सूरज चमकता है, कभी-कभी, बोस्टन में - लेकिन ऐसा नहीं।
जब रसायन विज्ञान की प्रोफेसर ग्रेस हान कुछ साल पहले पहली बार बोस्टन से दक्षिणी कैलिफोर्निया गईं, तो उन्होंने अंतर देखा। कैसे उनकी त्वचा बाहर कुछ घंटों के बाद जलन के पहले संकेतों से झुनझुनी करने लगती थी।
पिछले साल, वह कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा में नौकरी लेने चली गईं, और नियमित रूप से चौड़ी किनारी वाली टोपी, धूप का चश्मा और ढेर सारा सन क्रीम पहनने लगीं। रसायन विज्ञान की प्रोफेसर होने के नाते, उन्होंने पहले ही अपना शोध कर लिया था।
"मैं डीएनए फोटोकैमिस्ट्री के बारे में पढ़ रही थी - मनोरंजन के लिए," वह याद करती हैं।
तभी उन्हें एहसास हुआ कि लोगों की त्वचा में डीएनए अणु जो सनबर्न से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, उनकी मदद कर सकते हैं। वे अणु सूर्य से विकिरणित होने पर आकार बदलते हैं, अपने सामान्य रूप के तनावपूर्ण संस्करण में झुक जाते हैं।
दशकों से, वैज्ञानिक ऐसे अणुओं की तलाश कर रहे हैं जो अपना आकार मोड़ सकें, इस प्रक्रिया में ऊर्जा संग्रहीत कर सकें, और फिर अपने मूल आकार में लौटने के लिए प्रेरित किए जा सकें, जिससे मांग पर संग्रहीत ऊर्जा निकल सके।
थोड़ा सा चूहेदानी सेट करने और बाद में ट्रिगर करने जैसा। इसे आणविक सौर तापीय (मोस्ट) ऊर्जा भंडारण के रूप में जाना जाता है और यह गर्मी प्रदान करने का एक संभावित बहुत सस्ता और उत्सर्जन-मुक्त तरीका है। ये मोस्ट सिस्टम कई महीनों या वर्षों तक ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं।
शोधकर्ताओं को पहले इस तकनीक में सीमित सफलता मिली थी, लेकिन कैलिफोर्निया के सूरज की बदौलत, हान को पता था कि आगे क्या प्रयास करना है।
ऊर्जा-भंडारण करने वाले अणुओं के आकार-परिवर्तन को सुचारू, दोहराने योग्य तरीके से सक्रिय करना महत्वपूर्ण है।
सौभाग्य से, लाखों वर्षों के विकास ने इस प्रक्रिया को पूर्ण कर लिया है जब यह हमारी त्वचा में होता है - हम सभी, एक अर्थ में, जीवित रसायन प्रयोगशालाएँ हैं। हमारी त्वचा में डीएनए अणु इस तरह विकसित हुए हैं कि वे फोटोलियेज़ नामक एंजाइम की मदद से अपने सूर्य-विकृत आकार की मरम्मत कर सकते हैं।
और ऐसे अणु, हान ने महसूस किया, ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए एकदम सही उम्मीदवार थे। "वे बहुत, बहुत छोटे हैं," वह बताती हैं। "और प्रति द्रव्यमान भारी मात्रा में ऊर्जा संग्रहीत कर सकते हैं।"
फरवरी में प्रकाशित एक पेपर में, उन्होंने और सहकर्मियों ने इस तरह की अब तक की सबसे आशाजनक ऊर्जा भंडारण प्रणाली का वर्णन किया, कम से कम इसकी ऊर्जा घनत्व के संदर्भ में। यह एक शीशी में "बहुत छोटी केतली" को तेजी से थोड़ी मात्रा में पानी उबालने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली था, हान कहती हैं।
उनके छात्र, जिन्होंने अध्ययन का वह हिस्सा किया, उन्हें यह बताने के लिए दौड़े कि यह कैसे हुआ। "जब मैंने वास्तव में वीडियो देखा और देखा कि पूरा घोल कितनी जल्दी उबल रहा था, तो यह वास्तव में उल्लेखनीय था," हान याद करती हैं।
वह जोर देती हैं कि कंप्यूटर विश्लेषण जो भविष्यवाणी करते हैं कि अणु कैसे प्रदर्शन करेगा, उनके सहयोगी केंडल हौक द्वारा कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स में और उनकी टीम द्वारा किया गया, काम के लिए महत्वपूर्ण थे।
साथी मोस्ट प्रयोगकर्ता कास्पर मोथ-पॉल्सन, जो स्पेन में बार्सिलोना के पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय और अन्य संस्थानों में शोध दलों का नेतृत्व करते हैं, अध्ययन में शामिल नहीं थे लेकिन परिणामों से प्रभावित थे।
"मुझे लगता है कि हमारे सर्वश्रेष्ठ सिस्टम एक मेगाजूल [प्रति किलोग्राम ऊर्जा] थे। उनके पास, मुझे लगता है, 1.6 था, जो वास्तव में अद्भुत है," वह कहते हैं, हान और उनके सहकर्मियों द्वारा प्राप्त ऊर्जा घनत्व का जिक्र करते हुए।
उनके फरवरी के पेपर में दर्ज 1.65 मेगाजूल प्रति किलोग्राम लिथियम-आयन बैटरी के ऊर्जा घनत्व से काफी अधिक है, जो वर्तमान में फोन और इलेक्ट्रिक कारों के लिए सबसे लोकप्रिय प्रकार की बैटरी है।
हान और उनके सहकर्मियों द्वारा बनाई गई मोस्ट प्रणाली की कुछ सीमाएँ हैं। एक बात के लिए, प्रकाश की तरंगदैर्ध्य जो सेटअप के केंद्र में अणुओं को आकार बदलने का कारण बनती है, 300 नैनोमीटर है - "बहुत कठोर यूवी [पराबैंगनी] प्रकाश" का एक रूप, लैंकेस्टर विश्वविद्यालय के जॉन ग्रिफिन कहते हैं। "वह सूर्य से हमारे पास आता है लेकिन केवल बहुत कम मात्रा में।"
इसके अलावा, विकृत अणु के आकार को उलटने के लिए उपयोग किया जाने वाला ट्रिगर हाइड्रोक्लोरिक एसिड था - एक अत्यधिक संक्षारक पदार्थ जिसे उपयोग के बाद बेअसर किया जाना चाहिए। "सबसे आदर्श विकल्प नहीं," हान स्वीकार करती हैं।
वह कहती हैं कि उन्हें उम्मीद है कि सिस्टम की प्रतिक्रिया में सुधार करना संभव होगा।