Artificial Photosynthesis: प्रकाश संश्‍लेषणातील ऊर्जा वहनाची केली कृत्रिम प्रतिकृती

Agriculture Technology: अन्नांच्या निर्मिती सर्वांत महत्त्वाच्या असलेल्या प्रकाश संश्‍लेषणातील एका महत्त्वाच्या टप्प्याची यशस्वीपणे नक्कल करण्यामध्ये जेएमयू वुर्झबर्ग येथील शास्त्रज्ञांना यश आले आहे. त्यांनी रंगाच्या मूलद्रव्यांचा वापर प्रकाश ऊर्जेच्या कार्यक्षम वहनासाठी केला आहे. या प्रक्रियेची प्रतिकृती तयार केल्यामुळे कृत्रिम प्रकाश संश्‍लेषणाच्या दिशेने आणखी एक पाऊल पडले आहे. त्यातून कार्यक्षम कर्बशोषणासह स्वच्छ ऊर्जेच्या निर्मितीचा मार्ग खुला होणार आहे.

वनस्पतींच्या पानांमध्ये होणारी प्रकाश संश्‍लेषणाची प्रक्रिया नैसर्गिक आश्‍चर्य आहे. या प्रक्रियेमध्ये सूर्यप्रकाश आणि पाणी यांच्या प्रक्रियेतून विशेषतः पाण्याचे H२ आणि O असे विभाजन होते. आणि त्याला शोषलेल्या कार्बन डायऑक्साइडची जो़ड देत ऊर्जेने परिपूर्ण अशा शर्करा आणि ऑक्सिजनमध्ये रूपांतर केले जाते. याच प्रक्रियेच्या शर्करेच्या बळावर वनस्पतींची वाढ शक्य होते, तर सर्व सजीवांच्या श्‍वसनासाठी आवश्यक ऑक्सिजनची निर्मिती होते.

याच प्रक्रियेतून स्वच्छ हायड्रोजन ऊर्जा मिळविण्याचा मार्ग मिळू शकतो. त्यामुळेच प्रकाश संश्लेषणाच्या प्रक्रियेची नक्कल करण्याचा प्रयत्न शास्त्रज्ञ अनेक दशकांपासून करत आहेत. परंतु त्यात असलेल्या गुंतागुंतीच्या प्रक्रिया आणि अंतर्भूत घटक (उदा. विविध रंगद्रव्यांचे संरचना, प्रथिने आणि अन्य मूलद्रव्ये) यामुळे निसर्गाच्या या प्रक्रियेची प्रतिकृती बनवणे तितके सोपे काम नाही.

कृत्रिम प्रकाश संश्‍लेषणाच्या प्रक्रियेवर संशोधन करणारे शास्त्रज्ञ म्हणून जर्मनीमधील वुर्झबर्ग ज्युलिअस मॅक्सिमिलियन्स युनिव्हर्सिटिटेट (जेएमयू)मधील प्राध्यापक फ्रॅंक वुर्थनर ओळखले जातात. त्यांच्यासोबत दक्षिण कोरियातील योनसेई विद्यापीठातील प्रो. डोंघो किम व अन्य संशोधकांच्या गटाने नैसर्गिक प्रकाश संश्‍लेषणातील सुरुवातीच्या टप्प्यातील एका प्रक्रियेची नक्कल कृत्रिम रंगद्रव्यांच्या विशिष्ट संरचनेद्वारे करण्यात यश मिळवले आहे. त्यामुळे प्रक्रियेमध्ये ऊर्जेचे वहन आणि साठवण कशी होते, यावर प्रकाश पडला आहे. हे संशोधन १४ मार्चच्या नेचर केमिस्ट्रीमध्ये प्रकाशित करण्यात आले आहे.

...अशी आहे ही ऊर्जा वहन संरचना

वनस्पतींच्या पेशींमध्ये असलेली संरचना एका बाजूला प्रकाश शोषते

आणि त्याचा वापर वेगळ्याच भार वाहकामध्ये (charge carriers) करून टप्प्याटप्प्याने इलेक्ट्रॉनच्या साह्याने दुसऱ्या टोकापर्यंत वाहून नेले

जाते. याच प्रक्रियेची नक्कल पेरीलीन बिसिमीड वर्गातील चार कृत्रिम रंगद्रव्यांच्या संरचनेद्वारे करण्यात शास्त्रज्ञांना यश आले आहे. ही संरचना

तयार करण्यात मोलाची भूमिका निभावणारे पीएच. डी. चे विद्यार्थी लियांडर अर्नेस्ट यांनी सांगितले, की आम्ही या संरचनेमध्ये प्रकाशाद्वारे भार वहन करण्याची प्रक्रिया अत्यंत कार्यक्षम आणि वेगवान पद्धतीने कार्यान्वित करू शकलो. हा कृत्रिम प्रकाश संश्‍लेषणाच्या विकासातील सर्वात महत्त्वाचा टप्पा आहे.

प्रकाश ऊर्जेचे दूरवरील वहनासाठी...

भविष्यामध्ये या चार रंगद्रव्यांच्या संरचनेची अतिसूक्ष्म (नॅनो) प्रणाली आणखी मूलद्रव्यानिशी वाढविण्याचा शास्त्रज्ञांचा प्रयत्न आहे. त्यातून एक सूपरमॉलेक्यूर वायरिंग तयार करण्यातयेईल. त्याचा फायदा अत्यंत दूरवरच्या अंतरापर्यंत त्वरित आणि कार्यक्षमपणे प्रकाश ऊर्जेचे वहन करणे शक्य होईल, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञ व्यक्त करत आहे.