रोमनों ने रंग बदलने वाले कांच के प्याले को बनाने के लिए नैनोप्रौद्योगिकी का उपयोग कैसे किया

कांच का उपयोग हमारे दैनिक जीवन के कई क्षेत्रों में होता है, जैसे घरों की खिड़कियों, कारों, बोतलों, चश्मों और दुकानों के दरवाजों में। इन कांचों में से कुछ पूरी तरह पारदर्शी होते हैं, जबकि अन्य हरे, नीले या भूरे जैसे विभिन्न रंगों के दिखाई देते हैं। यह जानना दिलचस्प है कि कांच का रंग अलग-अलग क्यों होता है; यह मुख्य रूप से कांच के भीतर मौजूद विशिष्ट तत्वों और प्रकाश के साथ उसके व्यवहार पर निर्भर करता है।

कांच बनाने की प्रक्रिया में मुख्य रूप से सिलिका, यानी रेत का उपयोग किया जाता है। हालांकि, साधारण रेत को सीधे गर्म करके कांच नहीं बनाया जा सकता। इसके लिए रेत में सोडा ऐश और चूना पत्थर जैसी सामग्री मिलाई जाती है। इन सभी घटकों को अत्यधिक उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, जिससे यह मिश्रण पिघलकर एक गाढ़ा तरल बन जाता है। इसके बाद, इसे वांछित आकार दिया जाता है और धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है, जिससे कांच तैयार होता है। कांच की एक विशेषता यह है कि इसकी आंतरिक संरचना में क्रिस्टल जैसी नियमित व्यवस्था नहीं होती, जिसके कारण इसे अनाकार ठोस (amorphous solid) कहा जाता है।

जब हम किसी साफ़ कांच से बाहर देखते हैं, तो हमें दूसरी ओर की वस्तुएं स्पष्ट दिखाई देती हैं। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि सामान्य साफ़ कांच दृश्य प्रकाश के अधिकांश भाग को अपने से होकर गुजरने देता है। जब प्रकाश कांच से टकराता है, तो उसका कुछ अंश वापस परावर्तित हो जाता है, कुछ अवशोषित हो जाता है, और शेष भाग दूसरी तरफ निकल जाता है। साफ़ कांच में दिखाई देने वाले प्रकाश का बहुत कम हिस्सा अवशोषित होता है, इसीलिए उसके आर-पार देखना संभव होता है। हालांकि, यह कहना सही नहीं है कि कांच प्रकाश को पूरी तरह से गुजरने देता है; मोटे कांच या उसमें मौजूद अशुद्धियों के कारण हल्का हरा या कोई अन्य रंग भी दिखाई दे सकता है।

मोटे कांच के किनारों पर अक्सर हल्का हरा रंग दिखाई देता है, जिसका कारण कांच में मौजूद लोहे यानी आयरन की थोड़ी मात्रा होती है। कांच बनाने में प्रयुक्त रेत और अन्य कच्चे माल में लोहे के सूक्ष्म कण मौजूद हो सकते हैं, जो कांच बनने के दौरान उसमें बने रहते हैं। ये लौह कण प्रकाश के कुछ रंगों को दूसरों की तुलना में अधिक अवशोषित करते हैं, विशेष रूप से लाल और नीले रंग के कुछ हिस्सों की तुलना में हरे रंग का प्रकाश अधिक बाहर निकल पाता है। नतीजतन, कांच हल्का हरा प्रतीत होता है। कांच जितना मोटा होता है, प्रकाश के गुजरने का मार्ग उतना ही लंबा होता है, जिससे हरे रंग का प्रभाव अधिक स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। यही कारण है कि कई सामान्य खिड़कियों और मोटी कांच की शीट के किनारे हरे दिखते हैं।

नीले रंग का कांच बनाने के लिए उसमें विशेष धातुओं के ऑक्साइड मिलाए जाते हैं, जिनमें कोबाल्ट ऑक्साइड एक प्रमुख उदाहरण है। इसकी थोड़ी सी मात्रा भी कांच को नीला रंग प्रदान कर सकती है। वास्तव में, विभिन्न धातुओं के ऑक्साइड प्रकाश के अलग-अलग रंगों को अवशोषित करते हैं। जब कांच में कोबाल्ट ऑक्साइड मिलाया जाता है, तो यह कुछ रंगों के प्रकाश को सोख लेता है और नीले रंग के प्रकाश को बाहर निकलने देता है, जिससे कांच नीला दिखाई देता है। इसी प्रकार, कांच में उपयोग किए जाने वाले अन्य तत्वों की सहायता से हल्के नीले, गहरे नीले और कई अन्य शेड्स तैयार किए जा सकते हैं।

