हे एका संघाच्या यशाप्रमाणे असल्याचे सांगून संशोधक हंटर यांनी एका धबधब्याचे उदाहरण दिले. ऊर्जा एखाद्या धबधब्याप्रमाणे कोसळते. त्यातील सर्वात वरील क्षेत्रातील पिगमेंटवर ऊर्जेचा प्रवाह अधिक आडळतो. त्यातील काही भाग ग्रहण केला जातो. उर्वरीत आणखी खाली किंवा उडून बाजूच्या पिगमेंटवर पडतो. त्यानंतर तो अन्य ठिकाणी वाहत जातो. प्रत्येक ठिकाणी असलेली ऊर्जा ही वेगळी असते. आणि तिचे शोषण करण्याची आवश्यकता असते.
इन्फो 3
स्वयंपुर्णतेसाठी अर्धनैसर्गिक, अर्धकृत्रिम रचना ठरते फायदेशीर
प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या ऍण्टेनाच्या निर्मितीसाठी कृत्रिम घटकांचा अधिक प्रमाणात वापर केल्यास या रचनांवर अधिक व सातत्याने लक्ष ठेवण्याची गरज पडते. मात्र, या रचनेसाठी जांभळ्या रंगाच्या नैसर्गिक प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या जिवाणूंतील घटकांचा समावेश केल्याने ही रचना स्वयंपू्र्ण होण्यात मदत झाली. ही रचना स्वतःला योग्य प्रकारे घडवू शकते. ही रचना निर्मिती करण्यामध्ये गेल्या पन्नास वर्षापासून प्रकाश संश्लेषण क्रियेचा अभ्यास करणारे संशोधक पॉल लोच आणि पामेला पार्कस- लोच यांचे महत्त्वपूर्ण योगदान आहे.
जर्नल संदर्भ ः
Michelle A. Harris, Pamela S. Parkes-Loach, Joseph W. Springer, Jianbing Jiang, Elizabeth C. Martin, Pu Qian, Jieying Jiao, Dariusz M. Niedzwiedzki, Christine Kirmaier, John D. Olsen, David F. Bocian, Dewey Holten, C. Neil Hunter, Jonathan S. Lindsey, Paul A. Loach. Integration of multiple chromophores with native photosynthetic antennas to enhance solar energy capture and delivery. Chemical Science, 2013; DOI: 10.1039/C3SC51518D
----------------------------------------
फोटोओळ ः प्रकाशाच्या ग्रहणासाठी नैसर्गिक आणि कृत्रिम घटकांचा वापर करून प्रयोगशाळेमध्ये स्पंजासारखी रचना तयार केली आहे. त्यामुळे ऊर्जा निर्मितीच्या क्षेत्रामध्ये प्रचंड बदल होण्याची शक्यता आहे. (स्रोत ः हंटर, पीएआरसी)
- अर्धनैसर्गिक, अर्धकृत्रिम रचनेची दोन प्रारुपे केली तयार
- वॉशिंग्टन विद्यापीठातील संशोधन
प्रकाशाचे ग्रहण करण्याची क्षमता वनस्पतीमध्ये असते. वनस्पतीतील नैसर्गिक घटक सूर्यप्रकाशाचे ग्रहण करून त्याचे रुपांतर अन्नद्रव्यामध्ये करतात. त्याच प्रमाणे सुर्यप्रकाशाच्या ऊर्जेचा वापर विविध कारणांसाठी केला जातो. संशोधकांनी प्रयोगशाळेमध्ये अर्धनैसर्गिक आणि अर्धकृत्रिम अशी प्रथिन आणि त्यातील घटकांची गोलाकार रिंग विकसित केली आहे. ही रिंग कोणत्याही नैसर्गिक घटकांपेक्षा अधिक सूर्यप्रकाश ग्रहण करू शकत असल्याचे दिसून आले आहे. हि क्रिया एखाद्या स्पंजासारखी असल्याने त्याला सन स्पंज असे संबोधले आहे.
ऊर्जेच्या साठवण आणि प्रसारणासाठी सातत्याने संशोधन केले जाते. त्यासाठी वनस्पती आणि जिवाणूंच्या सूर्यप्रकाशाच्या ग्रहण पद्धतीचा गेल्या अनेक वर्षापासून अभ्यास केला जात आहे. त्याच मालिकेमध्ये सूर्यप्रकाशाचे ग्रहण करून साठवण करण्यासाठी प्रयोगशाळेमध्ये अर्धनैसर्गिक आणि अर्ध कृत्रिम स्वरुपाची दोन प्रारुपे वॉसिंग्टन विद्यापीठातील फोटोसिंथेटिक ऍण्टेना रिसर्च सेंटर ( पीएआरसी) येथील संशोधकांनी विकसित केली आहेत. ही प्रारुपे कोणत्याही नैसर्गिक घटकांपेक्षा अधिक ऊर्जा ग्रहण करत असून, त्याचा वापर ऊर्जा निर्मिती आणि कृत्रिम प्रकाश संश्लेषण क्रियेमध्ये गती मिळविण्यासाठी होईल.
