ఈ ఏడాది (2011) 'అంతర్జాతీయ రసాయన సంవత్సరం'. ఇటువంటి ముఖ్య సందర్భంలో 'క్వాజి స్ఫటిక' విజ్ఞానానికి నోబెల్‌ బహుమతి రూపంలో గుర్తింపు లభించడం ఎన్నో ప్రత్యేకతలతో కూడుకున్నది. ఈ విజ్ఞానానికి ఆద్యుడు 'డాన్‌ షెష్ట్‌మాన్‌'ను '2011-రసాయనిక నోబెల్‌ బహుమతి'కి ఎంపిక చేశారు. ఈ విజ్ఞాన ప్రాధాన్యతను, బహుమతి గ్రహీత యువతకు అందిస్తున్న విలువైన సందేశాన్ని జన విజ్ఞాన వేదిక (జెవివి) హైదరాబాద్‌ అధ్యక్షులు ప్రొఫెసర్‌ ఎం.ఆదినారాయణ సహకారంతో సంక్షిప్తంగా వివరిస్తూ మీ ముందుకు వచ్చింది ఈ వారం 'విజ్ఞాన వీచిక'.
స్ఫటికాలంటే అంతర్గతంగా పరమాణువులు లేక అణువులతో నిర్దిష్టమైన పొందిక గల పదార్థాలు. ఇవి ఘన లేక ద్రవరూపంలో ఉండవచ్చు. వీటిలో అందరికీ బాగా తెలిసినవి ఘన స్ఫటికాలు. రోజూ మనం తినే ఉప్పు స్ఫటిక రూపంలో ఉంటుంది. ఎంతో విలువైన వజ్రాలు కూడా కార్బన్‌ పరమాణువులతో కూడిన స్ఫటికాలే. ఇలాంటి స్ఫటికాలలో పరమాణువులు, అణువుల నిర్మాణ పునాది (అమరిక) యూనిట్లు (సెల్స్‌) త్రిమితీయంగా (త్రీ డైమెన్షనల్‌) పునరావృతమవుతాయి. కానీ, పునాది యూనిట్లు ఇలా పునరావృతం కాని స్ఫటికాలను కూడా కనుగొన్నారు.. వీటినే 'క్వాజి స్ఫటికాలు'గా వ్యవహరిస్తున్నారు. వీటిని ప్రథమంగా కనుగొన్న ఘనత డాన్‌ షెష్ట్‌మాన్‌ది. దీనికి గుర్తింపుగానే రసాయనిక శాస్త్రంలో ఈయనకి 2011 నోబెల్‌ బహుమతి లభించింది.
మామూలు స్ఫటికాల పునాది యూనిట్ల (సెల్స్‌)ను ఏడు రకాలుగా గుర్తించారు. ఇవి 'ఘన చతుష్కోణీయ, షట్కోణీయ, త్రికోణీయ, సమచతుర్భుజ, ఏకనక్షత్ర, త్రినక్షత్రాలు. ఈ స్ఫటికాలలో ఒకటి, రెండు, మూడు, నాలుగు లేదా ఆరు భుజాల సౌష్ఠవం (సిమిట్రీ) మాత్రమే ఉంటుంది. ఇవన్నీ ఘన స్ఫటికాలే. కానీ, కొన్ని స్ఫటికాలలో పది భుజాల సౌష్ఠవం గుర్తించబడింది. ఈ స్ఫటికాల్లో ఐదింతల, మూడింతల, రెండింతల స్ఫటిక సౌష్ఠవం కూడా ఉన్నట్లు షెష్ట్‌మాన్‌ గమనించారు. ఈ గుర్తింపు అప్పటివరకూ స్ఫటికాలపై ఉన్న అవగాహనకు, సిద్ధాంతానికి భిన్నంగా ఉంది. వీటినే 'క్వాజి స్ఫటికాలు'గా ఇప్పుడు వ్యవహరిస్తున్నారు. ఏప్రిల్‌ 8, 1982లో ఈ స్ఫటికాలు మొదట గుర్తించబడ్డాయి. ఆ తర్వాత ప్రయోగశాలలో వందలాది 'క్వాజి స్ఫటికాల'ను కృత్రిమంగా తయారు చేశారు. ప్రకృతి సిద్ధంగా కూడా పదింతల సౌష్టవం గల 'క్వాజి స్ఫటికాల'ను 2009లో తూర్పు రష్యాలో ఖాతిక్కా నదిలో ఖనిజ రూపంలో కనుగొన్నారు.
