உயிர்க்கு இன்றியமையாத வேதி வினையில் நீரின் மறுசீரமைப்பை மூலக்கூறு அளவில் முதன்முறையாகப் படம்பிடித்த விஞ்ஞானிகள்

அமெரிக்க ஆற்றல் துறையின் பசிபிக் வடமேற்கு தேசிய ஆய்வகம் (PNNL) தலைமையிலான ஆய்வுக் குழு, SLAC தேசிய முடுக்கி ஆய்வகம் உள்ளிட்ட பல்கலைக்கழக ஆய்வகங்களுடன் இணைந்து ஆய்வு நடத்தியது. ஒளியால் தூண்டப்படும் ஒரு வேதி வினையின் போது, ஒரு மூலக்கூறுக்குள் எலக்ட்ரான்களும் புரோட்டான்களும் ஒன்றாக நகரும் விதத்தை மூலக்கூறு அளவில் இக்குழு முதன்முறையாகப் படம்பிடித்துள்ளது. இந்த வினையின்போது மூலக்கூறின் எலக்ட்ரானிக் அமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றமும், அதைச் சுற்றியுள்ள நீர் மறுசீரமைக்கப்படும் விதமும் ஒன்றாகக் கண்காணிக்கப்பட்டன. இந்த ஆய்வு முடிவுகள் நேச்சர் கம்யூனிகேஷன்ஸ் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.

இந்த வினை ப்ரோட்டான்-இணைந்த எலக்ட்ரான் இடமாற்றம் (PCET) என அழைக்கப்படுகிறது. இதில் எதிர்மின் சுமையுள்ள எலக்ட்ரான்களும், நேர்மின் சுமையுள்ள புரோட்டான்களும் ஒருங்கிணைந்து நகர்கின்றன. இயற்கையில் அறியப்பட்ட மிகவும் திறன்மிக்க ஆற்றல் இடமாற்ற செயல்முறைகளில் இதுவும் ஒன்று. தாவரங்கள் சூரிய ஒளியைப் பிடித்து சேமிப்பு ஆற்றலாக மாற்ற இதைப் பயன்படுத்துகின்றன. எலக்ட்ரான்களும் புரோட்டான்களும் ஒன்றாக நகர்வதால், மூலக்கூறுகள் ஆற்றல் விரயமாகும் இடைநிலைப் படிகளைத் தவிர்க்க முடிகிறது. இதனால் வினை வேகமாகவும், மிகவும் ஆற்றல் திறனுடனும் நடைபெறுகிறது. இதைப் புரிந்துகொள்வது சிறந்த ஃப்ளோ பேட்டரிகள், எரிபொருள் கலன்கள் மற்றும் வினையூக்கிகளை வடிவமைக்க உதவக்கூடும்.

SLAC அமைப்பின் லினாக் காஹரன்ட் லைட் சோர்ஸ் என்ற அதிவேக எக்ஸ்-கதிர் வசதியைப் பயன்படுத்தினர். இதனுடன் குவாண்டம் வேதியியல் கணிப்புகளையும், மூலக்கூறு இயக்கவியல் சிமுலேஷன்களையும் இணைத்தனர். இதனால், ஒரு மூலக்கூறு புரோட்டானைப் பெறும்போது அதன் குறிப்பிட்ட பகுதிகளில் எலக்ட்ரானிக் அமைப்பு எவ்வாறு மறுவடிவமைகிறது என்பதை ஆய்வுக் குழு கண்டறிந்தது. இதைக் கட்டமைப்பு ரீதியான உணர்திறனுடன் முதன்முறையாகக் கண்டறிந்ததாக ஆய்வுக் குழு தெரிவிக்கிறது. அதே நேரத்தில், அதைச் சுற்றியுள்ள நீர் மூலக்கூறுகள் எவ்வாறு மறுசீரமைக்கப்படுகின்றன என்பதையும் அவர்கள் கண்டறிந்தனர். PNNL ஆய்வகத்தின் பரிசோதனை வேதிப் பொருள் இயற்பியலாளர் எலிசா பியாசின் இது குறித்துக் கருத்து தெரிவித்தார். “புரோட்டான் இடமாற்றத்துடன் தொடர்புடைய எலக்ட்ரானிக் மாற்றங்கள் சுற்றியுள்ள கரைப்பானின் மறுசீரமைப்புடன் இணைந்திருப்பதை நாங்கள் முதன்முறையாகப் பதிவு செய்துள்ளோம்” என்று அவர் விளக்கினார்.

இந்த ஆய்வுக்கு, அமிலத் தன்மையுள்ள சூழலில் ஒளியை உறிஞ்சி ஒரு புரோட்டானைச் சுற்றுப்புறத்திலிருந்து பிடிக்கும் திறன் கொண்ட, நன்கு ஆய்வு செய்யப்பட்ட ருதீனியம் அடிப்படையிலான ஒரு மூலக்கூறு சேர்மம் பயன்படுத்தப்பட்டது. இந்த ஆய்வின் இணை-ஆய்வாளரும், நியூசிலாந்தின் ஆக்லாந்து பல்கலைக்கழகத்தின் மூத்த விரிவுரையாளருமான கிறிஸ்டோஃபர் லார்சன் இது குறித்துக் கூறினார். “இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்ட உலோகச் சேர்மத்தை நாங்கள் தேர்ந்தெடுத்ததற்குக் காரணம், அது கூடுதல் எலக்ட்ரானிக் மற்றும் கட்டமைப்பு மாற்றங்களுக்கு உட்படாதது” என்று அவர் தெரிவித்தார். “இதனால் எக்ஸ்-கதிர் சமிக்ஞைகளை விளக்குவது சிக்கலாகாமல், எலக்ட்ரான், புரோட்டான் மற்றும் கரைப்பான் இயக்கத்துடன் தொடர்புடைய சமிக்ஞைகளை மட்டும் தனியாகப் பிரித்தறிய முடிந்தது” என்று அவர் மேலும் விளக்கினார்.