दो टीयू/ई शोधकर्ताओं में से प्रत्येक को 2 मिलियन यूरो का ईआरसी कंसोलिडेटर अनुदान प्राप्त होता है
शोधकर्ता अपने अनुदान का उपयोग सामग्रियों और उनके गुणों के रहस्यों को जानने के लिए करेंगे।
टीयू/ई के शोधकर्ता शुक्सिया ताओ और निकोले कोसिनोव को यूरोपीय अनुसंधान परिषद (ईआरसी) से 2 मिलियन यूरो का ईआरसी कंसोलिडेटर अनुदान प्राप्त हुआ है। ताओ पेरोव्स्काइट्स के साथ सामग्रियों की चिरायता पर शोध करेगा, और कोसिनोव लचीले कार्बन-आधारित उत्प्रेरक में गोता लगाएगा। हमने उनसे टीयू/ई में अपने नए अनुसंधान क्षेत्र स्थापित करने की उनकी योजनाओं के बारे में बात की।
शुक्सिया ताओ एप्लाइड फिजिक्स और साइंस एजुकेशन विभाग में कम्प्यूटेशनल सामग्री भौतिकी की प्रोफेसर हैं, जहां वह पेरोव्स्काइट्स जैसे अर्धचालकों का अध्ययन करती हैं। सौर कोशिकाओं के लिए नवीन सामग्रियों पर शोध करते समय वह सामग्रियों के इस परिवार से बहुत अच्छी तरह परिचित हो गईं।
दर्पण छवियाँ
ताओ के शोध के दौरान, उन्होंने देखा कि कई सामग्रियों, दोनों कार्बनिक और अकार्बनिक, में चिरल गुण होते हैं। शुक्सिया ताओ बताते हैं: “चिरालिटी एक ऐसी संपत्ति को संदर्भित करती है जहां वस्तुएं एक-दूसरे की दर्पण छवियां होती हैं लेकिन हमारे बाएं और दाएं हाथों की तरह एक दूसरे पर आरोपित नहीं की जा सकती हैं। यह संपत्ति प्रकृति में सार्वभौमिक है, जो डीएनए को मोड़ने से लेकर उप-परमाणु कणों के घूमने तक हर चीज में दिखाई देती है। ”
“चिरल पेरोव्स्काइट अद्वितीय हैं क्योंकि वे कार्बनिक और अकार्बनिक प्रणालियों के बीच एक पुल के रूप में कार्य करते हैं। वे कार्बनिक चिरल अणुओं को एक अकार्बनिक जाली में शामिल कर सकते हैं, जो उत्कृष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुण प्रदान करता है। यह संयोजन अत्यधिक में चिरैलिटी के दिलचस्प गुणों का अध्ययन करने के लिए एक अद्वितीय मंच बनाता है नियंत्रित तरीके से,” ताओ कहते हैं।
“जब चिरल सिस्टम इलेक्ट्रॉन स्पिन के साथ बातचीत करते हैं, तो चिरल-प्रेरित स्पिन चयनात्मकता (सीआईएसएस) नामक एक घटना का परिणाम होता है। यह प्रभाव चिरल अणुओं को उनके स्पिन के आधार पर इलेक्ट्रॉनों को फ़िल्टर करने की अनुमति देता है। इलेक्ट्रॉन, छोटे चुंबक की तरह कार्य करते हुए, एक विशिष्ट हाथ के चिरल अणुओं को आकर्षित कर सकते हैं यदि उनकी स्पिनें संरेखित हों।”
“इन घटनाओं के महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं, जिनमें अधिक कुशल इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर सुरक्षित दवा डिजाइन तक शामिल हैं। शोधकर्ताओं ने हाल ही में प्रस्तावित किया है कि सीआईएसएस प्रभाव यह बता सकता है कि जैविक प्रणालियां स्वाभाविक रूप से चिरल क्यों हैं।”
चिरल सामग्रियों का एक एकीकृत सिद्धांत
वर्तमान मॉडल चिरल सामग्री व्यवहार की सटीक भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं। यही कारण है कि ताओ एकीकृत ढांचे में सटीक सैद्धांतिक मॉडल बनाने के लिए पेरोव्स्काइट्स का अध्ययन करेगा। इससे भौतिक विज्ञान और (जैव) रसायन विज्ञान दोनों में विभिन्न क्षेत्रों के वैज्ञानिकों को मात्रात्मक रूप से चिरल (क्वांटम) व्यवहार की भविष्यवाणी करने में मदद मिलेगी।