कांच को केवल हरा और नीला ही नहीं, बल्कि कई अन्य रंगों में भी ढाला जा सकता है। इसके लिए कांच बनाते समय विभिन्न धातुओं और उनके ऑक्साइडों का उपयोग किया जाता है। उदाहरणों में शामिल हैं: हरे कांच के लिए आयरन ऑक्साइड और क्रोमियम ऑक्साइड का प्रयोग, नीले कांच के लिए कोबाल्ट ऑक्साइड, भूरे कांच के लिए आयरन और सल्फर से संबंधित यौगिक, बैंगनी कांच के लिए मैंगनीज के यौगिक, और लाल कांच के लिए सेलेनियम या तांबे जैसे तत्वों का उपयोग। हालांकि, कांच का अंतिम रंग इस बात पर भी निर्भर करता है कि इन पदार्थों की कितनी मात्रा मिलाई गई है और कांच को किस विधि से तैयार किया गया है।

रंगीन कांच का उपयोग केवल सजावट तक सीमित नहीं है; इसका उद्देश्य हमेशा सुंदरता बढ़ाना नहीं होता। कई बार इसका उपयोग विशिष्ट आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए किया जाता है। उदाहरण के लिए, हरे और भूरे रंग की बोतलों का उपयोग कई दवाइयों और पेय पदार्थों की पैकेजिंग में किया जाता है। ये रंग प्रकाश के कुछ हिस्सों को अवरुद्ध करने में सहायक होते हैं, जिससे अंदर रखे उत्पादों को प्रकाश से होने वाले नुकसान से बचाया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, इमारतों में नीले या अन्य रंगों के कांच का उपयोग धूप और गर्मी को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, क्योंकि ये विशेष कांच सूर्य के प्रकाश और गर्मी के कुछ हिस्सों को रोककर कमरे के तापमान को नियंत्रित रखने में मदद करते हैं।

जब ओवन या माइक्रोवेव में भोजन पकाया जाता है, तो लोग अक्सर व्यंजन की तैयारी की जांच करने के लिए कांच के माध्यम से देखते हैं। हालांकि, कई लोग कांच के किनारों पर छोटे काले बिंदुओं को नोटिस करते हैं। ये बिंदु केवल सजावटी तत्व नहीं हैं; इनके पीछे एक वैज्ञानिक आधार छिपा है।

ये तत्व कांच की सतह को अत्यधिक गर्मी से बचाने, इसकी मजबूती बनाए रखने और दरवाजे की सुरक्षा सुनिश्चित करने में मदद करते हैं। आगे इन बिंदुओं के उद्देश्य पर विचार किया गया है।

ओवन के कांच के दरवाजे पर छोटे काले निशान 'फ्रिट्स' या सिरेमिक फ्रिट पैटर्न कहलाते हैं। इन्हें विशेष सिरेमिक पेंट का उपयोग करके बनाया जाता है, जो कांच के पाउडर, काले पिगमेंट और अन्य घटकों का मिश्रण होता है। इस मिश्रण को उत्पादन के दौरान कांच की बाहरी परत की आंतरिक सतह पर मुद्रित किया जाता है। इसके बाद कांच को एक विशेष उपचार से गुजारा जाता है, जिससे ये बिंदु सतह पर मजबूती से जम जाते हैं।

यह ध्यान देने योग्य है कि कांच के किनारों पर ये बिंदु आमतौर पर अधिक सघन और गहरे काले होते हैं। केंद्र के करीब आने पर वे छोटे हो जाते हैं, और उनके बीच की दूरी बढ़ जाती है। यह जानबूझकर किया जाता है ताकि कांच पर गर्मी के प्रभाव को धीमा किया जा सके।

ओवन के अंदर का तापमान बहुत अधिक हो सकता है। ऐसी परिस्थितियों में, कांच के दरवाजे की आंतरिक सतह बहुत गर्म हो जाती है, जबकि बाहरी सतह अपेक्षाकृत ठंडी रहती है। कांच के विभिन्न हिस्सों के बीच इस तरह के तापमान अंतर से आंतरिक तनाव उत्पन्न हो सकता है, जिससे टूटने का खतरा बढ़ जाता है।

