अंतरिक्ष यात्रा में डेढ़ सौ गुणा क्षमता बढ़ायेगा

शोधकर्ताओँ ने एक नई उच्च क्षमता संपन्न ऊर्जा की खोज की

• अंतरिक्ष यात्रा में दक्षता का नया मानक

• ऊष्मा से ऊष्मा निर्माण: संश्लेषण की प्रक्रिया

• आणविक विकृति ही इसकी ऊर्जा का स्रोत

राष्ट्रीय खबर

रांचीः यूनिवर्सिटी एट अल्बानी के रसायनज्ञों ने एक क्रांतिकारी उच्च-ऊर्जा यौगिक, मैंगनीज डाइबोराइड का संश्लेषण किया है, जिसमें रॉकेट ईंधन को बदलने और अंतरिक्ष यात्रा को अभूतपूर्व रूप से अधिक कुशल बनाने की क्षमता है। यह नया सुपरफ्यूल मौजूदा ठोस रॉकेट बूस्टर ईंधन (एल्यूमीनियम) की तुलना में आयतन के हिसाब से लगभग 150 प्रतिशत और वजन के हिसाब से 20 प्रतिशत से अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करता है।

यह खोज अंतरिक्ष अभियानों के लिए महत्वपूर्ण है, जहां वजन और जगह दोनों ही अत्यधिक मूल्यवान हैं। उच्च ऊर्जा घनत्व अंतरिक्ष यान में ईंधन भंडारण के लिए आवश्यक जगह को कम कर देगी, जिससे शोध उपकरणों, मिशन-महत्वपूर्ण आपूर्तियों और यहां तक कि वापसी की यात्रा पर पृथ्वी पर लाने के लिए वैज्ञानिक नमूनों के लिए अधिक जगह खाली हो जाएगी।

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यह नया संश्लेषित यौगिक, मैंगनीज डाइबोराइड, अपनी ऊर्जा दक्षता में एल्यूमीनियम—जो वर्तमान में ठोस रॉकेट बूस्टर में एक धातु ईंधन के रूप में उपयोग होता है—से कहीं आगे है। अत्यधिक ऊर्जावान होने के बावजूद, उपयोग में बहुत सुरक्षित है। यह केवल तभी जलता है जब यह मिट्टी के तेल जैसे एक प्रज्वलन कारक के संपर्क में आता है, जो भंडारण और हैंडलिंग के दौरान इसकी स्थिरता सुनिश्चित करता है।

मैंगनीज डाइबोराइड, डाइबोराइड्स नामक रासायनिक यौगिकों के एक वर्ग से संबंधित है, जिनके असाधारण गुणों की परिकल्पना 1960 के दशक से की जा रही थी, लेकिन इन्हें शुद्ध रूप में संश्लेषित करना एक बड़ी चुनौती थी। डॉ. यंग की प्रयोगशाला ने इस बाधा को सफलतापूर्वक पार कर लिया। इसका संश्लेषण एक विशेष उपकरण जिसे आर्क मेल्टर कहा जाता है, का उपयोग करके अत्यधिक ऊष्मा के माध्यम से किया जाता है।

मैंगनीज और बोरॉन पाउडर को एक साथ दबाकर एक छोटी गोली बनाई जाती है। आर्क मेल्टर इस गोली पर एक संकीर्ण विद्युत प्रवाह केंद्रित करता है, जो इसे झुलसा देने वाले  तीन हजार डिग्री सेल्सियस तक गर्म करता है। पिघले हुए पदार्थ को फिर तेजी से ठंडा किया जाता है। यह प्रक्रिया परमाण्विक स्तर पर केंद्रीय मैंगनीज परमाणु को बहुत अधिक अन्य परमाणुओं के साथ बंधन बनाने के लिए मजबूर करती है, जिससे एक अत्यधिक भीड़भाड़ वाली, दबी हुई स्प्रिंग जैसी संरचना बनती है।

पीएचडी छात्र ग्रेगरी जॉन द्वारा निर्मित कंप्यूटर मॉडल ने इस यौगिक की उच्च ऊर्जा क्षमता का रहस्य उजागर किया। मॉडल ने आणविक संरचना में एक सूक्ष्म झुकाव या विकृति को दर्शाया। यह विकृति ही यौगिक को उसकी उच्च संभावित ऊर्जा प्रदान करती है। यौगिक की आणविक संरचना एक आइसक्रीम सैंडविच के क्रॉस-सेक्शन के समान है, जहां बाहरी परतें इंटरलॉकिंग हेक्सागोन से बनी हैं।

इन हेक्सागोन की अपूर्ण समरूपता, या विकृति, स्प्रिंग को दबाने के समान है—यह ऊर्जा को संग्रहीत करती है जिसे प्रज्वलन पर जारी किया जाता है, जिससे यह शक्तिशाली प्रणोदक बन जाता है। इसकी क्षमता केवल रॉकेट ईंधन तक ही सीमित नहीं है। बोरॉन-आधारित संरचना की बहुमुखी प्रतिभा अन्य क्षेत्रों में भी उपयोग का मार्ग खोलती है।

यह अध्ययन मौलिक रसायन विज्ञान की शक्ति का एक उत्कृष्ट उदाहरण है, जहां एक ऐसी सामग्री की खोज की गई है जिसका अनुप्रयोग प्रारंभिक लक्ष्य—हीरे से भी कठोर यौगिक खोजना—से पूरी तरह अलग है, जिससे पता चलता है कि वैज्ञानिक जिज्ञासा अप्रत्याशित रूप से महत्वपूर्ण नवाचारों को जन्म दे सकती है।

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