एक ऐसी चाल जिससे मेसोपोटामिया का काँच बनाने वाला (अगर उसे कार्बन कैप्चर के बारे में पता होता) सिर हिलाकर सहमति जताता, वैज्ञानिकों ने साधारण काँच पर सहस्राब्दियों से इस्तेमाल होने वाली एक रसायनिक तरकीब को एक स्पेस-एज सामग्री जिसे मेटल-ऑर्गेनिक फ्रेमवर्क (MOF) काँच कहते हैं, पर लागू किया है। MOF काँच को धातु परमाणुओं और कार्बनिक अणुओं की संतान समझिए - एक छिद्रपूर्ण, हाई-टेक स्पंज जो कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन जैसी गैसों को फँसाने में माहिर है, और हवा से पानी भी छीन लेता है।
अंतर्राष्ट्रीय टीम, जिसमें TU डॉर्टमुंड और बर्मिंघम विश्वविद्यालय के दिमाग शामिल थे, ने अपने निष्कर्ष 4 मई को Nature Chemistry में प्रकाशित किए। उन्होंने पाया कि सोडियम या लिथियम युक्त छोटे रासायनिक यौगिकों को मिलाकर - ठीक वैसे ही जैसे प्राचीन कारीगर अपने काँच के फॉर्मूले में फेरबदल करते थे - वे उस तापमान को कम कर सकते हैं जिस पर MOF काँच नरम होता है और गर्म करने पर इसे अधिक आसानी से बहने योग्य बना सकते हैं। यह एक निर्माण संबंधी दुःस्वप्न को एक प्रबंधनीय दिवास्वप्न में बदल सकता है।
बर्मिंघम विश्वविद्यालय के डॉ. डोमिनिक कुबिकी ने इसे सुरुचिपूर्ण ढंग से कहा: "काँच सहस्राब्दियों से मानव सभ्यता का हिस्सा रहा है। प्राचीन मेसोपोटामिया से लेकर आधुनिक फाइबर-ऑप्टिक केबल तक, रासायनिक संशोधकों की छोटी मात्रा काँच को संसाधित करना आसान बनाती है और इसके कार्यात्मक गुणों को बदल देती है।" MOF काँच के साथ समस्या? वे केवल उच्च तापमान पर नरम होते हैं - 300 °C से ऊपर - जो उस बिंदु के खतरनाक रूप से करीब है जहाँ वे खराब होने लगते हैं। यह नई खोज बिना पिघलाव के भविष्य के उच्च-प्रदर्शन सामग्रियों की संभावनाओं को खोलती है।
स्टार MOF काँचों में से एक, ZIF-62, एक छिद्रपूर्ण चमत्कार है जिसे पिघलाकर और ठंडा करके काँच बनाया जा सकता है जबकि इसके आंतरिक छिद्र बने रहते हैं - इसे अणुओं के लिए स्विस पनीर समझिए। TU डॉर्टमुंड के प्रोफेसर सेबेस्टियन हेन्के ने समझाया कि उनका दृष्टिकोण सीधे तौर पर पारंपरिक सिलिकेट काँच के संशोधन से प्रेरित है: "पिघलने के व्यवहार और यांत्रिक गुणों को ट्यून करने के लिए नेटवर्क संरचना को बाधित करना।"
यह पता लगाने के लिए कि सोडियम ने अपना काम कैसे किया, बर्मिंघम विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं (डॉ. डोमिनिक कुबिकी और डॉ. बेंजामिन गैलेंट के नेतृत्व में) ने परमाणु-स्तरीय अध्ययन और यूके हाई-फील्ड सॉलिड-स्टेट NMR सुविधा में उच्च तापमान सॉलिड-स्टेट न्यूक्लियर मैग्नेटिक रेजोनेंस (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग किया। इस बीच, बर्मिंघम की एक अन्य टीम - प्रोफेसर एंड्रयू मॉरिस और डॉ. मारियो ओंगकिको के नेतृत्व में - ने जटिल NMR डेटा को समझने के लिए AI-संचालित कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग तैनात की। मशीन-लर्निंग-सहायता प्राप्त सिमुलेशन ने पुष्टि की कि सोडियम सामग्री के खाली स्थानों में बस नहीं बैठता; यह वास्तव में कुछ जिंक परमाणुओं को बदल देता है, काँच की संरचना को ढीला करता है और इसके गुणों को बदलता है।
अब जब वैज्ञानिकों ने इन सामग्रियों में हेरफेर करने का कोड क्रैक कर लिया है, तो वे स्वीकार करते हैं कि स्थिरता में सुधार, व्यवहार की भविष्यवाणी और वास्तविक दुनिया की तकनीकों में प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए और अधिक काम की आवश्यकता है। लेकिन अभी के लिए, यह आधा भरा गिलास है - CO2, हाइड्रोजन और उम्मीद से भरा।
इस अध्ययन में टेक्नीश यूनिवर्सिटी डॉर्टमुंड, बर्मिंघम विश्वविद्यालय, रूहर-यूनिवर्सिटी बोखुम, SRM यूनिवर्सिटी-एपी, टेक्नीश यूनिवर्सिटी म्यूनिख और कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय के शोधकर्ता शामिल थे। सामग्री बर्मिंघम विश्वविद्यालय द्वारा प्रदान की गई। (सामग्री को शैली और लंबाई के लिए संपादित किया गया हो सकता है, क्योंकि विज्ञान को भी ट्रिमिंग की ज़रूरत होती है।)