নিউজওয়াইজ – অর্থনীতিকে সচল রাখতে কার্বন-ভিত্তিক জ্বালানির ক্রমবর্ধমান চাহিদা বাতাসে কার্বন ডাই অক্সাইডের (CO2) পরিমাণ ক্রমাগত বাড়িয়ে চলেছে। যদিও CO2 নির্গমন কমানোর প্রচেষ্টা চলছে, কিন্তু তা বায়ুমণ্ডলে ইতোমধ্যে থাকা এই গ্যাসের ক্ষতিকর প্রভাব কমাতে পারে না। তাই গবেষকরা বায়ুমণ্ডলীয় CO2-কে ফর্মিক অ্যাসিড (HCOOH) এবং মিথানলের মতো মূল্যবান পদার্থে রূপান্তরিত করে ব্যবহারের জন্য সৃজনশীল উপায় বের করেছেন। দৃশ্যমান আলোকে অনুঘটক হিসেবে ব্যবহার করে ফটোক্যাটালিস্টের সাহায্যে CO2-এর ফটোরিডাকশন এই ধরনের রূপান্তরের একটি জনপ্রিয় পদ্ধতি।
২০২৩ সালের ৮ই মে প্রকাশিত ‘আঙ্গেভান্ডটে কেমি’ (Angewandte Chemie)-এর আন্তর্জাতিক সংস্করণে প্রকাশিত সর্বশেষ যুগান্তকারী আবিষ্কারে, টোকিও ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির অধ্যাপক কাজুহিকো মায়েদা এবং তাঁর গবেষক দল উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি সাধন করেছেন। তাঁরা সফলভাবে একটি টিন (Sn) মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (MOF) তৈরি করেছেন যা কার্বন ডাই অক্সাইডের (CO2) নির্বাচনী আলোক-বিজারণকে ত্বরান্বিত করে। সম্প্রতি আবিষ্কৃত এই MOF-টির নাম দেওয়া হয়েছে KGF-10 এবং এর রাসায়নিক সংকেত হলো [SnII2(H3ttc)2.MeOH]n (H3ttc: ট্রাইথায়োসায়ানুরিক অ্যাসিড, MeOH: মিথানল)। দৃশ্যমান আলো ব্যবহার করে, KGF-10 কার্যকরভাবে CO2-কে ফরমিক অ্যাসিডে (HCOOH) রূপান্তরিত করে। অধ্যাপক মায়েদা ব্যাখ্যা করেন, “এখন পর্যন্ত, দুর্লভ এবং মূল্যবান ধাতুর উপর ভিত্তি করে CO2 বিজারণের জন্য অনেক অত্যন্ত কার্যকর আলোক-অনুঘটক তৈরি করা হয়েছে। তবে, বহুসংখ্যক ধাতু দ্বারা গঠিত একটি একক আণবিক এককে আলো-শোষণকারী এবং অনুঘটকীয় কার্যাবলী একীভূত করা এখনও একটি চ্যালেঞ্জ।” সুতরাং, এই দুটি বাধা অতিক্রম করার জন্য টিন (Sn) একটি আদর্শ উপাদান হিসেবে প্রমাণিত হয়েছে।”
MOF, যা ধাতু এবং জৈব পদার্থের সুবিধাগুলোকে একত্রিত করে, বিরল মৃত্তিকা ধাতু-ভিত্তিক প্রচলিত আলোক অনুঘটকের একটি পরিবেশবান্ধব বিকল্প হিসেবে বিবেচিত হচ্ছে। Sn, যা আলোক অনুঘটক প্রক্রিয়ায় অনুঘটক এবং আলোক শোষক—এই দ্বৈত ভূমিকার জন্য পরিচিত, MOF-ভিত্তিক আলোক অনুঘটকের জন্য একটি সম্ভাব্য কার্যকর বিকল্প হতে পারে। যদিও জিরকোনিয়াম, লোহা এবং সীসা দ্বারা গঠিত MOF নিয়ে ব্যাপকভাবে গবেষণা করা হয়েছে, Sn-ভিত্তিক MOF সম্পর্কে জ্ঞান এখনও সীমিত। আলোক অনুঘটক ক্ষেত্রে Sn-ভিত্তিক MOF-এর সম্ভাবনা এবং সম্ভাব্য প্রয়োগগুলো সম্পূর্ণরূপে অন্বেষণ করার জন্য আরও গবেষণা ও অধ্যয়নের প্রয়োজন রয়েছে।