ताओ: “अगर हम पूरी तरह से समझ सकते हैं कि चिरायता पेरोव्स्काइट के व्यवहार को कैसे प्रभावित करती है, जो एक ऐसी सामग्री है जिसे हम अच्छी तरह से जानते हैं, तो हम इन अंतर्दृष्टि को कई अन्य सामग्रियों पर लागू कर सकते हैं। हमारा प्रारंभिक शोध, जो हमने दो साल पहले शुरू किया था, इंगित करता है कि हम हैं सही रास्ते पर।”
“चिरल पेरोव्स्काइट अविश्वसनीय रूप से बहुमुखी हैं। हम उनकी आयामीता और रासायनिक संरचनाओं को समायोजित करके, नई भौतिकी और कार्यात्मकताओं को अनलॉक करके चिरैलिटी और चार्ज ट्रांसफर को बढ़ा सकते हैं। परिणामस्वरूप, ये सामग्रियां बहुत आशाजनक हैं।”
“अभिनव ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के साथ-साथ चिरायता की हमारी समझ को दोबारा आकार देने के लिए। उनका संभावित प्रभाव नवीकरणीय ऊर्जा और दवा डिजाइन जैसे क्षेत्रों तक फैला हुआ है, और शायद, वे हमें जीवन की उत्पत्ति के रहस्य को सुलझाने के करीब भी ला सकते हैं।”
लचीले उत्प्रेरक
केमिकल इंजीनियरिंग और रसायन विज्ञान विभाग में आणविक विषम उत्प्रेरण के प्रोफेसर निकोले कोसिनोव भी सामग्रियों के व्यवहार से रोमांचित हैं।
उत्प्रेरक, उनके अध्ययन का विषय, वर्तमान में सभी वाणिज्यिक रासायनिक प्रसंस्करण में मौजूद हैं, जैसे कि रसायनों, ईंधन और प्लास्टिक में जीवाश्म सामग्री का प्रसंस्करण।
कोसिनोव बताते हैं: “मौजूदा उत्प्रेरक सामग्री और प्रक्रियाएं जीवाश्म फीडस्टॉक के लिए अत्यधिक अनुकूलित हैं। लेकिन, बायोमास और सीओ जैसे टिकाऊ कार्बन स्रोतों में संक्रमण के लिए2हमें नवीन उत्प्रेरकों की आवश्यकता है।”
संपीड़न के साथ उत्प्रेरक का व्यवहार बदलना
कोसिनोव: “स्थायी ऊर्जा संक्रमण के लिए कुशल उत्प्रेरक सामग्रियां आवश्यक हैं। हमें ऐसी सामग्रियों को डिजाइन करने के लिए प्रकृति से बहुत कुछ सीखना है, जहां जैव-उत्प्रेरक एंजाइम कई प्रतिक्रियाएं कर सकते हैं जिन्हें रसायनज्ञों के लिए अभी तक दोहराना लगभग असंभव है।”
“एंजाइम उच्च ज्यामितीय और रासायनिक परिशुद्धता के साथ प्रतिक्रिया के दौरान अभिकारकों और संक्रमण स्थितियों को गतिशील रूप से सीमित करके संचालित होते हैं। वर्तमान में, हम केवल अकार्बनिक उत्प्रेरक के साथ इन क्षमताओं की आंशिक रूप से नकल कर सकते हैं, लेकिन मेरा लक्ष्य अपने शोध के साथ उस अंतर को पाटना है।”
“मैं नरम और लचीले कार्बन-आधारित नैनोपोरस उत्प्रेरक पर गौर करूंगा, जिनके छिद्रों के आकार को केवल उन्हें संपीड़ित करके नियंत्रित किया जा सकता है। हमारे प्रारंभिक अध्ययन पहले से ही दिखाते हैं कि हम इन उत्प्रेरकों के छिद्रों के आकार को समायोजित करके उनके अंदर होने वाली उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं।”
“मास्टर के छात्र रोनाल्ड स्मिट्स, जो उन प्रारंभिक अध्ययनों पर मेरे साथ काम कर रहे थे, अनुवर्ती शोध के लिए पीएचडी शोधकर्ता के रूप में बने रहेंगे। इसके अतिरिक्त, मुझे उम्मीद है कि नए शोधकर्ता हमारे प्रायोगिक कार्यक्रम के लिए वसंत ऋतु में हमारे साथ जुड़ेंगे।”
“मैं यह देखकर रोमांचित हूं कि हम इन सामग्रियों से क्या सीख सकते हैं और हम भविष्य में रासायनिक प्रसंस्करण को बेहतर बनाने के लिए प्राप्त अंतर्दृष्टि का उपयोग कैसे कर सकते हैं।”
