Sorry, you need to enable JavaScript to visit this website.

हव्या असलेल्या सुरकुत्या

Read time: एक मिनट
छायाचित्र :फ्लूईड ऍण्ड क्रिस्टलाईन फेजेस् ऑफ कोलऑइडल मेंम्ब्रेन्स. (द्वारा नेचर कम्यूनिकेशन्स)

निसर्गात पाने आणि पाकळ्यांसारखे अनेक पातळ लवचिक पृष्ठभाग दिसतात. जेव्हा त्यांचा आकार वाढत जातो तेव्हा ते संपूर्णपणे सपाट राहत नाही, त्यांवर सुरकुत्या येतात आणि आकारात विरूपता दिसते. ह्याचे कारण पान किंवा पाकळीचा  पृष्ठभाग सुरकुतलेला करण्यापेक्षा गुळगुळीत करण्यासाठी अधिक ऊर्जेची आवश्यकता असते. वाहनांना लागणारे धातूचे पत्रे किंवा तत्सम वस्तूंमध्ये सुरकत्या, दुमडणे किंवा आकारातील विरूपता अवांच्छनीय असते, पण असे निदर्शनास आले आहे की ही वैशिष्ट्ये असलेली सामग्रीचा काही विशिष्ट ठिकाणी उपयोग असते. भारतीय विज्ञान संस्था, भारतीय तंत्रज्ञान संस्था आणि रामन संशोधन संस्था ह्यातील संशोधकांनी सामग्रीचा आकार कसा बदलतो, आणि त्या प्रक्रियेवर नियंत्रण करून विशिष्ट गुणधर्म असलेली सामग्री कशी निर्माण करता येते हे 'नेचर कम्युनिकेशन्स' ह्या नियतकालिकात प्रकाशित केलेल्या एका अभ्यासात मांडले आहे.

आपोआप एकत्र येऊन 'एकस्तर' निर्माण करणारे दंडाच्या आकाराचे विषाणू संशोधकांनी वापरले. एकस्तर म्हणजे एक एकक जाडीचे (ह्या अभ्यासासाठी १ मायक्रॉन) पातळ पत्रक असते. सुरूवातीला हे दंड एकस्तरात कुठेही फिरू शकतात ज्यामुळे 'कलिल पटल' निर्माण होते. तापमान कमी करत गेले की एक स्फटिकी रचना निर्माण होत पटलाचे घनरूप व्हायला लागते. पण निर्माण झालेला पृष्ठभाग सपाट आणि गुळगुळीत होण्याऐवजी एकस्तराचा खडबडीत, वक्राकृती पृष्ठभाग निर्माण होतो. मूलभूत एकक (ह्या अभ्यासासाठी विषाणू) हस्तरूप (कायरल) असले की असे घडते. एखादी वस्तू हस्तरूप असते म्हणजे ती वस्तू आणि त्याचे प्रतिबिंब एकमेकांवर अधिव्यापित होत नाही; उदाहरणार्थ, आपले हात- आरशासमोर हात धरले की डावा आणि उजवा वेगळा ओळखता येतो.

हा प्रायोगिक अभ्यास करणार्‍या गटाच्या प्रमुख, भारतीय विज्ञान संस्थेच्या डॉ. प्रेरणा शर्मा म्हणतात, "आमचे काम अगदी मूलभूत पातळीचे आहे. संरेखित नॅनोरॉडचे एकस्तर निर्माण करण्यासाठी लागणार्‍या जुळवणी तत्वांवर आम्ही संशोधन केले आहे." भारतीय तंत्रज्ञान संस्थेच्या डॉ. अनिर्बान सेन ह्यांच्या मार्गदर्शनाखाली एका गटाने सैद्धांतिक प्रतिरूप निर्माण केले. डॉ. शर्मा ह्यांच्या गटाच्या निष्कर्षांचे विश्लेषण करण्यासाठी हे प्रतिरूप वापरले गेले.

विशेष म्हणजे संशोधकांना असे लक्षात आले की स्फटिकीकरण होऊन निर्माण झालेल्या पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा आणि वक्राचे प्रमाण नियंत्रित करता येते. किती ठिकाणी केंद्रकीयन (म्हणजे ज्या ठिकाणी कलिल पटलाचे घनरूप निर्माण होणे सुरू होते) होते ह्यावर या दोन गोष्टी अवलंबून असतात. डॉ. शर्मा म्हणतात, "किती ठिकाणी केंद्रकीयन होईल यावर आम्ही थेट नियंत्रण करू शकत नाही. पण कलिल पटलाचा आकार मोठा असला की अधिक ठिकाणी केंद्रकीयन होते. केंद्रकीयन स्थाने नियंत्रित करण्यासाठी दुसरा उपाय म्हणजे अतिशीतन करण्याचे प्रमाण बदलणे, म्हणजे, स्फटिकीकरण तापमानापेक्षा द्रवरूप पटल किती थंड केले जातात हे बदलणे".

प्रयोगाचे निकाल समजून त्याचे विश्लेषण करण्यासाठी डॉ. सेन ह्यांच्या गटाने संगणकावर ह्या प्रणालीचे प्रतिरूप तयार केले. एका स्तरावर असलेल्या दंडाच्या आकाराच्या रेणूंचे एक द्विमितीय प्रतिरूप त्यांनी निर्माण केले आणि रेणूंमध्ये अन्योन्य क्रिया होऊ दिली. त्यांना असे लक्षात आले की दंडांची एकरूप व्यवस्था अस्थिर असते. डॉ. शर्मा ह्यांच्या गटाने जे निष्कर्ष काढले होते त्याचे स्पष्टीकरण हे प्रतिरूप वापरुन देता आले. डॉ. सेन म्हणतात, "पटलाचे घनरूप होताना संरचनेत निर्माण होणारे विशिष्ट आकृतिबंध आम्ही संगणकावर पण निर्माण करू शकलो".

सामग्रीचे द्रवरूपातून स्फटिकीकरण कसे होते ह्याच्या अभ्यासासाठी वरील संशोधन महत्त्वाचे आहे. त्याचबरोबर नॅनोरॉडचे (नॅनोतंत्रज्ञानात वापरल्या जाणार्‍या रेणुच्या आकाराच्या अतिसूक्ष्म वस्तू) विशिष्ट गुणधर्म असलेले थर निर्माण करण्यासाठी ह्याचा उपयोग होऊ शकतो. डॉ. शर्मा ह्यांच्या मते, "सौर-सेल आणि एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड) सारख्या उपकरणांमध्ये नॅनोरॉडच्या रचना खूप लोकप्रिय आहेत आणि म्हणून ह्या क्षेत्रात आमच्या कामाचा अप्रत्यक्षपणे प्रभाव पडेल, पण सौर-सेलवर आमच्या कामाचा प्रत्यक्ष प्रभाव पडणार नाही."