রাসায়নিক বিক্রিয়া আমাদের চারপাশে সব সময়ই ঘটছে—একটু ভাবলেই তা স্পষ্ট, কিন্তু আমরা ক'জন গাড়ি চালু করার সময়, ডিম সেদ্ধ করার সময় বা বাগানে সার দেওয়ার সময় এই বিক্রিয়াগুলো করি?
রাসায়নিক অনুঘটন বিশেষজ্ঞ রিচার্ড কং রাসায়নিক বিক্রিয়া নিয়ে ভাবছেন। তাঁর ভাষায়, একজন “পেশাদার সমন্বয়কারী” হিসেবে তিনি যে কাজ করেন, তাতে তিনি কেবল স্বতঃস্ফূর্তভাবে উদ্ভূত প্রতিক্রিয়ার প্রতিই আগ্রহী নন, বরং নতুন প্রতিক্রিয়া শনাক্ত করার ব্যাপারেও আগ্রহী।
কলা ও বিজ্ঞান মহাবিদ্যালয়ে রসায়ন ও রাসায়নিক জীববিজ্ঞানের ক্লারম্যান ফেলো হিসেবে কং এমন অনুঘটক উদ্ভাবনের জন্য কাজ করেন যা রাসায়নিক বিক্রিয়াকে কাঙ্ক্ষিত ফলাফলে চালিত করে এবং নিরাপদ ও এমনকি মূল্য সংযোজিত পণ্য তৈরি করে, যার মধ্যে এমন কিছুও রয়েছে যা মানুষের স্বাস্থ্যের উপর ইতিবাচক প্রভাব ফেলতে পারে। বুধবার।
গাড়ি জীবাশ্ম জ্বালানি পোড়ানোর ফলে যে কার্বন ডাই অক্সাইড নির্গত হয়, সে প্রসঙ্গে কং বলেন, “উল্লেখযোগ্য পরিমাণ রাসায়নিক বিক্রিয়া কোনো সাহায্য ছাড়াই ঘটে থাকে। কিন্তু আরও জটিল রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলো স্বয়ংক্রিয়ভাবে ঘটে না। এখানেই রাসায়নিক অনুঘটনের ভূমিকা শুরু হয়।”
কং এবং তাঁর সহকর্মীরা কাঙ্ক্ষিত বিক্রিয়াগুলোকে নিয়ন্ত্রণ করার জন্য অনুঘটক তৈরি করেছিলেন। উদাহরণস্বরূপ, সঠিক অনুঘটক নির্বাচন করে এবং বিক্রিয়ার শর্তাবলী নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে কার্বন ডাইঅক্সাইডকে ফরমিক অ্যাসিড, মিথানল বা ফরমালডিহাইডে রূপান্তরিত করা যায়।
রসায়ন ও রাসায়নিক জীববিজ্ঞান (এএন্ডএস)-এর অধ্যাপক এবং কং-এর সঞ্চালক কাইল ল্যাঙ্কাস্টারের মতে, কং-এর পদ্ধতিটি ল্যাঙ্কাস্টারের গবেষণাগারের “আবিষ্কার-চালিত” পদ্ধতির সাথে ভালোভাবে খাপ খায়। ল্যাঙ্কাস্টার বলেন, “রিচার্ড তার রসায়নের উন্নতির জন্য টিন ব্যবহারের ধারণাটি দিয়েছিলেন, যা আমার পরিকল্পনায় কখনোই ছিল না। তার কাছে এমন একটি অনুঘটক আছে যা সংবাদমাধ্যমে বহুল আলোচিত কার্বন ডাইঅক্সাইডকে বেছে বেছে আরও মূল্যবান কিছুতে রূপান্তরিত করতে পারে।”
কং এবং তাঁর সহযোগীরা সম্প্রতি এমন একটি পদ্ধতি আবিষ্কার করেছেন যা নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে কার্বন ডাই অক্সাইডকে ফরমিক অ্যাসিডে রূপান্তরিত করতে পারে।
“যদিও আমরা এখনও প্রতিক্রিয়াশীলতার ক্ষেত্রে সর্বাধুনিক নই, আমাদের সিস্টেমটি অত্যন্ত কাস্টমাইজযোগ্য,” কং বলেন। “এভাবে, আমরা আরও গভীরভাবে বুঝতে শুরু করতে পারি যে কেন কিছু অনুঘটক অন্যদের চেয়ে দ্রুত কাজ করে, কেন কিছু অনুঘটক স্বভাবগতভাবেই ভালো। আমরা অনুঘটকগুলোর প্যারামিটারগুলো সূক্ষ্মভাবে পরিবর্তন করে বোঝার চেষ্টা করতে পারি যে কী কারণে এগুলো দ্রুত কাজ করে, কারণ এগুলো যত দ্রুত কাজ করবে, তত ভালোভাবে কাজ করবে, এবং তত দ্রুত আপনি অণু তৈরি করতে পারবেন।”
তিনি বলেন, ক্লারম্যান ফেলো হিসেবে কং পরিবেশ থেকে নাইট্রেট অপসারণ এবং সেগুলোকে আরও নিরীহ পদার্থে রূপান্তরিত করার জন্যও কাজ করছেন। নাইট্রেট একটি সাধারণ সার যা বিষাক্তভাবে জলপথে মিশে যায়।
কং অ্যালুমিনিয়াম ও টিনের মতো ভূগর্ভে প্রাপ্ত ধাতুগুলোকে অনুঘটক হিসেবে ব্যবহার করে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করেছেন। তিনি বলেন, এই ধাতুগুলো সস্তা, অবিষাক্ত এবং ভূত্বকে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়, তাই এগুলো ব্যবহারে টেকসইতার কোনো সমস্যা হবে না।
“আমরা এমন অনুঘটক তৈরির উপায় নিয়েও কাজ করছি যেখানে দুটি ধাতু একে অপরের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে,” কং বলেন। “একটি কাঠামোতে দুটি ধাতু ব্যবহার করে, দ্বিধাতব ব্যবস্থা থেকে আমরা কী ধরনের বিক্রিয়া এবং আকর্ষণীয় রাসায়নিক প্রক্রিয়া পেতে পারি?”
