কানাজাওয়া, জাপান, ৮ জুন, ২০২৩ /পিআরনিউজওয়্যার/ — কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা জানিয়েছেন, কীভাবে টিন ডাইসালফাইডের একটি অতি-পাতলা স্তর ব্যবহার করে কার্বন ডাইঅক্সাইডের রাসায়নিক বিজারণকে ত্বরান্বিত করা যায়, যা একটি কার্বন-নিরপেক্ষ সমাজ গড়ার লক্ষ্যে সহায়ক হবে।
শিল্প প্রক্রিয়া থেকে নির্গত কার্বন ডাই অক্সাইড (CO2) পুনর্ব্যবহার করা মানবজাতির একটি টেকসই, কার্বন-নিরপেক্ষ সমাজ গড়ার জরুরি প্রচেষ্টার জন্য অপরিহার্য। এই কারণে, এমন ইলেকট্রোক্যাটালিস্ট যা দক্ষতার সাথে CO2-কে অন্যান্য কম ক্ষতিকর রাসায়নিক পণ্যে রূপান্তর করতে পারে, তা বর্তমানে ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হচ্ছে। দ্বি-মাত্রিক (2D) মেটাল ডাইক্যালকোজেনাইড নামে পরিচিত এক শ্রেণীর পদার্থ CO2 রূপান্তরের জন্য ইলেকট্রোক্যাটালিস্ট হিসেবে বিবেচিত, কিন্তু এই পদার্থগুলো প্রায়শই প্রতিযোগী বিক্রিয়াকেও উৎসাহিত করে, যা এদের কার্যকারিতা কমিয়ে দেয়। কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ন্যানোবায়োলজি সায়েন্স ইনস্টিটিউটের (WPI-NanoLSI) ইয়াসুফুমি তাকাহাশি এবং তার সহকর্মীরা এমন একটি দ্বি-মাত্রিক মেটাল ডাইক্যালকোজেনাইড শনাক্ত করেছেন যা কার্যকরভাবে CO2-কে ফর্মিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত করতে পারে, যা কেবল প্রাকৃতিক উৎস থেকেই নয়, রাসায়নিক সংশ্লেষণের একটি মধ্যবর্তী ধাপের উৎপাদ।
তাকাহাশি ও তাঁর সহকর্মীরা দ্বি-মাত্রিক ডাইসালফাইড (MoS2) এবং টিন ডাইসালফাইড (SnS2)-এর অনুঘটকীয় সক্রিয়তার তুলনা করেছেন। উভয়ই দ্বি-মাত্রিক ধাতব ডাইক্যালকোজেনাইড, যার মধ্যে পরেরটি বিশেষভাবে আগ্রহের বিষয়, কারণ বিশুদ্ধ টিন ফর্মিক অ্যাসিড উৎপাদনের জন্য একটি অনুঘটক হিসেবে পরিচিত। এই যৌগগুলির তড়িৎ-রাসায়নিক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে, MoS2 ব্যবহার করে CO2 রূপান্তরের পরিবর্তে হাইড্রোজেন বিবর্তন বিক্রিয়া (HER) ত্বরান্বিত হয়। HER বলতে এমন একটি বিক্রিয়াকে বোঝায় যা হাইড্রোজেন উৎপাদন করে, যা হাইড্রোজেন জ্বালানি উৎপাদনের ক্ষেত্রে উপযোগী, কিন্তু CO2 বিজারণের ক্ষেত্রে এটি একটি অনাকাঙ্ক্ষিত প্রতিযোগী প্রক্রিয়া। অন্যদিকে, SnS2 ভালো CO2 বিজারণ সক্রিয়তা দেখিয়েছে এবং HER-কে বাধা দিয়েছে। গবেষকরা স্থূল SnS2 গুঁড়োরও তড়িৎ-রাসায়নিক পরিমাপ নিয়েছেন এবং দেখেছেন যে এটি CO2-এর অনুঘটকীয় বিজারণে কম সক্রিয় ছিল।