'క్వాజి స్ఫటికాలు'..
'క్వాజి స్ఫటికా'ల్లో యూనిట్‌సెల్‌ పునరావృతం కావడం లేదని, ఎలక్ట్రాన్‌ వివర్తన (డిప్రాక్షన్‌) చిత్రాల ద్వారా నిర్ధారించ గలిగాడు షెష్ట్‌మాన్‌.. 'క్వాజి స్ఫటికాల' నిర్మాణ తీరు గణితశాస్త్ర సూత్రాలకు అనువుగా ఉంది. ఈ సూత్రాన్ని 'గోల్డెన్‌ నిష్పత్తి' (గోల్డెన్‌ రేషియో) గా వ్యవహరిస్తున్నాడు. దీనిప్రకారం వరుససంఖ్యల్లో ఏ సంఖ్యా పునరావృతం కాదు. కానీ ముందున్న రెండు సంఖ్యల మొత్తం మూడోసంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది.
ఉదా: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144... ఈ వరుస క్రమంలో ఏ సంఖ్యా పునరావృతం కావడం లేదు. గణితశాస్త్రవేత్త 'రోగర్‌ పెన్‌రోజ్‌' ఈ మొజాయిక్‌ అమరికను ప్రతిపాదిం చాడు. అందువల్ల, దీనిని 'పెన్‌రోజ్‌ మొజాయిక్‌'గా వ్యవహరిస్తున్నారు. ఉన్నతస్థాయిలో వేర్వేరు పరమా ణువుల మధ్య దూరాల నిష్పత్తి గోల్డెన్‌ నిష్పత్తి (టావ్‌ =1.618033989) కి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది. గణితశాస్త్రంలో, కళలలో కనిపించే ఈ గణితశాస్త్ర స్థిరాంకం (టావ్‌) 'క్వాజి స్ఫటికా'ల్లో పునరావృతం అవుతుంది.
ధర్మాలు.. ఉపయోగాలు..
'క్వాజి స్ఫటికాల'కు గట్టిదనం చాలా ఎక్కువ. అయితే ఇవి పెళుసుగా ఉండి, గాజులాగా పగిలిపోయే స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ స్ఫటికాల్లోని పరమాణువుల ప్రత్యేక అమరిక వల్ల ఇవి ఉష్ణం, విద్యుత్‌ నిరోధకాలుగా ఉంటాయి. ఉపరిభాగం అతుక్కునే గుణం లేకపోవడం వలన ఈ స్ఫటికాలను ఉపయోగించి, వంటపాత్రల్లో పూత వేస్తున్నారు.. తద్వారా 'నాన్‌స్టిక్‌' వంటపాత్రలను తయారుచేస్తు న్నారు. దీనివల్ల వంటలో నూనె వినియోగాన్ని బాగా తగ్గించగలుగుతున్నారు. ఈ స్ఫటికాలకు ఉష్ణ నిరోధక శక్తి ఉండడంతో ఉష్ణశక్తిని సేకరించి, విద్యుత్‌గా మార్చ డానికి ఉపయోగిస్తారు. కారుల్లో, ట్రక్కుల్లో వృథాగా పోయే ఉష్ణాన్ని సేకరించి, తిరిగి వాడటానికి ఈ స్ఫటి కాలు ఉపయోగపడతాయి. యంత్రాల్లో ఉష్ణ బంధకా లుగానూ, కాంతి ఉద్ఘారించే (రేడియేట్‌) డయోడ్లలో నూ వీటిని వాడతారు. శస్త్రచికిత్సలకు అవసరమైన పరికరాల్లో, బ్లేడ్‌ల తయారీలలో కూడా ఈ స్ఫటికాలను ఉపయోగిస్తారు.
గెలిచిన ఆత్మవిశ్వాసం..
