कीमोसिंथेसिस (नैनोटेक्नोलॉजी)
आणविक नैनोटेक्नोलॉजी में, कीमोसिंथेसिस (chemosynthesis) कोई भी रासायनिक संश्लेषण है जहाँ प्रतिक्रियाएं यादृच्छिक तापीय गति के कारण होती हैं, एक ऐसा वर्ग जिसमें आधुनिक सिंथेटिक रसायन विज्ञान का लगभग पूरा हिस्सा शामिल है। रासायनिक इंजीनियरिंग की मानव-निर्मित प्रक्रियाओं को तदनुसार उपरोक्त प्राकृतिक घटनाओं की बायोमिमिक्री के रूप में दर्शाया गया है, और गैर-प्रकाश संश्लेषक श्रृंखलाओं का पूरा वर्ग जिसके द्वारा जटिल अणुओं का निर्माण किया जाता है, उसे कीमो- के रूप में वर्णित किया गया है।
कीमोसिंथेसिस को अनुसंधान के कई अलग-अलग क्षेत्रों में लागू किया जा सकता है, जिसमें अणुओं की स्थितिजन्य असेंबली (positional assembly) शामिल है। यह वह जगह है जहाँ अणुओं को आणविक निर्माण ब्लॉकों का उपयोग करके कीमोसिंथेसिस के विशिष्ट प्रकारों को करने के लिए कुछ स्थितियों में इकट्ठा किया जाता है। इस मामले में संश्लेषण सबसे कुशलता से आणविक निर्माण ब्लॉकों के उपयोग के माध्यम से किया जाता है जिसमें लिंकेज की एक छोटी मात्रा होती है। तनावमुक्त (Unstrained) अणुओं को भी प्राथमिकता दी जाती है, जो तब होता है जब अणु न्यूनतम बाहरी तनाव से गुजरते हैं, जिससे अणु की आंतरिक ऊर्जा कम हो जाती है। संश्लेषण के दो मुख्य प्रकार हैं: योगात्मक (additive) और घटाव (subtractive)। योगात्मक संश्लेषण में संरचना शून्य से शुरू होती है, और फिर धीरे-धीरे आणविक निर्माण ब्लॉक जोड़े जाते हैं जब तक कि आवश्यक संरचना नहीं बन जाती। घटाव संश्लेषण में वे एक बड़े अणु से शुरू करते हैं और एक-एक करके निर्माण ब्लॉकों को हटाते हैं जब तक कि संरचना प्राप्त नहीं हो जाती।[1]
इंजीनियरिंग के इस रूप की तुलना फिर मैकेनोसिंथेसिस से की जाती है, जो एक काल्पनिक प्रक्रिया है जहाँ व्यक्तिगत अणुओं को मानव विनिर्देशों के अनुसार प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए यांत्रिक रूप से हेरफेर किया जाता है। चूंकि प्रकाश संश्लेषण और अन्य प्राकृतिक प्रक्रियाएं RNA में निहित और DNA रूप में दीर्घकालिक रूप से संग्रहीत विनिर्देशों के लिए अत्यंत जटिल अणु बनाती हैं, आणविक इंजीनियरिंग के समर्थकों का दावा है कि एक कृत्रिम प्रक्रिया भी दीर्घकालिक भंडारण, अल्पकालिक भंडारण, कोशिका के समान एंजाइम-जैसी प्रतिलिपि तंत्र की एक श्रृंखला का फायदा उठा सकती है, और अंततः जटिल अणुओं का उत्पादन कर सकती है जिन्हें प्रोटीन होने की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, शीट डायमंड या कार्बन नैनोट्यूब का उत्पादन गैर-जैविक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा किया जा सकता है जिसे जीव विज्ञान के मूल मॉडल का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है।
कीमोसिंथेसिस शब्द का उपयोग इस दृष्टिकोण को पुष्ट करता है कि यह यह बताकर संभव है कि जटिल प्रोटीन, मोलस्क और क्रस्टेशियंस के खनिज गोले आदि बनाने के कई वैकल्पिक साधन स्वाभाविक रूप से विकसित हुए हैं, जिनमें से सभी प्रकाश संश्लेषण और क्लोरोफिल के माध्यम से सूर्य से खाद्य श्रृंखला पर निर्भर नहीं हैं।[2] चूंकि जटिल अणुओं को बनाने के लिए इस तरह का एक से अधिक मार्ग मौजूद है, यहां तक कि मछली के लिए खाने योग्य प्रोटीन जैसे अत्यंत विशिष्ट अणु भी, इसलिए मनुष्यों द्वारा पूरी तरह से नया मार्ग डिजाइन करने की संभावना को (इन समर्थकों द्वारा) लंबे समय में लगभग निश्चित माना जाता है, और एक पीढ़ी के भीतर संभव माना जाता है।
