பசுமையான அம்மோனியா உற்பத்திக்கு வினையூக்கியைக் கணிக்கும் புதிய MIT முறை

நூற்றாண்டு பழமையான ஹேபர்-போஷ் முறையை விட குறைந்த உமிழ்வுடன் அம்மோனியாவை மின்வேதியியல் முறையில் உற்பத்தி செய்ய உதவும் சிறந்த வினையூக்கிகளை முன்கூட்டியே கணிக்கும் ஒரு வழியை MIT ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர். தற்போது உலகின் பெரும்பாலான அம்மோனியா, ஹேபர்-போஷ் முறையிலேயே உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. ஆகஸ்ட் 11ஆம் தேதி ராயல் சொசைட்டி ஆஃப் கெமிஸ்ட்ரியின் EES Catalysis இதழில் இந்த கண்டுபிடிப்புகள் வெளியிடப்பட்டன.

பெரும்பாலும் உரம் தயாரிக்கப் பயன்படும் அம்மோனியா, சல்பூரிக் அமிலத்திற்கு அடுத்தபடியாக உலகில் அதிகம் உற்பத்தி செய்யப்படும் இரசாயனமாகும். ஆனால் அதன் உற்பத்திக்கு உலகின் மொத்த ஆற்றல் நுகர்வில் 2% வரையும், பசுமைக்குடில் வாயு உமிழ்வில் சுமார் 1.5% ஆகவும் தேவைப்படுகிறது. பாரம்பரிய ஹேபர்-போஷ் முறை, வெப்பத்திற்கும் தேவையான ஹைட்ரஜனுக்கும் புதைபடிவ எரிபொருட்களையே சார்ந்துள்ளது. மின்வேதியியல் மாற்று வழி ஒன்று இருந்தாலும், தற்போதுள்ள வினையூக்கிகளின் உற்பத்தி விகிதமும் விளைச்சலும் மிகக் குறைவாக இருப்பதால், அது தொழில்துறை அளவில் இன்னும் செலவு-போட்டித்திறன் கொண்டதாக இல்லை.

மில்லியன் கணக்கான உலோக கலவைகளை முயற்சி-தவறு முறையில் சோதிப்பதற்குப் பதிலாக, MIT குழுவினர், ஒரு பொருளின் அணுக்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதை குவாண்டம் இயக்கவியல் மூலம் சிமுலேஷன் செய்யும் 'அடர்த்தி செயற்பாட்டுக் கோட்பாடு' எனும் கணிப்பு முறையைப் பயன்படுத்தி, வினையூக்கியை திறம்படச் செயல்படவைக்கும் இயற்பியல் பண்புகளை அடையாளம் கண்டனர். இடைநிலை உலோக நைட்ரைடு சேர்மங்களை மையமாகக் கொண்ட ஆராய்ச்சியாளர்கள், நைட்ரஜன் மற்றும் உலோக அணுக்களுக்கு இடையே எலக்ட்ரான்கள் பகிரப்படும் விதத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட மின்னணு பண்புகளை கண்டறிந்தனர்; இவை நைட்ரஜன் வாயுவை அம்மோனியாவாக மாற்றும் வினையை ஒரு பொருள் எவ்வளவு நன்றாக இயக்குகிறது என்பதை முன்கூட்டியே கணிக்க உதவுகின்றன.

"அம்மோனியா உற்பத்தியில் வினையூக்கியின் செயல்திறனை இயக்கும் முக்கிய இயற்பியல் பண்புகளை எங்கள் அணுகுமுறை அடையாளம் காட்டுகிறது" என, ஆய்வுக்கு தலைமை தாங்கிய MIT-யின் அணுசக்தி அறிவியல் & பொறியியல் மற்றும் பொருள் அறிவியல் & பொறியியல் துறைப் பேராசிரியர் பில்கே யில்டிஸ் தெரிவித்தார். ஆய்வு மாணவர்களான கான்ஸ்டன்டைன் அத்தானிடிஸ் மற்றும் ஃபிலிப் கிராஜ்கோவ்ஸ்கியும் இந்த ஆய்வில் இணைந்திருந்தனர். ஆராய்ச்சியாளர்களின்படி, உலகம் தற்போது ஆண்டுக்கு சுமார் 20 கோடி (200 மில்லியன்) மெட்ரிக் டன் அம்மோனியாவைப் பயன்படுத்துகிறது, இதில் 90 சதவீதத்திற்கும் மேல் இன்னும் ஹேபர்-போஷ் முறையிலேயே தயாரிக்கப்படுகிறது.