షెష్ట్‌మాన్‌ స్ఫటిక ధర్మాల అధ్యయనంలో భాగంగా అల్యూమినియం, 10-14% మాంగనీస్‌ను కలిపి మిశ్రమ లోహ స్ఫటికాలను (1982లో-ఏప్రిల్‌ 8వ తేదీన) తయారుచేశారు. ఎలక్ట్రాన్‌ మైక్రోస్కోపులో వీటి ప్రత్యేక ఎలక్ట్రాన్‌ వివర్తన (డిఫ్రాక్షన్‌) ఆకృతిని చూసి మొదట ఆశ్చర్యపోయాడు.. అప్పటికే తెలిసిన స్ఫటికాల సూత్రాలకు విరుద్ధంగా ఈ ఆకృతి కనిపించడమే దీనికి కారణం. ఎన్నో కోణాలలో దీన్ని పునఃపరిశీలించి తాను గమనించింది వాస్తవమేనని, ఇతర కారణాలేమీ లేవని ధృవీకరించుకొన్నాడు. ఈ కొత్త విషయాన్ని సహచరులతో పంచుకొని, ఆనందించడానికి ప్రయత్నం చేశాడు. కానీ, వారెవరూ ఈయన చెప్పిందాన్ని ఒప్పుకోలేదు. ఆవిధంగా షెష్ట్‌మాన్‌ ఫలితం వివాదాస్పదంగా భావించబడింది. తన పరిశోధనా స్థానంలోనే తన సహచరులను ఒప్పించలేకపోయాడు. ఈ విషయంపై పంపిన ఆయన పరిశోధనా సిద్ధాంత పత్రాన్ని సంబంధిత సాంకేతిక ప్రచురణకర్తలు ప్రచురించకుండా తిప్పి పంపారు. ఆ తర్వాత అతను పరిశోధన చేస్తున్న అమెరికన్‌ సంస్థ 'నేషనల్‌ ఇనిస్టిట్యూట్‌ ఆఫ్‌ స్టాండర్డ్స్‌ అండ్‌ టెక్నాలజీ' బృందం నుండి ఆయన్ని తొలగించింది. షెష్ట్‌మాన్‌ పట్టువదలకుండా 'టెక్నియాన్‌ ఇనిస్టిట్యూట్‌ ఆఫ్‌ టెక్నాలజీ ఇజ్రాయిల్‌'లో ఆచార్యునిగా చేరి, తన పరిశోధనలను కొనసాగించాడు. ఈ పరిశోధనలతో అదనపు ప్రయోగాలను, సమాచారాన్ని సేకరించాడు. మద్దతుదారులనూ పెంచుకున్నాడు.. అంతిమంగా, దీనికి సంబంధించిన 'అంతర్జాతీయ సాంకేతిక యూనియన్‌' కూడా షెష్ట్‌మాన్‌ వాదనతో ఏకీభవించక తప్పలేదు. తిరస్కరించిన పత్రికే ఆ తర్వాత ఈయన పరిశోధన సిద్ధాంత పత్రాన్ని ప్రచురించింది.. ఈయన సాధించిన ఫలితాలతో స్ఫూర్తి పొందిన మరికొంతమంది పరిశోధకులు ఇలాంటి పరిశోధనలనే మరికొన్ని చేసి, ఫలితాలను అందించారు. కేవలం పట్టుదల, ఆత్మ విశ్వాసంతో పరిశోధనలు కొనసాగించి, తాను గుర్తించిన విషయాన్ని అందరితో ఒప్పించగలిగాడు షెష్ట్‌మాన్‌.
అప్పటికే ఎంతో ప్రసిద్ధి పొంది, రెండుసార్లు నోబెల్‌ బహుమతిని గ్రహించిన రసాయనిక శాస్త్రవేత్త 'లీనస్‌ పాలింగ్‌ 'వంటి శాస్త్రవేత్తలు విమర్శించినా షెష్ట్‌మాన్‌ వెనుకాడలేదు. ఆయన గమనించిన విషయాలు అప్పటికే అంగీకా రంలో ఉన్న నియమాలకు విరుద్ధంగా ఉన్నా, సహ పరిశోధకులు హేళన చేసినా, చివరకు పనిచేస్తున్న పరిశోధనా సంస్థ తొలగించినా షెష్ట్‌మాన్‌ తన ఫలితాలపై విశ్వాసాన్ని కోల్పో లేదు. మరింత పట్టుదలతో మరెన్నో పరిశోధ నలు కొనసాగించి 'క్వాజి స్ఫటికాల' విజ్ఞానాన్ని సమాజానికి అందించాడు. దీంతో ఈయన నేటి యువ శాస్త్రవేత్తలకు, శాస్త్రజ్ఞులు కావా లని కలలుగంటున్న చిన్నారులకు స్ఫూర్తివంతంగా నిలిచాడు.