रीडर्स डाइजेस्ट की रिपोर्ट के अनुसार, लेहाई विश्वविद्यालय के सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग विशेषज्ञ प्रोफेसर हिमानशु जैन बताते हैं कि जब किसी सामग्री का एक हिस्सा बहुत गर्म हो जाता है और दूसरा ठंडा रहता है, तो गर्म हिस्सा फैलता है, जबकि ठंडा हिस्सा नहीं फैलता है। यह कांच पर दबाव डालता है। ऐसी स्थितियों में, काले बिंदु महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, कांच के विभिन्न हिस्सों के बीच अचानक तापमान परिवर्तन को कम करने में मदद करते हैं। यह विशेष रूप से कांच और दरवाजे के धातु फ्रेम के चारों ओर होने वाले क्रमिक परिवर्तनों के संबंध में सच है। यह कांच के टूटने के जोखिम को कम करने और इसकी मजबूती बनाए रखने में योगदान देता है। सरल शब्दों में, ये बिंदु कांच को तापमान में तेज बदलाव के कारण होने वाले थर्मल शॉक से बचाते हैं।

ओवन के दरवाजे का कांच न केवल मजबूत होना चाहिए, बल्कि इसका बाहरी हिस्सा सुरक्षित तापमान सीमा के भीतर भी रहना चाहिए। यदि कांच के कुछ हिस्से बहुत अधिक गर्म हो जाते हैं, तो छूने पर जलने का खतरा होता है। सिरेमिक फ्रिट्स कांच की बाहरी सतह पर गर्मी को समान रूप से वितरित करने में मदद करते हैं। यह कुछ स्थानों पर अत्यधिक गर्मी जमा होने की संभावना को कम करता है और दरवाजे के बाहरी हिस्से के तापमान को निर्धारित सुरक्षा मानकों के भीतर बनाए रखने में मदद करता है। इसके अलावा, कांच और दरवाजे के अन्य हिस्सों के बीच बेहतर गर्मी प्रबंधन ओवन के अंदर के तापमान को बनाए रखने में मदद कर सकता है, जिससे ऊर्जा की खपत कम हो सकती है।

ये काले बिंदु केवल कांच की सुरक्षा का कार्य ही नहीं करते हैं। इनका उपयोग दरवाजे के अंदर स्थित कुछ आंतरिक घटकों को छिपाने के लिए भी किया जाता है। दरवाजे को जोड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले गोंद, सील, स्क्रू और क्लिप जैसे तत्व इन बिंदुओं के पीछे छिपे रहते हैं। यह दरवाजे के बाहरी स्वरूप को साफ-सुथरा दिखने देता है, साथ ही कांच के माध्यम से सामग्री देखने की क्षमता भी बनाए रखता है।

इस प्रकार, ये छोटे काले बिंदु एक साथ कई कार्य करते हैं: वे कांच पर तापमान के अंतर को कम करते हैं, इसकी मजबूती बनाए रखते हैं, सुरक्षा में योगदान करते हैं और दरवाजे के आंतरिक विवरणों को छिपाते हैं।

सोने के निर्माण के प्रयास सदियों से मौजूद हैं; प्राचीन काल में इसे रसायन शास्त्र कहा जाता था। हालांकि, हाल ही में एक अमेरिकी स्टार्टअप कंपनी ने पारा को वास्तविक सोने में बदलने की दिशा में महत्वपूर्ण सफलता का दावा किया है।

बिजनेस टुडे की रिपोर्ट के अनुसार, कंपनी का दावा है कि उसे संश्लेषण के परिणामस्वरूप उत्पन्न न्यूट्रॉन का उपयोग करके पारा को सोने में परिवर्तित करने में सफलता मिली है। वे दावा करते हैं कि 2025 में इस प्रक्रिया की गति CERN के रिकॉर्ड से दस गुना अधिक है।

हालांकि यह विज्ञान-कथा फिल्म की कहानी जैसा लगता है, इसके पीछे परमाणु भौतिकी है। सैन फ्रांसिस्को स्थित कंपनी मैराथन फ्यूजन इस तकनीक का उपयोग न केवल सोना बनाने के लिए करना चाहती है, बल्कि कैंसर के निदान और उपचार में उपयोग होने वाले रेडियोधर्मी आइसोटोप बनाने के लिए भी करना चाहती है।

फिर भी, कंपनी के दावों और बड़े पैमाने पर और सस्ती सोने के उत्पादन की व्यावहारिक वास्तविकता के बीच अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना बाकी है।

आमतौर पर हम जानते हैं कि पारा एक चमकदार तरल धातु है, जबकि सोना एक ठोस और कीमती धातु है, और उनके गुण मौलिक रूप से भिन्न होते हैं। सवाल उठता है कि पारा को सोने में कैसे बदला जा सकता है। इसका उत्तर परमाणु विज्ञान में निहित है।