SnS2-তে অনুঘটকীয়ভাবে সক্রিয় স্থানগুলো কোথায় অবস্থিত এবং কেন একটি দ্বি-মাত্রিক (2D) উপাদান একটি স্থূল (bulk) যৌগের চেয়ে ভালো কাজ করে, তা বোঝার জন্য বিজ্ঞানীরা স্ক্যানিং সেল ইলেকট্রোকেমিক্যাল মাইক্রোস্কোপি (SECCM) নামক একটি কৌশল ব্যবহার করেছেন। SECCM একটি ন্যানোপাইপেট হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যা নমুনার পৃষ্ঠীয় বিক্রিয়ার প্রতি সংবেদনশীল প্রোবগুলোর জন্য একটি ন্যানোস্কেল মেনিস্কাস-আকৃতির ইলেকট্রোকেমিক্যাল সেল তৈরি করে। পরিমাপ থেকে দেখা গেছে যে, SnS2 শিটের সম্পূর্ণ পৃষ্ঠই অনুঘটকীয়ভাবে সক্রিয় ছিল, শুধু এর কাঠামোর "প্ল্যাটফর্ম" বা "প্রান্ত" অংশগুলোই নয়। এটি আরও ব্যাখ্যা করে যে কেন স্থূল SnS2-এর তুলনায় দ্বি-মাত্রিক (2D) SnS2-এর সক্রিয়তা বেশি।
গণনা সংঘটিত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলো সম্পর্কে আরও গভীর অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। বিশেষত, যখন অনুঘটক হিসেবে দ্বি-মাত্রিক SnS2 ব্যবহৃত হয়, তখন ফর্মিক অ্যাসিডের গঠনকে একটি শক্তিগতভাবে অনুকূল বিক্রিয়া পথ হিসেবে চিহ্নিত করা হয়েছে।
তাকাহাশি ও তাঁর সহকর্মীদের এই গবেষণালব্ধ ফলাফল তড়িৎরাসায়নিক কার্বন ডাইঅক্সাইড বিজারণ প্রয়োগে দ্বি-মাত্রিক তড়িৎঅনুঘটকের ব্যবহারের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। বিজ্ঞানীরা উল্লেখ করেছেন: “এই ফলাফলগুলো কার্বন ডাইঅক্সাইডের তড়িৎরাসায়নিক বিজারণের মাধ্যমে কোনো পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া ছাড়াই হাইড্রোকার্বন, অ্যালকোহল, ফ্যাটি অ্যাসিড এবং অ্যালকিন উৎপাদনের জন্য একটি দ্বি-মাত্রিক মেটাল ডাইক্যালকোজেনাইড তড়িৎঅনুঘটন কৌশলের উন্নততর উপলব্ধি ও বিকাশে সহায়তা করবে।”
ধাতব ডাইক্যালকোজেনাইডের দ্বি-মাত্রিক (2D) স্তর (বা মনোলেয়ার) হলো MX2 ধরনের পদার্থ, যেখানে M হলো একটি ধাতব পরমাণু, যেমন মলিবডেনাম (Mo) বা টিন (Sn), এবং X হলো একটি ক্যালকোজেন পরমাণু, যেমন সালফার (C)। এর গঠনকে এভাবে প্রকাশ করা যায় যে, M পরমাণুর একটি স্তরের উপরে X পরমাণুর একটি স্তর থাকে, এবং এই M পরমাণুর স্তরটি আবার X পরমাণুর একটি স্তরের উপরে অবস্থিত। দ্বি-মাত্রিক ধাতব ডাইক্যালকোজেনাইড তথাকথিত দ্বি-মাত্রিক পদার্থের একটি শ্রেণীর অন্তর্গত (যার মধ্যে গ্রাফিনও অন্তর্ভুক্ত), যার অর্থ হলো এগুলো পাতলা। 2D পদার্থগুলোর ভৌত বৈশিষ্ট্য প্রায়শই তাদের স্থূল (3D) প্রতিরূপের চেয়ে ভিন্ন হয়।
হাইড্রোজেন ইভোলিউশন রিঅ্যাকশন (HER), যা হাইড্রোজেন উৎপাদনকারী একটি রাসায়নিক প্রক্রিয়া, তাতে দ্বি-মাত্রিক মেটাল ডাইক্যালকোজেনাইডসমূহের তড়িৎ-অনুঘটকীয় সক্রিয়তা নিয়ে গবেষণা করা হয়েছে। কিন্তু এখন, কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ইয়াসুফুমি তাকাহাশি এবং তাঁর সহকর্মীরা আবিষ্কার করেছেন যে দ্বি-মাত্রিক মেটাল ডাইক্যালকোজেনাইড SnS2 কোনো HER অনুঘটকীয় সক্রিয়তা প্রদর্শন করে না; এই গবেষণার কৌশলগত প্রেক্ষাপটে এটি একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য।