స్ఫటిక నిర్వచనాన్నే మార్చిన పరిశోధనలు..
'క్వాజి స్ఫటికాల'ను గుర్తించిన నేపథ్యంలో 'స్ఫటికం' నిర్వచనాన్నే మార్చాల్సి వచ్చింది. దీనికోసం సంబంధించిన అంతర్జాతీయ సాంకేతిక సంస్థ (ఇంటర్నేషనల్‌ యూనియన్‌ ఆఫ్‌ క్రిస్టలోగ్రఫీ) స్ఫటిక నిర్వచనాన్నే మార్చింది. మార్చకముందు 'పరమాణువులు లేదా అయాన్లు నిర్దిష్ట త్రిమితీయ (త్రీడైమన్షన్‌) జామితీయ (జ్యామెట్రికల్‌) అమరికలో ఉండి, త్రిమితీయంగా పునరావృతం అవుతున్న పదార్థాల ను' స్ఫటికంగా నిర్వచించింది. దీన్ని 'ప్రత్యేకమైన వివర్తన చిత్రంగల ఏ పదార్థమైనా స్ఫటికమే' అని మార్చి నిర్వచించింది.
మీకు తెలుసా?
* ఆల్ఫ్రైడ్‌ నోబెల్‌కు అత్యంత ఇష్టమై నది, కీర్తిని తెచ్చిపెట్టింది రసాయనిక విజ్ఞానశాస్త్రం.
* 'క్రిస్టల్‌' అనే పదం ప్రాచీన గ్రీకు పదం.'క్రుస్టల్లస్‌' నుండి వచ్చింది. దీనర్థం 'ఐస్‌' లేక 'రా క్రిస్టల్‌' - ఏదైనా కావచ్చు.
* స్ఫటికాలధర్మాలు వాటిలోని పర మాణువులు, అణువుల మధ్యగల ఆకర్ష ణశక్తి, బంధ స్వరూప, స్వభావం (బాండ్‌ టైప్‌, స్ట్రెంగ్త్‌)పై ఆధారపడి ఉంటాయి.
* దాదాపు అన్నిలోహాలు పలు విధా లైన స్ఫటికాలను ఇస్తాయి. అందువల్ల, జంట (కవల) స్ఫటికాల నుండి ప్రత్యేక మైన మరోరకం స్ఫటికాన్ని తయారు చేస్తారు.
a కొలిచే దిశను బట్టి మారే పదార్థ ధర్మాలను 'ఎనిసోట్రోపిక్‌' ధర్మాలుగా, ఇలా మారని వాటిని 'ఐసోట్రోపిక్‌'గా వ్యవహరిస్తున్నారు.
* వజ్రం, గ్రాఫైట్‌, బొగ్గు 'కార్బన్‌' మూలకం నుండి రూపొందినవే. కానీ, వీటి ధర్మాల్లో ఎంతో తేడా. ఈ తేడాలన్నీ ఈ పదార్థాల్లో కార్బన్‌ పరమాణువు లేదా అణువుల అమరిక తేడాలవల్లే.
* 'క్వాజి స్ఫటికం'తో ప్రత్యేక స్టీల్‌ కూడా తయారుచేయబడింది. దీనిలో గట్టిగా ఉండే 'క్వాజి స్ఫటికాలు' మెత్తగా ఉండే 'ఇనుము'లో మిళితం చేయబడ్డా యి. ఈ ప్రత్యేక ఇనుము కంటి శస్త్రచికి త్సకు వాడే సూదులను, బ్లేడుల తయారీకి వాడుతున్నారు.
* ద్రవస్ఫటికాలను 3 రకాలుగా గుర్తిం చవచ్చు. అవి: 1.థర్మోట్రోపిక్‌, 2. లియోట్రోపిక్‌, 3.మెటలోట్రోపిక్‌.
No comments:
Post a Comment