কং বলেছেন, বন হলো সেই রাসায়নিক পরিবেশ যা এই ধাতুগুলোকে ধারণ করে – এই ধাতুগুলোর কার্যকরী সম্ভাবনাকে কাজে লাগানোর জন্য বন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, ঠিক যেমন সঠিক আবহাওয়ার জন্য সঠিক পোশাকের প্রয়োজন হয়।
বিগত ৭০ বছর ধরে রাসায়নিক রূপান্তর ঘটাতে একটিমাত্র ধাতব কেন্দ্র ব্যবহার করাই প্রচলিত রীতি ছিল, কিন্তু গত এক দশক বা তারও বেশি সময় ধরে এই ক্ষেত্রের রসায়নবিদরা দুটি ধাতুর রাসায়নিকভাবে বা খুব কাছাকাছি অবস্থানে সংযোগ নিয়ে গবেষণা শুরু করেছেন। কং বলেন, প্রথমত, “এটি আপনাকে আরও বেশি মাত্রার স্বাধীনতা দেয়।”
কং বলেন, এই দ্বিধাতব অনুঘটকগুলো রসায়নবিদদেরকে তাদের শক্তি ও দুর্বলতার ওপর ভিত্তি করে ধাতব অনুঘটকগুলোকে একত্রিত করার ক্ষমতা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি ধাতব কেন্দ্র যা অধঃস্তরের সাথে দুর্বলভাবে বন্ধন তৈরি করে কিন্তু ভালোভাবে বন্ধন ভাঙে, সেটি এমন আরেকটি ধাতব কেন্দ্রের সাথে কাজ করতে পারে যা দুর্বলভাবে বন্ধন ভাঙে কিন্তু অধঃস্তরের সাথে ভালোভাবে বন্ধন তৈরি করে। দ্বিতীয় ধাতুর উপস্থিতি প্রথম ধাতুর বৈশিষ্ট্যকেও প্রভাবিত করে।
“দুটি ধাতব কেন্দ্রের মধ্যে আমরা যাকে সমন্বিত প্রভাব বলি, তা দেখা যেতে পারে,” কং বলেন। “দ্বিধাতব অনুঘটনের ক্ষেত্রটি ইতিমধ্যেই কিছু সত্যিই অনন্য এবং চমৎকার বিক্রিয়াশীলতা দেখাতে শুরু করেছে।”
কং বলেন, আণবিক যৌগে ধাতুগুলো কীভাবে একে অপরের সাথে বন্ধন তৈরি করে, সে সম্পর্কে এখনও অনেক অস্পষ্টতা রয়েছে। তিনি ফলাফলের মতোই রসায়নের নিজস্ব সৌন্দর্যেও সমানভাবে উচ্ছ্বসিত ছিলেন। এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপিতে তাদের দক্ষতার জন্য কং-কে ল্যাঙ্কাস্টার ল্যাবরেটরিজে আনা হয়েছিল।
“এটি একটি মিথোজীবিতা,” ল্যাঙ্কাস্টার বললেন। “এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি রিচার্ডকে বুঝতে সাহায্য করেছিল যে নেপথ্যে কী ঘটছে এবং কী কারণে টিন বিশেষভাবে সক্রিয় ও এই রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটাতে সক্ষম। আমরা মেজর গ্রুপ রসায়ন বিষয়ে তাঁর ব্যাপক জ্ঞান থেকে উপকৃত হয়েছি, যা আমাদের গ্রুপের জন্য একটি নতুন ক্ষেত্রের দ্বার উন্মোচন করেছে।”
কং বলেন, এর সবকিছুই মৌলিক রসায়ন ও গবেষণার ওপর নির্ভর করে এবং ওপেন ক্লারম্যান স্কলারশিপের মাধ্যমে এই পদ্ধতিটি সম্ভব হয়েছে।
“সাধারণত আমি ল্যাবে বিভিন্ন বিক্রিয়া পরিচালনা করি অথবা কম্পিউটারে বসে অণুর সিমুলেশন করি,” তিনি বললেন। “আমরা রাসায়নিক কার্যকলাপের যতটা সম্ভব একটি পূর্ণাঙ্গ চিত্র পাওয়ার চেষ্টা করছি।”