हा प्रकल्प फोटोसिंथेटिक ऍण्टेना रिसर्च सेंटर ( पीएआरसी) या वॉशिंग्टन विद्यापीठातील विभागाने अमेरिकी ऊर्जा विभागाच्या सहकार्याने राबविला होता.
असा आहे हा सन स्पंज
-रॉयल सोसायटी ऑफ केमिस्ट्री या संस्थेच्या केमिकल सायन्स या संशोधनपत्रिकेमध्ये संशोधकांनी सूर्यप्रकाश ग्रहण करणाऱ्या ऍण्टेनाच्या दोन प्रारूपांची रचना विशद केली आहे. या रचना त्यांनी टेस्टबेडवर तयार केल्या आहेत. त्यातील एकाचे नाव ओरेगॉन ग्रीन आणि ऱ्होडेमाईन रेड असून त्यात कृत्रिम घटकांचा समावेश आहे. दुसऱ्या प्रारुपामध्ये जिवाणूंच्या क्लोरोफिल घटकांचा सूर्यप्रकाशातील अवरक्त किरणांच्या शोषणासाठी वापर केला आहे.
- या रचनेसाठी प्रेरणा ठरलेल्या जांभळ्या रंगाच्या जिवाणूंच्या काही घटकांचाही रचनेमध्ये समावेश केला आहे.
या दोन्ही रचना जांभळ्या रंगाच्या जिवाणूंच्या ऍण्टेनापेक्षा अधिक सू्र्यप्रकाशाचे ग्रहण करू शकतात.
- आकृतीमध्ये एखाद्या गोलाकार आकाराच्या रिबनसारखी रचना दिसून येते. ही रचना अत्यंत काळजीपूर्वक प्रथिनांपासून तयार करण्यात आली असून, त्यामध्ये काही कृत्रिम आणि काही नैसर्गिक घटकांचे यथायोग्य मिश्रण केले आहे. ही रचना सूर्यप्रकाश शोषून घेते.
- वनस्पती किंवा प्रकाशाचा ऊर्जा मिळविण्यासाठी वापर करीत असलेल्या जिवाणूप्रमाणे ही रचना आहे. वस्तुतः प्रकाश ग्रहणासाठी हा एक प्लॅटफॉर्म आहे. त्यामध्ये सू्र्याची ऊर्जा ग्रहण करून, त्याचे इतर ठिकाणी पाठविणे शक्य आहे.
- या रचनेमध्ये वापरलेल्या मुलद्रव्यांच्या संख्या आणि जातीनुसार सूर्यप्रकाशाची किती ऊर्जा पकडली जाणार हे निश्चित होते.
- प्रयोगशाळेमध्ये बनविण्यात आलेली ही रचना केवळ 11 चे 16 अब्जांश मीटर (नॅनोमीटर) आकाराची आहे. कमी आकारातही ऊर्जा ग्रहण करण्याची तिची क्षमता प्रचंड आहे.
इन्फो 1
अशी असते प्रकाश ग्रहणाची नैसर्गिक रचना
- हरितद्रव्यामुळे वनस्पतींच्या पानांना हिरवा रंग प्राप्त होतो. किंवा शास्त्रीय भाषेमध्ये असेही म्हणता येईल की वनस्पती सूर्यप्रकाशातील जांभळा आणि लाल रंगाचा भाग ग्रहण करून, हिरवा रंग परावर्तित करत असल्याने आपल्याला त्या हिरव्या दिसतात.
- प्रकाश संश्लेषण करणाऱ्या जिवाणूच्या बाबतीतही हिच क्रिया घडते. निसर्गामध्ये प्रकाशाच्या ग्रहणासाठी जिवाणू विविध पिगमेंट, मुलद्रव्यांचा वापर करतात. सूर्यप्रकाशातील विशिष्ट तरंगलांबीची किरणे शोषण्यासाठी त्यांचे रंग योग्य प्रमाणात गडद असतात.
- संशोधक हंटर यांनी सांगितले, की वनस्पतीतील नैसर्गिक घटक त्यांच्यावर पडणाऱ्या सूर्यप्रकाशातील अनेक रंगाचे घटक ग्रहण करत नाहीत. ते परावर्तित करतात. त्यामुळे कार्यक्षमपणे प्रकाश ग्रहण करण्यासाठी सूर्यप्रकाशातील सर्व रंगाना शोषून घेणारे कृत्रिम घटक शोधण्याचा प्रयत्न करण्यात आला.
