वैज्ञानिकों ने बिना आजमाइश के, गणना से बनाए ऐसे अणु जो इकट्ठा होने पर चमकते हैं

जापान के इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस टोक्यो में एसोसिएट प्रोफेसर जेन-इची कोनिशी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर गणना के ज़रिए यह पता लगाने का तरीका खोजा है कि कौन से अणु घुले रहने की बजाय इकट्ठा होने पर ज़्यादा चमकेंगे। इस गुण को एग्रीगेशन-इंड्यूस्ड एमिशन यानी समूह-प्रेरित उत्सर्जन (AIE) कहा जाता है।

अधिकतर चमकने वाले अणु इसके उलट व्यवहार करते हैं: वे घोल में चमकते हैं, लेकिन ठोस रूप में इकट्ठा होते ही चमकना बंद कर देते हैं। लेकिन AIE अणु उल्टा व्यवहार करते हैं। वे पतले घोल में मंद रहते हैं और इकट्ठा होते ही चमकने लगते हैं। यह गुण ऑर्गेनिक लाइट-एमिटिंग डायोड यानी कार्बनिक प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (OLED), जैविक इमेजिंग, सेंसर और प्रकाश-आधारित कैंसर उपचार में उपयोगी है। अब तक अधिकतर AIE अणु आजमाइश और गलती से ही खोजे जाते थे, क्योंकि इसकी रसायन प्रक्रिया की गणना करना बहुत जटिल था।

टीम ने बताया कि AIE इस बात पर निर्भर करता है कि उत्तेजित अवस्था वाला अणु कितनी आसानी से एक कॉनिकल इंटरसेक्शन यानी शंक्वाकार संधि (CI) तक पहुंचता है। यह उसकी ऊर्जा-रेखा का वह बिंदु है जहां वह प्रकाश की बजाय चुपचाप गर्मी के रूप में ऊर्जा खो सकता है। घोल में यह ऊर्जा-हानि वाला रास्ता आसानी से मिलता है, जबकि ठोस अवस्था में वह रुक जाता है, इसलिए इसके बजाय प्रकाश निकलता है। प्रकाश के प्रति संवेदनशील अणुओं के एक जाने-माने समूह, ब्रिज्ड स्टिल्बीन के 30 रूपों पर क्वांटम रासायनिक गणना करके टीम ने कुछ मापने योग्य गुण खोजे, जो बताते हैं कि कोई अणु कितनी आसानी से CI तक पहुंच सकता है।

गणना से पता चला कि अणु में इलेक्ट्रॉन-दाता और इलेक्ट्रॉन-ग्राही रासायनिक समूह जोड़ने से, और वे अणु में कहां स्थित हैं इससे, उत्तेजित अणु के CI तक पहुंचने की आसानी बदल जाती है। इन गणनाओं के आधार पर शोधकर्ताओं ने चार ब्रिज्ड स्टिल्बीन अणु डिज़ाइन और तैयार किए। अल्ट्राफास्ट लेज़र स्पेक्ट्रोस्कोपी यानी अति-तीव्र लेज़र प्रकाश-मापन से मापा गया उनका चमकने का व्यवहार, गणना के अनुमान से मेल खाता था।

यह निष्कर्ष पत्रिका एडवांस्ड साइंस में प्रकाशित हुआ है। यह आजमाइश की बजाय गणना से AIE सामग्री डिज़ाइन करने की दिशा दिखाता है। कोनिशी ने कहा कि इस तरीके से उच्च-क्षमता वाली OLED सामग्री, बायोइमेजिंग के लिए चमकीली जांच सामग्री, और सेंसर सामग्री के विकास में मदद मिलने की उम्मीद है।