ইউসুকে কাওয়াবে, ইয়োশিকাজু ইতো, ইউটা হোরি, সুরেশ কুকুনুরি, ফুমিয়া শিওকাওয়া, তোমোহিকো নিশিউচি, স্যামুয়েল চোন, কোসুকে কাতাগিরি, জেইউ শি, চিকাই লি, ইয়াসুতেরু শিগেতা এবং ইয়াসুফুমি তাকাহাশি। CO2, ACS XX, XXX–XXX (2023) এর ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল স্থানান্তরের জন্য প্লেট 1T/1H-SnS2।
শিরোনাম: কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গমন কমাতে SnS2 শিটের অনুঘটকীয় কার্যকলাপ অধ্যয়নের জন্য কোষের তড়িৎ-রাসায়নিক অণুবীক্ষণ যন্ত্রের সাহায্যে স্ক্যানিং পরীক্ষা।
বিশ্বের শীর্ষস্থানীয় আন্তর্জাতিক গবেষণা কেন্দ্র MEXT-এর একটি কর্মসূচির অংশ হিসেবে ২০১৭ সালে কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ন্যানোবায়োলজিক্যাল ইনস্টিটিউট (ন্যানোএলএসআই) প্রতিষ্ঠিত হয়। এই কর্মসূচির লক্ষ্য হলো একটি বিশ্বমানের গবেষণা কেন্দ্র তৈরি করা। বায়োলজিক্যাল স্ক্যানিং প্রোব মাইক্রোস্কোপির সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জ্ঞানকে একত্রিত করে, ন্যানোএলএসআই রোগব্যাধির মতো জীবন-ঘটনা নিয়ন্ত্রণকারী প্রক্রিয়াগুলো সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি লাভের জন্য জৈব-অণুর সরাসরি চিত্রায়ন, বিশ্লেষণ এবং ম্যানিপুলেশনের উদ্দেশ্যে “ন্যানোএন্ডোস্কোপি প্রযুক্তি” প্রতিষ্ঠা করেছে।
জাপান সাগরের উপকূলবর্তী একটি অগ্রণী সাধারণ শিক্ষা বিশ্ববিদ্যালয় হিসেবে, কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয় ১৯৪৯ সালে প্রতিষ্ঠার পর থেকে জাপানের উচ্চশিক্ষা ও প্রাতিষ্ঠানিক গবেষণায় ব্যাপক অবদান রেখেছে। এই বিশ্ববিদ্যালয়ে তিনটি কলেজ এবং ১৭টি স্কুল রয়েছে, যেখানে চিকিৎসা, কম্পিউটার বিজ্ঞান এবং মানবিক বিদ্যার মতো বিভিন্ন বিষয়ে পাঠদান করা হয়।
বিশ্ববিদ্যালয়টি জাপান সাগরের উপকূলে অবস্থিত, ইতিহাস ও সংস্কৃতির জন্য বিখ্যাত কানাজাওয়া শহরে অবস্থিত। সামন্ত যুগ (১৫৯৮-১৮৬৭) থেকে কানাজাওয়া একটি প্রভাবশালী বুদ্ধিবৃত্তিক মর্যাদা ভোগ করে আসছে। কানাজাওয়া বিশ্ববিদ্যালয় কাকুমা এবং তাকরামচি নামে দুটি প্রধান ক্যাম্পাসে বিভক্ত এবং এখানে প্রায় ১০,২০০ শিক্ষার্থী রয়েছে, যাদের মধ্যে ৬০০ জন আন্তর্জাতিক শিক্ষার্থী।
মূল বিষয়বস্তু দেখুন: https://www.prnewswire.com/news-releases/kanazawa-university-research-enhancing-carbon-dioxide-reduction-301846809.html