নাইলন, পেইন্ট, আসবাবপত্রে পাওয়া নির্দিষ্ট ফোম এবং এমনকি ডিটারজেন্ট তৈরির সাথে যুক্ত শিল্প প্রক্রিয়া থেকে একটি নির্দিষ্ট বিষাক্ত রাসায়নিককে আলাদা করার জন্য প্রচুর শক্তি এবং ঝামেলার প্রয়োজন হয়। এখন ইউটি অস্টিন এবং ঝেজিয়াং বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীদের একটি দল এমন একটি সমাধানের উপর আঘাত করেছে যা অনেক বেশি শক্তি দক্ষ এবং ব্যবহারিক প্রমাণ করতে পারে। গবেষণাটি নেচার জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে।
কোম্পানিগুলি প্রায়শই সাইক্লোহেক্সেন নামক একটি রাসায়নিক পদার্থ ব্যবহার করে যা বিভিন্ন ধরণের উপাদান তৈরি করে, তবে সাইক্লোহেক্সেন সাধারণত বেনজিন নামক একই আকৃতির রাসায়নিক থেকে উত্পাদিত হয়, যা একটি কার্সিনোজেন। যখন রসায়নবিদরা সাইক্লোহেক্সেন তৈরি করেন, তখন তারা প্রায়ই একটি অতিরিক্ত, অবাঞ্ছিত পণ্য হিসাবে বিষাক্ত বেনজিন তৈরি করে এবং দুটিকে আলাদা করার প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত শক্তি-নিবিড়। গবেষকদের সমাধান একটি আণবিকভাবে বোনা ফ্যাব্রিক জড়িত যা একটি মিশ্রণে বেশিরভাগ বেনজিন ফিল্টার করতে পারে।
"অবিশ্বাস্য পরিমাণে শক্তি রাসায়নিক বিভাজনে যায়। এটি আধুনিক বিশ্বের অন্যতম শীর্ষ শক্তি ডুবে যায়," বলেছেন ইউটি রসায়নবিদ জোনাথন সেসলার, কাগজের সংশ্লিষ্ট লেখকদের একজন।
"এক অর্থে, আমরা মানবতার প্রাচীনতম প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি ব্যবহার করে দক্ষতার উন্নতির চ্যালেঞ্জ মোকাবেলা করছি: বয়ন। এটা অসাধারণ যে আণবিক স্তরে ইন্টারলেসিংয়ের একই নীতি কাজ করে।"
অনুরূপ ফুটন্ত পয়েন্ট বিচ্ছেদকে জটিল করে তোলে
রাসায়নিক উদ্ভিদ ঐতিহ্যগতভাবে একটি পাতন পদ্ধতি ব্যবহার করে বেনজিন থেকে সাইক্লোহেক্সেনকে পৃথক করে। বিভিন্ন রাসায়নিকের বিভিন্ন ফুটন্ত পয়েন্ট থাকে, তাই অনেক ক্ষেত্রে রসায়নবিদরা একটি মিশ্রণকে গরম করতে পারেন যতক্ষণ না অবাঞ্ছিত রাসায়নিকগুলি বাষ্প হয়ে যায়, প্রয়োজনীয়গুলিকে পিছনে ফেলে বা তার বিপরীতে।
যাইহোক, সাইক্লোহেক্সেন এবং বেনজিনের স্ফুটনাঙ্ক প্রায় একই এবং একসাথে বাষ্প হয়ে যাওয়ার প্রবণতা রয়েছে। এটি পাতন প্রক্রিয়াকে জটিল করে তোলে এবং সাধারণত সংযোজন যোগ করার প্রয়োজন হয়।
"এটি ঐতিহ্যগত পাতন-ভিত্তিক বেনজিন-সাইক্লোহেক্সেন বিচ্ছেদকে চ্যালেঞ্জিং এবং ব্যয়বহুল করে তোলে," সেসলার বলেছেন, আরপি ডোহার্টি, জুনিয়র-ওয়েল্চ রিজেন্টস চেয়ার রসায়নে।
আণবিক নেটওয়ার্কগুলি নিজেদেরকে একটি ফিল্টারে বুনছে