आधुनिक अनुप्रयोग
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नैनोस्केल कीमोसिंथेसिस की कई विधियाँ विकसित की गई हैं, जिनमें से एक सामान्य प्रकार केमिकल बाथ डिपोजिशन (CBD) है। यह प्रक्रिया विभिन्न सामग्रियों की पतली फिल्म परतों के बड़े पैमाने पर संश्लेषण को सक्षम बनाती है, और लेड(II) सल्फाइड (PbS) फिल्मों के कुशल निर्माण के माध्यम से ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ऐसी फिल्में प्रदान करने में विशेष रूप से उपयोगी रही है। इन फिल्मों का CBD संश्लेषण लागत प्रभावी और सटीक असेंबली दोनों की अनुमति देता है, जिसमें नैनोमटेरियल के अनाज के प्रकार और आकार के साथ-साथ ऑप्टिकल गुण आसपास के बाथ के गुणों द्वारा निर्धारित होते हैं। इस प्रकार, नैनोस्केल कीमोसिंथेसिस की इस विधि को अक्सर तब लागू किया जाता है जब इन गुणों की आवश्यकता होती है, और समायोज्य गुणों के कारण न केवल लेड सल्फाइड के लिए, बल्कि नैनोमटेरियल की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयोग किया जा सकता है।[3]
जैसा कि पहले बताया गया है, केमिकल बाथ डिपोजिशन का उपयोग कम लागत पर नैनोफिल्म परतों के बड़े जमाव के संश्लेषण की अनुमति देता है, जो कैडमियम सल्फाइड के बड़े पैमाने पर उत्पादन में महत्वपूर्ण है। रासायनिक जमाव के माध्यम से CdS के संश्लेषण से जुड़ी कम लागत ने CdS नैनोकणों को सेमीकंडक्टर सेंसिटाइज्ड सोलर सेल पर लागू होते देखा है, जो CdS नैनोकणों के साथ उपचारित होने पर, बैंड गैप ऊर्जा में कमी के माध्यम से अपनी सेमीकंडक्टर सामग्रियों में बेहतर प्रदर्शन देखते हैं।[4] विशेष रूप से रासायनिक जमाव का उपयोग CdS के क्रिस्टलाइट ओरिएंटेशन को अधिक अनुकूल होने की अनुमति देता है, हालांकि यह प्रक्रिया काफी समय लेने वाली है। 2010 में S.A. Vanalakar द्वारा किए गए शोध के परिणामस्वरूप 139 एनएम की मोटाई वाली कैडमियम सल्फाइड नैनोकण फिल्म का सफल उत्पादन हुआ, हालांकि यह केवल तभी हुआ जब लागू फिल्मों को 300 मिनट के लिए जमा होने दिया गया। जैसे-जैसे फिल्म के लिए जमाव का समय बढ़ाया गया, न केवल फिल्म की मोटाई बढ़ती गई, बल्कि परिणामी फिल्म का बैंड गैप भी कम हो गया।
संदर्भ
- ↑ (2000). "Molecular building blocks and development strategies for molecular nanotechnology". Nanotechnology. 11 (2) 89–99. doi:10.1088/0957-4484/11/2/309.
- ↑ (1985-08-23). "Geomicrobiology of Deep-Sea Hydrothermal Vents". Science. 229 (4715) 717–725. doi:10.1126/science.229.4715.717.
- ↑ (2011). "Facile and low cost chemosynthesis of nanostructured PBS with tunable optical properties". Applied Surface Science. 258 (5) 1869–1875. doi:10.1016/j.apsusc.2011.10.069.
- ↑ Vanalakar, S.A. "Quantum Size Effects in Chemosynthesized Nanostructured CdS Thin Films." Digest Journal of Nanomaterials and Biostructures.
स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Chemosynthesis (nanotechnology)” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Chemosynthesis_(nanotechnology) यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।