मैराथन फ्यूजन जिस तकनीक पर काम कर रही है, उसे परमाणु रूपांतरण (nuclear transmutation) कहा जाता है। इसमें किसी तत्व के परमाणु के नाभिक में परिवर्तन होता है, जिससे वह दूसरे तत्व में बदल जाता है। सामान्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं के विपरीत, जहां केवल अणुओं या इलेक्ट्रॉनों की स्थिति बदलती है, परमाणु के नाभिक में परिवर्तन एक तत्व को दूसरे तत्व में बनने की अनुमति देता है।

पारा को सोने में बदलने का दावा इसी सिद्धांत पर आधारित है।

प्रस्तावित तकनीक में कंपनी पारा का एक विशिष्ट आइसोटोप - पारा-198 का उपयोग करती है। आइसोटोप एक ही तत्व के विभिन्न रूप होते हैं जो नाभिक में न्यूट्रॉन की संख्या में भिन्न होते हैं। इस प्रक्रिया को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है।

पहला चरण: कंपनी की योजना के अनुसार, संलयन रिएक्टर में ड्यूटेरियम और ट्राइटियम की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप उच्च गति वाले न्यूट्रॉन उत्पन्न किए जाएंगे। दूसरा चरण: इन न्यूट्रॉन को पारा-198 पर निर्देशित किया जाता है। अनुमानित परमाणु प्रतिक्रिया में, पारा-198 रेडियोधर्मी पारा-197 में परिवर्तित हो सकता है। तीसरा चरण: पारा-197 क्षय होकर सोना-197 में बदल जाता है, बशर्ते यह औद्योगिक स्तर पर और रेडियोधर्मी उप-उत्पादों के सुरक्षित प्रबंधन के तहत प्राप्त किया जाए।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि सोना-197 सोने का एक स्थिर आइसोटोप है, इसलिए परमाणु स्तर पर बनाया गया सोना वास्तविक होगा। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि इसका उत्पादन सस्ता या आसान होगा।

पारे से सोना बनाने का विचार बिल्कुल नया नहीं है। प्रसिद्ध वैज्ञानिक प्रयोगशाला CERN में भी परमाणु प्रक्रियाओं के माध्यम से सोने के निर्माण के मामले दर्ज किए गए हैं। CERN के लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में ALICE प्रयोग के दौरान, वैज्ञानिकों ने चार साल के काम के बाद केवल 29 पिकोग्राम सोना बना पाया। पिकोग्राम ग्राम का एक क्विंटिलियनवाँ हिस्सा होता है, यानी मात्रा इतनी नगण्य थी कि वाणिज्यिक उपयोग असंभव था।

मैराथन फ्यूजन का दावा है कि उनकी तकनीक का उपयोग करके सोने के निर्माण की गति CERN के 2025 के रिकॉर्ड से दस गुना अधिक है। अपनी X पोस्ट में, कंपनी ने दावा किया कि वह अपने पिछले सैद्धांतिक प्रस्तावों से आगे निकल गई है और संश्लेषण न्यूट्रॉन का उपयोग करके पारा को सोने में बदल सकती है। हालांकि, कंपनी के दावों को अभी तक स्वतंत्र वैज्ञानिक शोध या औद्योगिक उत्पादन के प्रमाण के रूप में नहीं माना जा सकता है।

मैराथन फ्यूजन का लक्ष्य केवल सोना उत्पादन नहीं है। कंपनी का मानना है कि संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त न्यूट्रॉन का उपयोग चिकित्सा क्षेत्र में उपयोगी रेडियोधर्मी आइसोटोप बनाने के लिए किया जा सकता है। वर्तमान में ऐसे आइसोटोप कैंसर के निदान और उपचार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कुछ आइसोटोप शरीर के अंदर ट्यूमर का पता लगाने में मदद करते हैं, जबकि अन्य कैंसर कोशिकाओं तक विकिरण पहुंचाने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

कंपनी ने जिंक को न्यूट्रॉन से विकिरणित करके रेडियोधर्मी तांबे के आइसोटोप के निर्माण से संबंधित प्रयोगों के बारे में भी जानकारी प्रदान की है। मैराथन का दावा है कि उसने संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्राप्त न्यूट्रॉन से जिंक को विकिरणित करके रेडियोधर्मी तांबा बनाना शुरू कर दिया है। कॉपर-64 नैदानिक इमेजिंग में उपयोग किया जाता है, जबकि कॉपर-67 का अध्ययन किया जा रहा है, जिसका उपयोग लक्षित रेडियोन्यूक्लाइड थेरेपी में किया जाता है। कंपनी का मानना है कि मांग बढ़ने के साथ, संलयन रिएक्टर चिकित्सा आइसोटोप का एक और स्रोत बन सकते हैं।