নতুন ফ্যাব্রিকটি চারটি আণবিক নেটওয়ার্ক দিয়ে তৈরি যা একে অপরের উপরে এবং নীচে একটি ইন্টারলকিং প্যাটার্ন সহ একটি স্তর তৈরি করতে বুনা হয়। উপাদানের একটি একক স্তর দুটি আকারে আসতে পারে: একটি যেখানে বিভিন্ন আণবিক নেটওয়ার্ক একে অপরকে ঘড়ির কাঁটার দিকে সর্পিল করে এবং একটি আয়নার মতো সংস্করণ যেখানে নেটওয়ার্কগুলি ঘড়ির কাঁটার বিপরীতে সর্পিল অতিক্রম করে। এই সম্পত্তি চিরালিটি বা "হস্তিত্ব" নামে পরিচিত। ফ্যাব্রিক তৈরি করতে, স্তরগুলি একে অপরের উপরে স্ট্যাক করা হয়, নিয়মিত অভিযোজন এবং মিরর-ইমেজ ওরিয়েন্টেশনের মধ্যে পর্যায়ক্রমে।
এটি একটি স্প্রিঞ্জি ফ্যাব্রিক তৈরি করে যা একটি ঘন ফিল্টার হিসাবে কাজ করতে পারে, সাইক্লোহেক্সেন থেকে প্রচুর পরিমাণে বেনজিন আলাদা করে। মাল্টিথ্রেড ফ্যাব্রিক রৈখিকভাবে বোনা কাপড়ের চেয়ে শক্তিশালী, যেখানে একক থ্রেড একটি স্তর তৈরি করতে বোনা হয়।
নতুন ফ্যাব্রিকটি স্ব-একত্রিত হয়, যার অর্থ হল আণবিক নেটওয়ার্কগুলি তাদের নিজস্ব ব্যবস্থা করে এবং আন্তঃসংযোগ করে।
"পুরো জিনিসটি অন্তর্নিহিত রসায়নের উপর ভিত্তি করে নিজেই একত্রিত হয়, যা বিশেষত দুর্দান্ত কারণ এটি এই নতুন উপকরণগুলিকে সহজ উপায়ে তৈরি করতে দেয়," সেসলার বলেছিলেন।
পুনরায় ব্যবহারযোগ্য ফ্যাব্রিক 97.9% বেনজিন শোষণ করে
ফ্যাব্রিকটিও পুনরায় ব্যবহারযোগ্য। বেনজিনযুক্ত মিশ্রণটি ফ্যাব্রিকের উপর ঢেলে দেওয়ার পরে, বিজ্ঞানীরা এটিকে গরম করতে পারেন, বেনজিনকে বাষ্পীভূত করতে পারেন এবং আবার ফ্যাব্রিকটি ব্যবহার করতে পারেন।
সেসলার এবং ঝেজিয়াং ইউনিভার্সিটির টিম প্রফেসর ফেইহে হুয়াং এবং গুয়াংফেং লির নেতৃত্বে 50% বেনজিন এবং 50% সাইক্লোহেক্সেন মিশ্রণে ঢেলে ফ্যাব্রিকটি পরীক্ষা করে। ফ্যাব্রিক 97.9% বেনজিন শোষণ করে। যে অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উচ্চ স্তরের বিচ্ছেদ প্রয়োজন, একাধিক পাস ব্যবহার করা যেতে পারে। তারা বাণিজ্যিক আগ্রহের অন্যান্য যৌগগুলিকে আলাদা করার জন্য ফ্যাব্রিকের ক্ষমতাও প্রদর্শন করেছে।
সেসলার বলেছেন যে ঝেজিয়াং ইউনিভার্সিটিতে, বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন কিভাবে বৃহত্তর, শিল্প স্কেলে ফ্যাব্রিক ব্যবহার করা যায়। যদিও এখনও একটি অর্থনৈতিক বিশ্লেষণ করা হয়নি, গবেষকরা বিশ্বাস করেন যে এটি রাসায়নিক শিল্পের আণবিক বিভাজনের জন্য যে পরিমাণ শক্তি ব্যবহার করে তা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে, যা পেইন্ট, নাইলন, পলিউরেথেন এবং অন্যান্য সাইক্লোহেক্সেন-ধারণকারী পণ্যগুলি তৈরি করে এমন শিল্পগুলির জন্য প্রধান প্রভাব সহ।
গবেষণার সহ-লেখকদের মধ্যে রয়েছেন প্রয়াত স্যার ফ্রেজার স্টডডার্ট, যিনি রসায়নে 2016 সালের নোবেল পুরস্কারের সহ-প্রাপক, যিনি অধ্যয়নটি সম্পূর্ণ হওয়ার আগেই মারা গিয়েছিলেন।
