গবেষকরা প্রথমবারের মতো অনুসন্ধান করেছেন কীভাবে দুটি ভিন্ন রূপ পানি (অর্থো- এবং প্যারা-) রাসায়নিক বিক্রিয়া চলাকালীন ভিন্নভাবে আচরণ করে.
পানি একটি রাসায়নিক সত্তা, একটি অণু যার মধ্যে একটি একক অক্সিজেন পরমাণু দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর (H2O) সাথে যুক্ত। পানি তরল, কঠিন (বরফ) এবং গ্যাস (বাষ্প) হিসাবে বিদ্যমান। এটি এমন কয়েকটি রাসায়নিকের মধ্যে রয়েছে যা ধারণ করে না কারবন এবং এখনও ঘরের তাপমাত্রায় (প্রায় 20 ডিগ্রি) তরল হতে পারে। পানি জীবনের জন্য সর্বব্যাপী এবং গুরুত্বপূর্ণ। আণবিক স্তরে এটি সর্বজনবিদিত যে প্রতিদিন পানি দুটি ভিন্ন আকারে বিদ্যমান কিন্তু এই তথ্য সাধারণ জ্ঞানের নয়। এই দুটি ফর্ম পানি আইসোমার বলা হয় এবং বলা হয় অর্থো- বা প্যারা- পানি. এই ফর্মগুলির মধ্যে প্রধান পার্থক্যটি খুব সূক্ষ্ম এবং কেবল দুটি হাইড্রোজেন পরমাণুর পারমাণবিক ঘূর্ণনের আপেক্ষিক অভিযোজন যা একই বা বিপরীত দিকে সারিবদ্ধ, তাই তাদের নাম। হাইড্রোজেন পরমাণুর এই ঘূর্ণনটি পারমাণবিক পদার্থবিজ্ঞানের কারণে হয় যদিও এই ঘটনাটি এখনও সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায় নি। এই দুটি রূপের অভিন্ন ভৌত বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি এখন পর্যন্ত বিশ্বাস করা হয়েছে যে তাদেরও অভিন্ন রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য থাকা উচিত।
সম্প্রতি প্রকাশিত এক গবেষণায় ড প্রকৃতি কমিউনিকেশনস, ইউনিভার্সিটি অফ বাসেল, হামবুর্গের গবেষকরা প্রথমবারের মতো এই দুটি ফর্মের রাসায়নিক প্রতিক্রিয়ার পার্থক্য অনুসন্ধান করেছেন। পানি এবং প্রমাণ করেছে যে অর্থো- এবং প্যারাফর্মগুলি খুব আলাদাভাবে প্রতিক্রিয়া করে। রাসায়নিক বিক্রিয়া মানে যে উপায় বা ক্ষমতা যার মাধ্যমে একটি অণু রাসায়নিক বিক্রিয়া করে। গবেষণার বিচ্ছেদ জড়িত পানি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র জড়িত করে একটি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডিফ্লেক্টর ব্যবহার করে এর দুটি আইসোমেরিক ফর্মে (অর্থো- এবং প্যারা-)। যেহেতু এই দুটি আইসোমার কার্যত একই এবং অভিন্ন শারীরিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, তাই এই বিচ্ছেদ প্রক্রিয়া জটিল এবং চ্যালেঞ্জিং। ফ্রি-ইলেক্ট্রন লেজার সায়েন্সের জন্য তাদের দ্বারা তৈরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উপর ভিত্তি করে একটি পদ্ধতি ব্যবহার করে গবেষকদের এই গ্রুপ দ্বারা বিচ্ছিন্নতা অর্জন করা হয়েছিল। ডিফ্লেক্টর পরমাণুযুক্ত জলের মরীচিতে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রবর্তন করে। যেহেতু দুটি আইসোমারে পারমাণবিক ঘূর্ণনের মধ্যে গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য রয়েছে, তাই এটি এই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের সাথে পরমাণুর যোগাযোগের উপায়কে কিছুটা প্রভাবিত করে। অতএব, জল যখন ডিফ্লেক্টরের মধ্য দিয়ে যায় তখন এটি তার দুটি ফর্ম অর্থো- এবং প্যারা-তে বিভক্ত হতে শুরু করে।
গবেষকরা প্রমাণ করেছেন যে প্যারা- পানি অর্থো-পানির চেয়ে প্রায় 25 শতাংশ দ্রুত প্রতিক্রিয়া করে এবং এটি a-এর প্রতি আকর্ষণ করতে সক্ষম প্রতিক্রিয়া আরো দৃঢ়ভাবে অংশীদার। এটি অবশ্যই পারমাণবিক ঘূর্ণনের পার্থক্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যা জলের অণুগুলির ঘূর্ণনকে প্রভাবিত করে। এছাড়াও, প্যারা-ওয়াটারের বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র আয়নগুলিকে দ্রুত আকর্ষণ করতে সক্ষম। গোষ্ঠীটি তাদের অনুসন্ধানগুলিকে সমর্থন করার জন্য জলের অণুগুলির কম্পিউটার সিমুলেশনগুলি সম্পাদন করে। প্রায় -273 ডিগ্রি সেলসিয়াস খুব কম তাপমাত্রার সেটিংসে অণুগুলির সাথে সমস্ত পরীক্ষা করা হয়েছিল। এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ যা লেখকদের দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে শুধুমাত্র এই ধরনের পরিস্থিতিতে পৃথক কোয়ান্টাম অবস্থা এবং অণুর শক্তি উপাদানগুলিকে ভালভাবে সংজ্ঞায়িত করা যায় এবং আরও ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। যার অর্থ হল জলের অণু তার দুটি রূপের মধ্যে স্থির হয়ে যায় এবং তাদের পার্থক্যগুলি সুস্পষ্ট এবং পরিষ্কার হয়ে যায়। এইভাবে, রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি তদন্ত করলে অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়া এবং গতিবিদ্যা প্রকাশ করতে পারে যা আরও ভাল বোঝার দিকে পরিচালিত করে। যাইহোক, এই গবেষণার ব্যবহারিক ব্যবহার এই সময়ে খুব বেশি নাও হতে পারে।
***
{উদ্ধৃত উৎস(গুলি) তালিকায় নীচে দেওয়া DOI লিঙ্কে ক্লিক করে আপনি মূল গবেষণাপত্রটি পড়তে পারেন}
উত্স (গুলি)
কিলাজ এট আল 2018. আটকে পড়া ডায়াজেনলিয়াম আয়নগুলির প্রতি প্যারা এবং অর্থো-জলের বিভিন্ন প্রতিক্রিয়া পর্যবেক্ষণ। প্রকৃতি যোগাযোগ. 9(1)। https://doi.org/10.1038/s41467-018-04483-3