इन्फो 2
अशी आहे नव्या प्रारुपाची रचना
- कृत्रिम घटकांच्या निर्मितीसाठी संशोधक जोनाथन लिंडसे यांचे सहकार्य घेण्यात आले. नैसर्गिक प्रकाश ग्रहणाच्या प्रक्रियेतील दोष दूर करून, अधिक प्रकारच्या तरंगलांबीचे पिगमेंटस ग्रहण करण्यासाठी रचना तयार करण्यात आली. या रचनेमध्ये कृत्रिम घटकांचा वापर केला. त्या बाबत माहिती देताना लिंडसे यांनी सांगितले, की प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या विविध घटकांच्या मोठ्या माहितीसाठ्यातून योग्य रचना असलेल्या घटकांची निवड करणे खुप अवघड होते. कारण प्रत्येक घटकांच्या वापरासोबत अनेक शक्यतांचा उगम होत होता. प्रथिनांच्या रचनेमध्ये एकापेक्षा अधिक कृत्रिम घटक किंवा नैसर्गिक घटकांचा समावेश केला आहे. प्रथिनामध्ये कोणत्या क्षमतेपर्यंत अन्य पिगमेंटचा वापर करणे शक्य आहे, याचा अंदाज घेण्याचे आमचे ध्येय होते.
- एकापेक्षा अधिक पिगमेंट वापरण्यामुळे कार्यक्षमता वाढत नसून, त्यांच्यामधील एकमेंकाशी असलेला समन्वय अत्यंत महत्त्वाचा आहे. त्यातूनच जी ऊर्जा या घटकावर पडते, तिचे ग्रहण एका किंवा एकापेक्षा अधिक पिगमेंटद्वारे होते. हे एका संघाच्या यशाप्रमाणे असल्याचे सांगून संशोधक हंटर यांनी एका धबधब्याचे उदाहरण दिले. ऊर्जा एखाद्या धबधब्याप्रमाणे कोसळते. त्यातील सर्वात वरील क्षेत्रातील पिगमेंटवर ऊर्जेचा प्रवाह अधिक आडळतो. त्यातील काही भाग ग्रहण केला जातो. उर्वरीत आणखी खाली किंवा उडून बाजूच्या पिगमेंटवर पडतो. त्यानंतर तो अन्य ठिकाणी वाहत जातो. प्रत्येक ठिकाणी असलेली ऊर्जा ही वेगळी असते. आणि तिचे शोषण करण्याची आवश्यकता असते.
इन्फो 3
स्वयंपुर्णतेसाठी अर्धनैसर्गिक, अर्धकृत्रिम रचना ठरते फायदेशीर
प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या ऍण्टेनाच्या निर्मितीसाठी कृत्रिम घटकांचा अधिक प्रमाणात वापर केल्यास या रचनांवर अधिक व सातत्याने लक्ष ठेवण्याची गरज पडते. मात्र, या रचनेसाठी जांभळ्या रंगाच्या नैसर्गिक प्रकाश ग्रहण करणाऱ्या जिवाणूंतील घटकांचा समावेश केल्याने ही रचना स्वयंपू्र्ण होण्यात मदत झाली. ही रचना स्वतःला योग्य प्रकारे घडवू शकते. ही रचना निर्मिती करण्यामध्ये गेल्या पन्नास वर्षापासून प्रकाश संश्लेषण क्रियेचा अभ्यास करणारे संशोधक पॉल लोच आणि पामेला पार्कस- लोच यांचे महत्त्वपूर्ण योगदान आहे.
जर्नल संदर्भ ः
Michelle A. Harris, Pamela S. Parkes-Loach, Joseph W. Springer, Jianbing Jiang, Elizabeth C. Martin, Pu Qian, Jieying Jiao, Dariusz M. Niedzwiedzki, Christine Kirmaier, John D. Olsen, David F. Bocian, Dewey Holten, C. Neil Hunter, Jonathan S. Lindsey, Paul A. Loach. Integration of multiple chromophores with native photosynthetic antennas to enhance solar energy capture and delivery. Chemical Science, 2013; DOI: 10.1039/C3SC51518D
----------------------------------------
फोटोओळ ः प्रकाशाच्या ग्रहणासाठी नैसर्गिक आणि कृत्रिम घटकांचा वापर करून प्रयोगशाळेमध्ये स्पंजासारखी रचना तयार केली आहे. त्यामुळे ऊर्जा निर्मितीच्या क्षेत्रामध्ये प्रचंड बदल होण्याची शक्यता आहे. (स्रोत ः हंटर, पीएआरसी)
कोणत्याही टिप्पण्‍या नाहीत:
टिप्पणी पोस्ट करा