টিন-ভিত্তিক MOF KGF-10 সংশ্লেষণ করার জন্য, গবেষকরা প্রাথমিক উপাদান হিসেবে H3ttc (ট্রাইথিওসায়ানুরিক অ্যাসিড), MeOH (মিথানল) এবং টিন ক্লোরাইড ব্যবহার করেছেন। তাঁরা ইলেকট্রন দাতা এবং হাইড্রোজেন উৎস হিসেবে 1,3-ডাইমিথাইল-2-ফিনাইল-2,3-ডাইহাইড্রো-1H-বেঞ্জো[d]ইমিডাজোল বেছে নিয়েছেন। সংশ্লেষণের পর, প্রাপ্ত KGF-10-কে বিভিন্ন বিশ্লেষণমূলক পদ্ধতির মাধ্যমে পরীক্ষা করা হয়। এই পরীক্ষাগুলো থেকে দেখা যায় যে, উপাদানটির একটি মাঝারি CO2 শোষণ ক্ষমতা রয়েছে, যার ব্যান্ড গ্যাপ 2.5 eV এবং দৃশ্যমান তরঙ্গদৈর্ঘ্যের পরিসরে কার্যকর শোষণ ক্ষমতা বিদ্যমান।
নতুন উপাদানটির ভৌত ও রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে জ্ঞানকে কাজে লাগিয়ে বিজ্ঞানীরা দৃশ্যমান আলোর মাধ্যমে কার্বন ডাই অক্সাইডের বিজারণকে অনুঘটক হিসেবে ব্যবহার করেছেন। উল্লেখযোগ্যভাবে, গবেষকরা দেখেছেন যে KGF-10 কোনো সহায়ক ফটোসেনসিটাইজার বা অনুঘটক ছাড়াই ৯৯% পর্যন্ত সিলেক্টিভিটি সহ CO2-কে ফরমেট (HCOO-) এ রূপান্তর করতে সক্ষম। এছাড়াও, KGF-10 অভূতপূর্ব উচ্চ অ্যাপারেন্ট কোয়ান্টাম ইল্ড প্রদর্শন করেছে – যা ফোটন ব্যবহারের দক্ষতার একটি পরিমাপ – এবং ৪০০ nm-এ এর মান ৯.৮% এ পৌঁছেছে। বিশেষভাবে উল্লেখ্য, ফটোক্যাটালিটিক বিক্রিয়ার সময় করা কাঠামোগত বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে বিজারণ প্রক্রিয়ায় সহায়তা করার জন্য KGF-10-এর একটি কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটে।
এই যুগান্তকারী গবেষণাটি দৃশ্যমান আলোর মাধ্যমে CO2-কে ফরমেটে বিজারিত করার জন্য একটি একমুখী অনুঘটক হিসেবে মূল্যবান ধাতু ছাড়াই একটি উচ্চ কার্যক্ষমতাসম্পন্ন টিন-ভিত্তিক আলোক-অনুঘটক KGF-10 উপস্থাপন করে। এই গবেষণায় প্রদর্শিত KGF-10-এর অসাধারণ বৈশিষ্ট্যগুলো সৌর CO2 বিজারণ সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে আলোক-অনুঘটক হিসেবে এর ব্যবহারে বৈপ্লবিক পরিবর্তন আনতে পারে। অধ্যাপক মায়েদা উপসংহারে বলেন: “আমাদের ফলাফল ইঙ্গিত দেয় যে, MOF-গুলো পৃথিবীতে প্রাপ্ত অ-বিষাক্ত, সাশ্রয়ী এবং প্রচুর পরিমাণে সহজলভ্য ধাতু, যা প্রায়শই দুর্লভ আণবিক ধাতব জটিল যৌগ, ব্যবহারের মাধ্যমে উন্নততর আলোক-অনুঘটকীয় ক্ষমতা বিকাশের জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম হিসেবে কাজ করতে পারে।” এই আবিষ্কার আলোক-অনুঘটন ক্ষেত্রে নতুন সম্ভাবনার দিগন্ত উন্মোচন করে এবং পৃথিবীর সম্পদের টেকসই ও কার্যকর ব্যবহারের পথ প্রশস্ত করে।
নিউজওয়াইজ সাংবাদিকদের ব্রেকিং নিউজ পাওয়ার সুযোগ করে দেয় এবং বিশ্ববিদ্যালয়, প্রতিষ্ঠান ও সাংবাদিকদের তাদের দর্শকদের কাছে ব্রেকিং নিউজ বিতরণের জন্য একটি প্ল্যাটফর্ম প্রদান করে।